保扎滑坡三次扩张及其机制分析

秦华刚, 宁国民, 李智民

(湖北省地质局 水文地质工程地质大队,湖北 荆州　434020)

0　引言

保扎滑坡位于恩施市龙凤镇龙马村保扎,北距恩施市约20 km,滑坡北侧的喻家河上游3 km为龙马村。该滑坡为一特大型岩质古滑坡,体积约8 400×104m3。1960年6月23日复活,大规模滑动造成了大量房屋倒塌和农田损毁。2007年《湖北省特大型滑坡调查与风险评价》项目对该滑坡进行了调查,认为将来该滑坡仍可能多次复活,大规模滑移后,一方面,对滑体上200户800人的生命财产安全将构成了严重威胁;另一方面,滑体物质堵塞喻家河形成堰塞湖将对上游龙马村2 000余人的生命财产安全也构成威胁。因此对该滑坡成因机制进行分析研究,提出合理的防治措施,具有较重大的现实意义。

1　地质环境条件

1.1　地形地貌

保扎滑坡位于一坡向80°的宽缓斜坡上,该斜坡为缓倾顺向坡,平面上呈三角形,前宽后窄,宽500～1 500 m,纵长2 050 m,表部坡度总体为20°,局部陡坡可达37°。斜坡前部多开垦为水田,后部为旱地。斜坡南东发育一溪沟—老沟河,构成了滑坡的右侧缘和前缘。斜坡南侧、南东侧为陡崖、陡坡构成了滑坡的右侧边界(照片1)。斜坡北西侧为倾向北西的陡坡,坡度30°～50°。北西斜坡与本斜坡相交的脊线总体走向45°,滑坡的左侧边界基本沿该脊线展布。斜坡表部发育4条溪沟,均向东汇入老沟河。

滑坡后部汇水面积大,有多个冲沟和洼地,其中高程950 m处一洼地,长约260 m,宽约125 m,强降雨后,积水深可达1 m,可见地形利于汇水。汇集了较丰富的地下水,是滑坡的影响因素之一。

1.2　地层岩性

照片1　滑坡右侧陡崖Photo 1　Cliff of right side of landslide

1.3　地质构造

滑坡位于茶山—屯堡复背斜南东翼,背斜长25 km,轴部略有弯转成弧形,总体走向40°,为一较完整对称的褶皱。背斜核部为寒武系、奥陶系地层,背斜两翼为志留系地层,岩层产状115°～145°∠10～25°。滑坡处斜坡结构为顺向坡,为形成顺层滑坡提供了条件。

1.4　水文地质条件

滑坡区内最大溪沟为老沟河,溪沟由东转向北东从滑坡右侧缘、前缘迳流,溪沟宽1～3 m,流量5～50 L/s,溪沟由滑坡南东侧二叠系地层中的岩溶水补给。由于滑坡后部有多个冲沟和洼地,汇水面积大,汇集了较丰富的地下水,至使滑坡中部有3个较大的泉点出露,分布宽度占滑坡宽度的一半,泉水总流量达5 L/s。可见,地下水长期入渗浸润滑带,是滑坡的形成条件之一。

照片2　保扎滑坡全貌Photo 2　Overall perspective of Baozha landslide

2　滑坡基本特征

2.1　滑坡空间形态

滑坡平面形态呈三角形,主滑方向80°,前缘高程为570 m,后缘高程为1 100 m,相对高差达530 m,纵向长度为2 050 m,前缘宽度1 500 m,厚度20～67 m,平均厚度约35 m,平面面积约240×104m2,体积约8 400×104m3。

由钻孔揭露,滑体纵向上,前厚后薄。滑体横向上,由北向南逐惭变厚(照片2)。

2.2　滑坡物质组成及结构特征

滑体表部物质为碎块石土,厚2～8 m。其它滑体物质主要为源于志留系地层的块裂岩、散裂岩。滑坡前部块裂岩产状略反翘(照片3),后部块裂岩产状混乱。

照片3　滑坡前部块裂岩产状略反翘Photo 3　Reverse bend occurrence of block crack rockmass of front lanslide

另外,滑坡右侧边界150 m范围内可见陡坡上泥盆系石英砂岩大量崩塌,堆积于滑坡表部。由此可见,滑坡右侧边界因老沟河的侵蚀向南移动。

据钻孔揭露,滑带厚1～2 m,岩性为黄褐色、灰绿色碎石粘土,碎石含量65%,碎石为泥岩,粘土软塑状、滑腻。

滑床为志留系灰绿色中厚层砂岩,埋深一般38.5～70.5 m。

由滑带滑床物质可知,滑坡是追踪滑体内泥岩软弱层形成的。

3　滑坡扩张过程及其机制分析

3.1　滑坡扩张过程

经访问,滑坡于1960年发生了

大规模滑坡,滑动区域位于南侧,但北侧明显可见也发生过滑坡。后经地面调查,滑坡左侧边界可见两个滑坡后缘,边界形成了两个明显的“拐”,并可见第一次滑坡后形成的缓坡平台。由此分析,滑坡经历了三次大规模滑坡(图1)[1-2]。

第一次滑坡发生于1960年以前,时代不详,位于滑坡左前缘,此处斜坡在重力作用下,岩体不断发生蠕滑,其间裂隙也不断增大,使地表水下渗至泥岩层面,在上部较厚重岩体不断的蠕滑过程中,不断碾压泥岩,使其形成了湿润滑腻的滑带。在前缘老沟河流水常年冲刷下,前缘不断遭受强烈侵蚀,形成了高陡临空面,终于斜坡突破了极限平衡状态,快速沿泥岩层面发生了滑坡。滑动体长约500 m,宽约600 m,厚40～50 m,形成了较宽的缓坡平台,长约450 m,宽约145 m。滑坡体堵塞了老沟河,并冲到对岸(照片4)。

