贵州省望谟县金鼎山滑移-弯曲型滑坡变形机理研究*

党 杰 杨胜元 陆安良

(贵州省地质环境监测院, 贵阳 550018)

贵州省望谟县金鼎山滑移-弯曲型滑坡变形机理研究*

党 杰 杨胜元 陆安良

(贵州省地质环境监测院, 贵阳 550018)

2014年8月24日4时50分，贵州省望谟县王母街道办事处金鼎山南侧发生滑坡地质灾害，造成2人死亡、10人受伤，住宅楼及民房倒塌、损毁，危害严重。该滑坡为中型顺层岩土混合滑坡，根据斜坡变形的力学机制，其地质力学模式为滑移-弯曲型；根据其变形破坏特征，可分为3个变形区域、2个变形破坏过程。滑坡形成的影响因素包括滑坡所处斜坡形态特征、斜坡岩土组合特征、降雨作用及人类工程活动等；根据滑坡所处的岩土体结构特征，该滑移-弯曲型滑坡变形演变过程可分为三个阶段。

滑坡；滑移-弯曲；影响因素；变形机理；望谟县

0 前言

贵州是全国地质灾害多发、严重省区之一，地质灾害种类多、分布广、影响大，严重制约着贵州的国民经济发展，威胁当地人民的生命财产安全[1]。滑坡和崩塌是贵州最常见和最主要的地质灾害类型，占全省地质灾害总数的83.15%，其中滑坡的规模以小型为主，占滑坡总数的78.23%，滑坡的物质组成以土体为主，土体滑坡占总数的74%[2]。

2014年8月24日4时50分，贵州省望谟县王母街道办事处金鼎山南侧发生滑坡地质灾害，造成2人死亡、10人受伤，滑坡前缘民生小区廉租房5号楼以及滑体中部2栋民房及1栋厂房(纸巾包装厂)倒塌，并造成前缘民生小区3、4号楼及斜坡上的公路、耕地破坏受损，直接经济损失约1 500万元。滑坡威胁前缘整个民生小区及滑坡左侧移民搬迁安置住户共计609户2 474人的生命财产安全，影响十分严重。

通过对滑坡的详细勘查，发现该滑坡为中型顺层岩土混合滑坡，根据斜坡变形的力学机制，其地质力学模式为滑移-弯曲型[3]。滑移-弯曲型滑坡(斜坡)目前研究不多，不同学者曾在甘肃苗家坝水电站上游何家滑坡[4]、黄河上游李家峡Ⅱ号滑坡[5]、黄山高速汤口互通高陡边坡[6]、金沙江下游某大型水电站库区左岸复杂巨型滑坡[7]、雅砻江锦屏一级水电站近坝库岸边坡[8]等滑坡(边坡)中有所研究。相比贵州省常见的小型土质滑坡，该滑坡的地质力学模式较为典型，因此，深入分析望谟县金鼎山南侧滑坡的形成条件及机制具有重要理论和借鉴意义。

1 滑坡区地质环境背景条件

该滑坡位于望谟县王母街道办事处王母村三组，中心地理位置为东经106°10′09.5″、北纬25°10′49.0″。该滑坡点上由本次研究的主滑坡和一个外围小滑坡组成，主滑坡体为2014年8月24日4时50分发生，是本次研究的主要对象；外围小滑坡体发生于2009年5月，并于2014年8月24日再次发生后缘的滑动破坏，但规模较小。出于研究的目的，本次仅探讨主滑坡体的变形破坏机理。

1.1 自然地理条件

研究区属亚热带温湿季风气候，多年平均气温为19℃，区内多年平均降雨量1 255.5 mm，年最大降雨量为1 743.1 mm，根据降雨资料显示，滑坡发生前1个月累积降雨量为112.4 mm，滑坡发生当日(2014年8月23日20时至2014年8月24日8时)降雨量为205.2 mm。研究区属于望谟河流域，滑坡体前缘发育一条冲沟，冲沟内长年性水体流量较小，勘查工作时测得其流量为0.15 m3/s，随季节性变化较强。

1.2 滑坡工程地质条件

研究区内属于低山侵蚀～剥蚀地貌，总体地势北高南低，区内最高点位于北部斜坡顶部，高程为666.88 m，最低点位于南侧民生小区内，高程约563.24 m，最大高差103.64 m。

