舟曲县瓜咱坝1号滑坡的变形特征与机理分析

杜升涛，李菊芳，吴冠仲

(1.中国铁道科学研究院，北京 100081;2.兰州交通大学土木工程学院，甘肃兰州 730070;3.中铁西北科学研究院有限公司，甘肃 兰州 730000)

我国是一个多山国家，滑坡地质灾害频繁发生，给人民生命财产带来极大的损失，因此查清滑坡的成因和发生机理很有必要。滑坡是一个复杂的地质体，影响滑坡稳定性的因素很多，各因素对滑坡的影响程度各异［1］。在滑坡变形演化过程中，这些因素又是动态变化的，这些都决定了滑坡的变形特征与变形机理十分复杂［2］。因此，国内学者对滑坡的变形失稳过程与机理进行了大量的研究［3-8］，力图通过研究、分析，阐明滑坡的变形机理，提高人们对滑坡变形机理的认识。以舟曲县瓜咱坝一典型滑坡为例，分析滑坡的变形特征，研究其变形失稳机理及影响因素，从而为制定出合理的防治措施提供理论依据。

1 滑坡概貌

滑坡位于自然斜坡(45°～60°)的坡顶，南北两侧为自然沟槽，中部为山脊，山脊整体走向近EW。滑坡西南高，东北低，后缘较宽缓，前缘尖细，高程在1 625～1 890 m，相对高差265 m。滑坡分为前后两级，后级具一层滑带，前级为不连续崩塌面，暂无贯通滑带。潜在滑带平均埋深约18.0 m，滑坡沿南北坡面宽约210 m，垂直坡面东西长315 m，滑坡体积约为85万m3，属于中型中层滑坡。滑坡前缘冲沟下切剧烈，深达10～15 m，主滑方向SE75°。前后两级后缘陡坎下错8～15 m，后缘有相对平缓的斜坡(30°～35°)，长50 m，宽80 m。滑坡体内坡体陡峻，坡面破碎，表层有不太厚的堆积层，岩石产状凌乱。后缘拉张裂缝、侧界羽状裂缝发育，中前部崩塌变形明显，坡体内小冲沟发育。滑坡平面示意如图1。

图1 滑坡破坏平面示意

2 滑坡的区域地质条件

2.1 地形地貌

舟曲县位于甘肃南部，地处南秦岭山区。岷山山系呈东南—西北走向贯穿全境，海拔在1 173～4 504 m。地势西北高，东南低，地形复杂，沟壑纵横，高差悬殊，气候垂直变化明显，是典型的高山峡谷区。滑坡位于瓜咱坝新区，舟曲县西北约8 km处，地处白龙江南岸的峰迭乡境内。

2.2 地层岩性

滑坡所在的坡体为反倾层状坡体结构，滑体主要由破碎片岩、板岩及上覆堆积层组成。滑坡出露的片岩、板岩产状为 NW65°～80°/SW∠45°～75°。滑坡区地层从上到下为第四系风积黄土()，厚约0.5～12 m;第四系残破积()碎石土、块石土，主要为强～中风化板岩。志留系中上统白龙江群(S2+3bl)片岩，片理极发育，中～强风化，最大厚度为25 m，为滑体的组成物质及滑床下伏地层。

2.3 地质构造

舟曲地处秦岭东西向构造带的西延部分，构造活动十分强烈。沿白龙江南北两侧形成了沿北西向展布且大致平行的断裂带，对本区地层分割控制明显，并影响着山体的总体走向。舟曲地质历经燕山运动和喜马拉雅山造山运动，呈东南—西北隆起延伸，在长期挤压、扩张、褶皱和不断复合过程中，形成的地质体不连续、不完整、不稳定，造成多期性断裂构造。

2.4 水文地质

滑坡区属北亚热带向北温带的过渡地带，受大气环流和地形影响，具有垂直气候分带明显和干湿季分明两大特点。降雨常以连阴雨和暴雨形式出现，大都集中在夏季，该区突发降雨量较大(99.7 mm/d)。滑坡体无泉水及湿地出露，滑坡区主要地下水有松散堆积层上层滞水、基岩裂隙水和松散岩类孔隙水三大类型。堆积层上层滞水赋存于黄土质黏土底部、砂砾石层及崩残坡积土体中。基岩裂隙水主要分布于滑坡区内基岩山地，基岩风化裂隙内，主要储存形式为潜水，接受大气降水补给，沿裂隙网络运移。松散岩类孔隙水主要赋存于各大支沟沟谷，呈带状分布，多为潜水。

