张石高速公路K21+800m处紧急避险车道滑坡地质灾害的诱发因素分析

许京明，冯　燕，侯伟利，张　海，田占成

（河北省地矿局第三地质大队，河北张家口075000）

张石高速公路K21+800m处紧急避险车道滑坡地质灾害的诱发因素分析

许京明*，冯燕，侯伟利，张海，田占成

（河北省地矿局第三地质大队，河北张家口075000）

对张石高速公路K21+800m处紧急避险车道滑坡地质灾害形成的地质背景进行了详细介绍，总结了次滑坡地质灾害的形成特点，对滑坡地质灾害的诱发因素进行了综合分析，分别从地质因素方面和力学角度方面对其滑坡地质灾害进行了详细阐述，对该滑坡地质灾害发生的形成条件得出了客观结论，对此滑坡地质灾害的恢复治理给出了相应的措施及方案和合理化建议。

滑坡地质灾害；诱发因素分析；地质因素；力学角度

张石高速公路K21+800m处紧急避险车道位于张石高速公路张北至张家口段，北距张北县县城约20km，东南距张家口市约17km。地处尚义至赤城深断裂南侧约2km处，此断裂在此处为十几条东西向延伸并列分布的群生断裂呈现，并延此深断裂沿线有大量下降泉露头，地下水蕴含丰富，滑坡的产生和潜在几率较大。

此滑坡滑坡体在平面上大致呈梯形形状，滑坡前缘宽约90m，后缘宽约80m，滑坡体长约150m，在滑坡顶端滑坡的最大垂直向下位移近2m，在滑坡体的中部垂直向下位移较小，为30cm以内，在滑坡体的前缘部位滑坡体的垂直向下位移较大，在2m以内，且水平位移亦在数厘米到0.7m之间不等，形成了典型的“醉汉林”现象，并在此处偶能看到砖红色的粘土岩滑坡的岩层滑动面，在粘土岩滑动面以上有大量地下水溢出，形成了“冰瀑”（图1），这些典型的滑坡地形地貌特征，在此得到充分的展现。此滑坡大致是顺山坡走势形成东高西低的阶梯形滑坡（图3），滑坡体位于2条沟谷之间的凸起山包之上，测得山坡坡向250°，最大坡角20°。经现场勘查在此滑坡体的前缘、后缘及中部形成了近百条宽度与长度大小不一的地裂缝，长度由几米至50m不等，宽度由几厘米至0.7m之间（图2）。曾在滑坡体的后缘部位做过探槽工作，资料显示其位置的探槽在距地表深50cm处见水，且含水较丰富，说明在滑坡的后缘位置砖红色粘土岩较浅。由此分析，并结合地形地貌特征推测此断层滑坡体的最大厚度应小于10m。据2012年夏季的谷歌图片显示此滑坡就有裂缝出现，所以此滑坡属于浅层蠕慢型滑动，是牵引式滑坡和推移式滑坡的混合型顺层滑坡。

图1　滑坡体前缘处的“冰瀑”、“醉汉林”

图2　滑坡体裂缝群生

图3　滑坡地层结构示意图

滑坡地质灾害是指在自然地质作用和人类活动等因素的影响下，斜坡上的岩土体在重力作用下沿一定的软弱面整体或局部保持结构而向下滑动的过程。因为滑坡的形成既有自然地质作用，也有人类活动的影响，所以综合以上情况，分别从地质因素及力学角度对滑坡的形成原因及诱发因素进行了以下2方面论述。

1　地质因素的分析

经观察、调查，对张石高速公路K21+800m处紧急避险车道滑坡地质灾害的形成因素进行了以下6方面地质因素的分析。

1.1地形地貌

滑坡点位于坝下山区地带与坝上高原交接部位，北部为坝上高原波状平原区，地势平坦开阔，南部为坝下地中山区，地形起伏较大，该位置正是所谓的“坝头”位置，地势东北高西南低，坡势较陡。地表为第四系坡积物砂砾石及亚砂土为主，地表植被以低矮杂草为主，在局部范围内所滑坡的坡顶至坡底相对高差25m，高差较大，且受人类活动（张石高速）影响，所以，在此条件下，受滑坡体自重和滑坡体承载载荷的影响易于产生滑坡。

1.2地层岩性

经调查，此滑坡所处位置地层为白垩系下统土井子组地层（K1t），此地层上部为灰白色细砾岩、石英砂岩夹砖红色粉质粘土岩，下部为灰白色砾岩与褐色石英砂岩互层，夹砾砂质粘土岩。其地层产状倾向为290°，倾角为15°，滑坡体坡向约为280°，平均边坡角约为20°，其地层倾向与边坡倾向夹角小，而边坡倾角大于地层倾角，且地层中存在粘土岩夹层（滑动面），具备了产生滑坡的必要条件（滑动面），所以易于产生280°方向的地质滑坡。

1.3地质构造

在此滑坡以北2km处有“尚义—赤城”深断裂经过，滑坡一般是沿断裂破碎带而成群分布的，往往滑坡的滑动面与断层面、岩层面、节理面及不整合面都有着密不可分的联系，最常见的顺层滑坡的滑动面绝大部分是由岩层层面或泥化夹层等软弱结构面而构成的，所以说此地质构造给滑坡的形成造成了一定的有利条件。