研究区出露的地层主要有第四系残坡积层(Qel+dl)及三叠系中统边阳组(T2b)：第四系残坡积层(Qel+dl)由灰黄色、褐黄色碎石土、含碎石粉质粘土组成，碎石含量一般在35%，粒径0.5～10 cm，具有一定的粘性，结构松散，透水性强，该层为滑坡滑体的一部分，根据岩土试验得出，该层土体天然含水量ω为17.01%、天然密度r0为1.93 g/cm3、计算到其重度γ为18.91 kN/m3、饱和重度γsat为20.63 kN/m3、孔隙比e为0.52、饱和度为86.23%；三叠系中统边阳组(T2b)由灰黄色、青灰色薄～中厚层状泥岩、泥灰岩组成，岩石节理裂隙发育，岩体较为破碎，具有较强的隔水性，其上部强(全)风化层为滑体的一部分，下部中风化层为滑床岩体，该层岩体天然重度为25.61 kN/m3、天然抗压强度为15.76 MPa。

研究区区域构造上处于扬子陆块与右江造山带的过渡地带，区内地层呈单斜产出，地层产状为219°～225∠27°～31°，受区域地质构造的影响，岩体次生节理裂隙发育，根据现场地层主要呈“X”型发育两组节理裂隙，一组产状为30～45°∠35～50°，另一组产状为150～175°∠65～80°。研究区地震动峰值加速度值为0.10 g，地震动反应谱特征周期值为0.35 s，对应地震基本烈度为Ⅶ度。

2 滑坡变形特征分析

2.1 滑坡基本形态特征

该滑坡于2014年8月24日4时50分发生，平面形态近似“舌形”，滑坡纵长210 m，滑坡平均宽度160 m，滑体平均厚度约10 m，滑坡体积33.6×104m3，为一中型中层顺层岩土混合型滑坡。

2.2 滑坡变形破坏特征

根据滑坡的变形破坏特征，可将整个滑体分为三个区域(见图1、2)：后缘拉陷区(A)、中部稳滑区(B)和前缘鼓胀区(C)。

(1) 后缘拉陷区(A) 滑坡后缘形成了高3.0～7.0 m的高陡下错坎，在下错坎前方形成了一条长210 m(含部分左右侧缘拉陷槽)、宽15～49 m、深度1～3.5 m的拉陷槽，并与左右侧缘拉陷槽形成贯通。滑坡后壁为松散的残坡积碎石土和强风化泥岩，拉陷槽内可见清晰完整的基岩层面出露，为本次滑坡滑动的滑床。

(2) 中部稳滑区(B) 滑体中部的变形主要体现在3个方面：一是道路及公路挡墙开裂变形破坏，特别公路因滑坡滑动而产生错断，错断最大高差5.5 m；二是房屋倒塌，在滑体中部2户村民的房屋(5层砖混结构)以及纸巾包装厂倒塌；三是地面拉张剪切裂缝，在滑体中下部近右侧缘一带产生了一弧形的拉陷槽，长约100 m、宽4.5～13 m、深0.5～5.5 m，同时滑坡体上遍布因滑坡滑动拉张和剪切使得土体解体形成的裂缝。

图1 金鼎山滑坡特征图

(3) 前缘鼓胀区(C) 滑坡滑动破坏后整体逐渐下滑，其左前缘在民生小区5号楼后堆积并形成鼓胀，随着滑体的逐渐下滑推力加大，最终将民生小区5号居民楼(7层砖混结构)推倒，并撞击3、4号居民楼造成破损。右前缘由于无相应支挡，滑动距离较远，运动到冲沟右岸山坡后停止。目前滑坡前缘5号楼后仍存留有高约14.0 m的鼓胀区域，在鼓胀区域之后则形成小型滑坡洼地。