3 滑坡的变形特征与机理分析

3.1 滑坡变形特征

滑坡前级、后级滑坡后缘和侧界裂缝已经基本贯通，滑坡体上裂缝遍布，错动陡坎明显。滑坡在历史上先发生了错落、崩塌，后缘有较为平直贯通的高陡错落壁，而后错落体逐步转化为破碎岩石滑坡，形成两级滑坡。前级不连续崩塌剪出口明显(图2(a))，后缘裂缝基本贯通(图2(b));老错落壁高陡，高约20～25 m，倾角70°～80°。后缘拉张裂缝及左右侧界剪切裂缝已基本贯通(图2(c))。后缘形成长130 m的拉张裂缝，裂缝总体走向为NE20°～50°，裂缝宽为5～30 cm，最宽达100 cm，最大下错为0.5 m，可见滑动擦痕，擦痕指向SE75°，倾角为75°。北侧剪切裂缝走向近SWW，裂缝宽2～5 cm，最大深度60 cm，有错壁。南侧剪切裂缝走向EW，沿着自然沟下切发育。目前滑坡处于挤压～滑动阶段，稳定性极差。

图2 滑坡的变形特征

3.2 滑坡变形机理分析

滑坡区有NW向断层通过，褶皱发育，地层破碎，地表裂缝为降雨入渗提供了条件，加上冻融循环作用及人类破坏植被，使得滑坡前级沿沟心产生了不连续滑移式崩塌变形，牵引滑坡后级滑动，参见图1。

1)地质构造是滑坡的内在控制因素

在滑坡区的阴山沟、瓜咱坝沟走向北西的小断层发育，坡体上小错断、小褶皱发育，山高沟深，地形起伏强烈。白龙江复式背斜核部褶皱断裂发育，软岩分布广，岩体破碎，风化程度深，这是孕育滑坡等地质灾害的温床。

2)不良的地层是滑坡发育的基础

滑坡区及其周围出露志留系中上统白龙江群(S2+3bl)片岩、板岩和第四系堆积层，板岩和片岩破碎，结构面发育，风化严重。在地下水作用下，易于沿风化破碎带、层间错动带形成贯通结构面，从而为滑坡提供了贯通的滑动面。堆积层相对较松散，在临空面易于沿着基岩顶面产生崩塌、滑坡，致使前级滑坡牵引后级滑坡产生滑动，如图3所示。

图3 滑坡的变形破坏模式

3)降雨及冻融循环作用是滑坡复活的直接原因

该区突发降雨量较大(99.7 mm/d)。在暴雨期，降雨从地表裂缝渗入滑体，滑体含水量在短时间内迅速提高，使滑坡体中接近饱和状态，增大了滑体重力，产生的静水压力和渗流力也增大了滑体下滑力。滑体内的水软化了滑带土，使滑带土强度指标急剧降低，最后导致了滑坡的滑动变形。

冻融作用加速了岩体的破坏。冬季，基岩裂隙水结冰，体积膨胀，促使岩石的裂隙扩大;夏季裂隙冰消融，周而复始的冻融循环作用使得岩石的裂隙逐步增多、扩大，岩土体进一步破碎而泥化，物理力学指标的降低促使坡体表层不断蠕动下滑。

4)不当的人类活动

人类过度砍伐，开垦坡地，破坏地质环境，滑坡区树木已经被砍伐一空，使生态环境遭到超限破坏。滑坡区内植被稀疏，有极少量灌木，使得降雨极易渗入地表裂缝。而且坡体前级在常年累月的冲蚀下切作用下临空面越发容易引起坡体前部崩塌，从而诱发滑坡失稳变形。

4 结论

1)滑坡分为前后两级，前级以不连续崩塌变形为主，后级为错落转化型破碎岩石滑坡。

2)特殊的地质构造、地层条件造成的岩体破碎和松弛，降雨下渗和地下水活动引起的滑带土强度指标降低，季节性冻融等均为该滑坡发育的主要因素。

3)该滑坡的变形破坏机制可归结为:老滑坡—前级不连续崩塌—坡体卸荷、松弛变形—牵引后级滑坡滑动—后级拉裂、滑移—推动挤压前级滑坡—整个滑坡的复活。

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