1.4水文地质

经调查在此滑坡东北约2km及正东2km处都有泉水出露，且为下降泉。在张家口的坝上与坝下的交接位置有呈沿“坝头”一带以线状分布下降泉的分布规律，说明“坝头”带地层是地下基岩裂隙水含水较丰富地带。由于此处的K1t地层中存在粘土岩夹层（隔水层），因而容易阻隔、汇聚地下水，从而此软弱层就作为了此滑坡的滑动面，是形成滑坡的必要条件。

1.5气候条件

据观察从2012年冬季至2013年秋季的一年里坝上地区的降雪和降雨较充沛，较坝上地区历年来的平均降水量（383.66mm）有十分明显的提高，因此，使得“坝头”一带的地层中的含水量较为饱和，滑坡区岩土体保持了较为丰富的水分，增加了滑坡体整体重力，增强了滑坡面的润滑作用，从而降低了斜坡的稳定性，为滑坡的形成聚集了能量。

1.6人类活动

在滑坡上部有张石高速公路通过，改变了原有地形、地貌和其应力状态，加之其公路和避险车道的建设与使用，增加了滑坡体的重力，增大了下滑力，减小了滑坡的支撑力，从而引发了滑坡的形成；另外，此公路为坝上地区连接坝下及外地的交通要道，交通繁忙，承载巨大，所以，巨大的车流量频繁通过对滑坡的影响也不容小视。

经分析，以上6方面因素相结合，导致了张石高速公路K21+800m处紧急避险车道滑坡地质灾害的最终发生。

2　力学角度的分析

从力学观点上讲，就是岩土体整体或局部失稳的过程，因此，可用简单的斜坡力矩平衡理论进行分析：

式中：K——稳定安全系数；

ω——土体自重；

q——外荷载；

β——斜坡坡角；

c——粘土聚力；

φ——上摩擦角。

由上式可以看出，影响其斜坡稳定性的直接因素就是滑动力与抗滑力。当抗滑力减弱，即粘聚力c、上摩擦角φ的减小，视为内部因素对其的影响，这都会使斜坡的稳定安全系数减小，导致滑坡发生的概率增大，也就是说滑坡的成因是其内外因素的共同作用形成的。

2.1内部因素

（1）从地层岩性、水文地质及现场勘查中得知其地层中存有粉质粘土岩，且地下水蕴含丰富，造成了粘聚力的降低和摩擦角的减小，使其抗剪强度显著下降，从而极易产生滑坡。

（2）斜坡的高度、倾角和断面形状对其稳定性也有很大的影响。经实地测量，斜坡的相对高差达40m，滑坡体长约150m，因为斜坡外形的不同，改变其斜坡外形，必然会引起内部应力作用的变化。

2.2外部因素

外因是滑坡形成条件，内因则是滑坡的根本，外因是通过内因而对滑坡起到的作用。本滑坡主要外部因素为水的作用和人为因素等。

（1）水的作用：地表降水的渗入及地下水的活动是导致本次滑坡的重要原因。其在水的作用下增加了岩土体的重量，降低了其抗剪强度，产生了动水，形成了静水压力。

（2）人为因素：坡顶人类工程（紧急避险车道及高速公路）的建设，破坏了原有的地表植被，增加了其地表土壤对自然降水的渗入能力；建筑物庞大的体积加大了滑坡体的重力，降低了岩土体的抗剪强度，增加了滑坡体的滑动力。

综上所述，内、外两部分原因，是从力学角度上说，也是形成滑坡的必然结果。

3　总结与建议

通过地质因素与力学角度两方面综合进行了分析，地质因素为本次滑坡地质灾害提供了有利的条件，应力因素为本次滑坡地质灾害创造了能量的来源，导致了最终滑坡的形成只是时间上的问题，是偶然中的必然结果。

建议在滑坡体顶部修建隔水墙及排水系统，使之地下水与地表水改道，不再对滑坡体构成威胁；并在滑坡体及滑坡体下缘合理分布深入基岩的防滑桩及防滑挡墙，并保证防滑桩的数量及埋入基岩部分的埋深，力争起到有效阻挡滑坡体的作用。但是如情况允许最好能另外选址建设，再加固其原有地基，也不如能另选一处地质条件良好、水文条件良好、地质构造稳定的合适而可靠位置另行建设，这是预防地质灾害发生的最佳方案。

滑坡地质灾害是一种破坏力巨大的自然灾害，往往会给人类的生命财产造成巨大的灾难，所以说人类的发展与建设应该更具合理性，保护了自然也就是服务了人类，要建设与保护并举，合理利用土地资源，服务于人类。

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［2］冯明，张先，吴继伟，等.构造地质学［M］.北京：地质出版社，2007.

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P642.22

A

1004-5716（2016）02-0009-03

2015-02-02

2015-02-10

许京明（1978-），男（汉族），河北宣化人，中级工，现从事地质灾害危险性评估工作。