2.3 滑坡变形破坏过程分析

根据现场调查及咨询，得出滑坡体滑动破坏过程包括两个阶段：第一阶段，整个坡体在强降雨作用下坡体重度加大，同时由于前期降雨量很少，坡体表层第四系残坡积土中形成许多拉张裂缝，骤然强降雨沿着这些地表裂缝入渗至坡体深部，沿着中风化泥灰岩(滑床)与上覆强风化泥岩(属于滑体下段)径流并软化滑面，而由于前缘岩体嵌入至地表以下，滑面处地下水排泄不畅，在坡体内形成静水压力，将整个滑体“浮托”于滑床之上，最终前缘岩体发生剪断破坏，滑坡发生第一次滑动破坏；第一次滑动破坏时，整个坡体沿层面发生滑动，此时滑体除了产生许多横向拉张裂缝和纵向挤压裂缝外，整个坡体还可视为一个整体，以前缘左侧民生小区5号住宅楼为支点，整体保持短暂的稳定，此后随着坡体持续缓慢变形，挤压在5号住宅楼之后的推力逐渐加大，当住宅楼侧向受压达到极限后，整个住宅楼瞬间发生倾倒式破坏，滑坡体突然失去支撑后再次启动下滑，而此次速度更快、推力更大，由于住宅楼倒塌后提供的变形空间有限，滑体下滑一段距离后再次推挤到5号住宅楼，然而由于下滑速度快、推力大，整个滑体左右受力不平衡发生解体，其中左侧部分在住宅楼后形成隆起堆积，右侧部分由于无相应支挡继续下滑，推覆掩埋整个冲沟后在冲沟右岸的稳定山体支挡下堆积稳定。

图2 金鼎山滑坡1-1’剖面图

3 滑坡形成影响因素

滑坡形成的影响因素包括滑坡所处斜坡形态特征、斜坡岩土组合特征、降雨作用及人类工程活动等，其中斜坡形态特征和斜坡岩土组合特征是滑坡形成的内在因素，降雨作用和人类工程活动是滑坡形成的外在因素。

3.1 形态特征

滑坡所处区域属于低山侵蚀～剥蚀地貌，微地貌形态有陡斜坡、冲沟等，总体地势北高南低。滑坡所处斜坡的原始地形较陡，呈折线形，地形坡度20～50°，局部陡坎60～70°。同时，滑坡所处斜坡的坡向(也是滑坡体的主滑方向)为215°与岩层倾向219～225°几乎一致。斜坡坡脚发育一条冲沟，因多年冲刷切割作用在斜坡前缘形成了陡斜坡和陡坎等地形，为滑坡滑动提供了空间几何条件和临空条件。

3.2 岩土组合特征

滑体物质由第四系残坡积层和三叠系中统边阳组全风化、强风化组成，其物质成分结构较为松散，渗透系数大，地表水易下渗，土体在大气降雨或建筑物加载作用的影响下，松散土体因密实而产生一个推力作用，为滑坡的滑动提供了一定的动力条件；滑带物质为残坡积粘土、含碎石粉质粘土，具有一定粘性，遇水易软化，一旦软化其抗剪强度将降低，这使滑坡的滑动起到加速作用；滑床物质为三叠系中统边阳组的泥灰岩，具有很强的隔水性，地表水下渗至岩土接触面产生滞留，使滑带土软化从而进一步促进了其抗剪强度的降低。

3.3 大气降雨

暴雨是滑坡产生的动力条件，是滑坡滑动的重要外在因素。根据气象资料显示：滑坡发生前一个月累积降雨量为112.4 mm，特别是滑坡发生当日(2014年8月23日20时至2014年8月24日8时)降雨量为205.2 mm，属于特大暴雨，这为滑坡滑动提供了强力的动力条件。

3.4 人类工程活动

区内对滑坡有直接影响的人类工程活动，主要表现为工程切坡、加载工程以及村民耕种等。滑坡前缘民生小区、滑坡体上2户村民住房和纸巾包装厂的修建均进行了一定程度的切坡工程活动，这为滑坡滑动提供了一定临空条件；滑坡体上的村民住房、纸巾包装厂以及通组公路过往重车对斜坡进行了一定的加载作用；滑坡产生的原始斜坡上绝大部分为耕种的旱地，一方面因耕种开挖改变了原始坡体形态形成了陡坎也为滑坡滑动提供了一定临空条件，另一方面长期耕种土地使得浅地表土体较为松散，增加了大气降雨的入渗速度和入渗量，同时也为地表水在短时间的汇集提供了一定的条件。