图1　三次滑坡示意图Fig.1　Schematic diagram of three times sliding1.第一次滑坡范围;2.第二次滑坡范围;3.第三次滑坡范围;4.拉裂槽谷;5.泉点。

照片4　滑体物质冲抵对岸(箭头指示)Photo 4　Sliding mass material at the opposite bank

第二次滑坡也发生于1960年以前,因老沟河不断侵蚀南东侧陡坡发生崩塌,使老沟河向南移动,也使滑坡堆积物向南扩张,并逐渐增厚,老沟河再次下切,形成高陡临空面,重复第一次斜坡演变过程,再次发生了滑坡。滑动范围长1 300 m,宽700 m,厚50～60 m,此次滑动规模比第一次大。因未见较长的缓坡平台,仅在滑坡后缘发现了宽1～2 m、长100 m的拉裂缝,因此分析,此次滑坡距离与激烈程度应小于第一次滑坡。

第三次滑坡老沟河继续侵蚀南东陡坡发生崩塌,使老沟河向南移动,使滑坡堆积物向南扩张,并逐渐增厚。老沟河下切形成第三次高陡临空面,加之受高程830 m三处较大泉水的长期下渗浸润泥岩滑带,1960年6月23日前缘临沟地段首先发生滑动(滑动体长800 m,宽300～390 m,厚约60 m)。接着牵引上部岩体滑动,这一过程中滑坡后部形成了三条大拉裂槽(长300～450 m,宽10～20 m,照片5),并伴有地声、地光现象,至26日整个滑动过程才停止。此次滑动规模大于第二次,滑坡激烈程度大于前两次。滑坡后,为消除老沟河的冲蚀影响,已对老沟进行了改道。

照片5　滑坡形成的后缘拉裂槽Photo 5　Trailing edge of tension crack slot

3.2　滑坡主要控制因素分析

滑坡扩张过程的主要有以下三个控制因素:

3.2.1丰富的地下水活动

滑坡后部有多个冲沟和洼地,汇水面积大,汇集了较丰富的地下水,致使滑坡中部有3个较大的泉点出露,分布宽度约占滑坡宽度的一半,泉水总流量达5 L/s。因地下水沿层面长期浸润软卧层,软卧层在上部山体重力作用下缓慢向坡下蠕滑碾压形成了滑带,为滑坡滑动提供了一重要条件。

3.2.2软硬相间的岩性

地处斜坡上的志留系砂页岩、砂岩软硬互层岩体,顺层面入渗地下长期浸润软卧层,使得岩体内部孕育了多层优势滑带,为山体多期次多级滑动提供了必要的准备。

3.2.3前缘河流侵蚀下切反复形成高陡临空面

由于滑坡前缘老沟河常年冲刷侵蚀,特别是洪水期间,水流流量大(可达50 m3/s),流速急,加之老沟河狭窄陡峻(沟底纵坡达25°),河底岩体为易冲刷崩解的志留系粉砂质页岩,长期冲蚀后,易形成高陡临空面(高度达15～20 m,坡度可达50°),为滑坡提供了理想的前缘临空地形条件。第一次滑坡后,滑体物质堵塞了前缘老沟河,由于老沟河不断侵蚀南东陡坡发生崩塌,使老沟河不断向南移动,之后再次下切形成临空面,循环往复共形成了三次临空面,发生了三次滑坡。并且老沟河一次比一次切割深,滑坡规模也一次比一次大。

3.3　滑坡扩张机制分析

因此处斜坡后部地形利于汇水,汇水面积大,斜坡体内存在多层顺坡向软弱层,地下水沿层面长期浸润软卧层,加之前缘老沟河浸蚀下切形成临空面,在强降雨下诱发了滑坡。之后,由于此处志留系岩性软弱,老沟河下切作用强烈,使老沟河向南扩张,并进行了更深的下切,因而形成了向南扩张的规模逐渐增大的三次滑坡。

4　滑坡演变趋势与防灾措施

4.1　当今滑坡演变趋势

近期滑坡变形活动主要表现为:1980年、1998年滑坡表部发生了蠕动变形和前缘于洪水期发生小规模塌滑(照片6),塌滑物质被老沟河水流携带至沟口形成了泥石流(照片7)。目前,由于受滑坡南侧陡崖阻挡,老沟河已不能再向南移动,也表明滑坡不能再向南扩张。因此,今后滑坡活动仅限于现今滑坡范围内。由于主要控制滑坡的三个因素(丰富的地下水活动、顺层多级软弱层和前缘临空面)并未改变。因此,在强降雨诱发下,滑坡仍可能多次复活。

照片6　滑坡前缘发生规模塌滑Photo 6　Collapse and slide in front of landslide

4.2　滑坡治理措施

基于滑坡成因机制分析,在三个主控因素中,滑坡利于汇水和前缘老沟河下切这两个因素是可以改变和控制的。因此,滑坡治理主要包括两方面:排水和前缘治理。具体治理措施有:①修建截、排水沟,将强降雨和泉水排出滑坡体外,减少地下水活动对滑坡的影响;②对滑坡前缘进行回填和硬化,一方面对滑坡可起一定阻挡和支撑作用;另一方面,可以顺利导流老沟河水流,防止水流下切形成临空面。

照片7　老沟河沟口泥石流及喻家河Photo 7　Debris flow in Laogouhe and Yujiahe

参考文献：

[1]宁国民,等.湖北省特大型滑坡调查与风险评价报告[R].武汉:湖北省地质环境总站,2010:225.

[2]胡新丽,等.基于参数反演的保扎滑坡变形破坏机理研究[J].工程地质学报,2011(6):795-801.