4 滑坡变形破坏机制分析

该滑坡为中型顺层岩土混合型滑坡，滑体表层为第四系残坡积土，而下部为三叠系边阳组强风化泥岩、泥灰岩，坡体结构为中等外倾层状斜坡，斜坡的滑移控制面倾角已明显大于该面的峰值摩擦角，上覆岩体具备沿滑移面下滑条件，但由于滑移面未临空，使下滑受阻，造成坡脚附近顺层板梁承受纵向压应力，在一定条件下可使之发生弯曲变形。该滑移-弯曲型滑坡演变过程可分为3个阶段(图3)。

图3 金鼎山滑移-弯曲型滑坡变形过程演示

(1) 轻微弯曲阶段 弯曲部位仅出现顺层拉裂面、局部压碎，坡面轻微隆起，岩体松动。弯曲隆起发生在近坡脚而又略高于坡脚的部位，这是由于该处顺层压应力与垂直层面的压应力之间压力差较大所致。此外，层状岩体原始起伏弯曲部位，也是有利于发生弯曲的部位(见图3中A)。

(2) 强烈弯曲、隆起阶段 弯曲显著增强，并出现剖面X型错动，其中一组逐渐发展为滑移切出面。由于弯曲部位岩体强烈扩容，地面显著隆起，岩体松动加剧，地表出现局部的滑落及变形裂缝，这种坡脚附近的“卸荷”也更加促进了深部的变形与破坏(见图3中B)。

(3) 剪出面贯通阶段 在强降雨作用下，滑移面贯通并发展为滑坡，推倒民生小区5号居民楼，并在楼后形成隆起堆积(见图3中C)。

5 结论

基于滑坡的详细勘查、深入分析滑坡的形成条件及变形机制，主要得出以下结论：

(1) 金鼎山滑坡平面形态近似“舌形”，滑体平均厚度约10 m，滑坡体积33.6×104m3，为一中型中层顺层岩土混合型滑坡。

(2) 滑坡发生后，后缘拉陷区形成宽大的拉陷槽，滑坡后壁光滑平整；中部稳滑区民房倒塌，道路错段，变形裂缝强烈发育，中前部右侧缘附近形成次级滑动破坏；前缘鼓胀区住宅楼倒塌，滑坡前缘形成隆起堆积，并形成小型滑坡洼地；整个滑坡过程可分为两个阶段。

(3) 滑坡形成的影响因素包括滑坡所处斜坡形态特征、斜坡岩土组合特征、降雨作用及人类工程活动等，其中斜坡形态特征和斜坡岩土组合特征是滑坡形成的内在因素，降雨作用和人类工程活动是滑坡形成的外在因素。

(4) 该滑坡的地质力学模型为滑移-弯曲型，其演变过程可分为三个阶段：轻微弯曲阶段、强烈弯曲隆起阶段和切出面贯通阶段。

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[3] 张倬元,王士天,王兰生等.工程地质分析原理[M].北京:地质出版社,2009.6:269-272.

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Deformation mechanism of the slide-bending landslide at Jinding Mountain of Wangmo County in Guizhou

Dang Jie, Yang Shengyuan, Lu Anliang

(Guizhou Institute of Geological Environment Monitoring , Guiyang 550018, China)

on August 24th, 2014, a landslide disaster happened at Jinding Mountain of Wangmo County in Guizhou Province. In this accident, 2 people were killed and 10 people were injured, and residential buildings and houses collapsed or damaged. The landslide was a medium-sized, rock-soil mixed bedding landslide. And from geological mechanics point of view, the landslide is slide-bending type. From the deformation and failure characteristics, the landslide can be divided into three deformation areas and two deformation and failure process. The influence factors for the landslide formation include slope shape characteristic and geotechnical characteristic, rainfall and human engineering activities, and etc., According to the characters of the rock-soil structure, the deformation evolution process of the slide - bending landslide can be divided into three stages.

landslide; slide-bending; influence factors, deformation mechanism; Wangmo County

2014-04-17； 2014-05-20修回

党杰，男，1987年生，硕士，助理工程师，研究方向：工程地质、地质灾害。E-mail：396816806@qq.com

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* 贵州省地质灾害监测预警与决策支持平台研究(Z113278)