青海曲玛滑坡形成机制及稳定性分析

魏占玺

(青海省环境地质勘查局，西宁 810007)

青海曲玛滑坡形成机制及稳定性分析

魏占玺

(青海省环境地质勘查局，西宁 810007)

曲玛滑坡为一体积达7 300×104m3的特大型古滑坡。滑坡主要发生于新近系上新统泥岩构成的平缓逆向斜坡中。由于新近系泥岩胶结程度低、结构较松散，降雨或冰雪消融水沿垂直节理的入渗，进一步降低了岩体的抗剪强度，导致斜坡发生圆弧形切层破坏。定性分析和数值模拟分析表明，滑坡在暴雨工况下整体处于基本稳定状态，局部陡坡处可发生规模较小的滑塌破坏，在地震工况下滑坡整体处于潜在不稳定状态，对前缘曲玛村居民带来潜在威胁。成果为该滑坡治理决策提供依据。

曲玛滑坡；形成机制；稳定性

曲玛滑坡位于青海省同仁县年都乎乡曲玛村北东侧斜坡上，滑坡总体积约7 298×104m3，为一特大型古滑坡。滑坡体后期发生多次次级解体，近年来滑坡体局部出现了一定的变形迹象，对前缘曲玛村1 375人的生命财产带来安全隐患。本文通过详细勘察，分析了滑坡区基本地质条件、滑坡基本特征及其形成机制，采用定性结合数值模拟方法分析了滑坡的稳定性，成果对该滑坡治理决策提供依据，对该地区滑坡机制的研究提供经验和借鉴。

1 滑坡区工程地质条件

曲玛滑坡地处侵蚀构造低山丘陵区，坡前宽谷中有杂库河通过，属半干旱大陆性气候。滑坡后缘呈圈弧状陡崖地形，左右两侧以冲沟为界，坡面上可见多级平台及陡坎，沟谷纵横，溯源侵蚀强烈(图1、图2)。

滑坡区地层为新近系上新统(N2)紫红色泥岩，产状为65°∠8°，斜坡总体为一平缓逆向坡。泥岩上覆厚10～50 m的上更新统风积黄土(Qp3eol)，呈浅黄色，结构稍密-松散，垂直节理发育，力学强度低，有利于大气降水渗入，易发生滑塌及水土流失。黄土下部为厚度2～3 m的底砾石层。

据钻孔勘探资料揭示，研究区地下水位埋深在9～31 m之间。地震基本烈度为Ⅶ度，地震峰值加速度为0.15 g。

图1 曲玛滑坡工程地质平面图

图2 曲玛滑坡全貌

2 曲玛滑坡特征及形成机制分析

2.1 滑坡基本特征

曲玛滑坡体轴长约1 180 m，平均宽约1 970 m，总面积1.82 km2(图1、2)，滑体平均厚度约40.5 m，总体积约7 300×104m3。滑坡平面形态呈圈椅状，左右两侧以冲沟为界，前缘位于二级阶地上，后缘为一坡高约30～50 m、坡度55°～70°的弧形陡坡地貌。滑坡前、后缘相对高差约为350 m，坡表平均坡度约15°，主滑方向197°。区内发育有7条纵向冲沟，且溯源侵蚀强烈，并伴随若干次级解体。

滑体主要由全新统风积黄土及新近系上新统泥岩组成，厚度33～90 m不等，平均厚40.5 m。滑体泥岩呈深褐黄色，强风化，湿润，岩芯软弱，呈短柱状，易碎，浸水易软化。滑带呈上陡下缓圆弧形(图3)，厚度0.4～0.8 m，由新近系泥岩风化、泥化形成，滑带物质易软化，湿土手感细腻。滑床岩性为新近系上统(N2)泥岩，呈强-中风化状，湿润。

2.2 滑坡变形特征

滑坡堆积体后部呈深度达10～20 m的槽形沟谷地貌，为主滑体下错形成的拉陷槽(图4)，拉陷槽外侧滑坡堆积体风成黄土及新近系泥岩倾向坡内，坡度30°～40°(图5)，表明坡体沿弧形滑面滑动后岩体发生了旋转。滑坡体前缘隆起现象较明显，地面鼓胀、隆起(鼓丘)发育。

滑坡体后期解体现象明显，可见规模不等的多个次级滑体，其中前部可见3个规模相对较大的次级滑体(图1)。滑坡堆积体中发育5条侵蚀程度不等的浅沟，其形成主要由滑坡体后期次级解体造成，其发育主要沿次级解体边界及变形裂缝侵蚀形成(图6)。

2.3 滑坡形成机制分析

曲玛滑坡发生于由上更新统风积黄土及新近系紫红色泥岩组成的缓倾逆向斜坡中，滑坡的发生与组成斜坡的岩性密切相关。由于新近系泥岩胶结差，结构较松散，力学强度低，在地下水作用下易软化、泥化；岩体中裂隙较发育，降雨及冰雪融水沿裂隙入渗，使岩体的强度进一步降低。在降雨工况下斜坡土体向临空方向发生蠕滑变形，后缘处于拉应力状态。随着蠕滑变形的持续发展，当后缘拉应力超过坡体的抗拉强度，即发生拉裂破坏，在地表形成横向拉张裂缝或规模较大的拉陷槽地形，为降雨等地表水体的入渗提供了条件，导致蠕滑加剧，拉裂向深部加深。随着拉裂逐渐加深，坡体的软弱面贯通，坡体后缘土体就以一定推力推动主滑段。当剪切力大于滑带自身的抗剪力时，坡体即开始向下滑动，受剪应力作用的土颗粒产生相应的滑移，产生孔隙水压力，发生轻微的液化，加速滑体变形，产生滑动破坏，并逆掩超覆于二级阶地之上，前缘地表表现为地面鼓胀、隆起(鼓丘)等。

图3 曲玛滑坡工程地质剖面图

图4 滑坡后壁及拉陷槽

图5 滑坡后部拉陷槽及堆积体岩层产出

图6 滑坡体内沿次级拉裂形成的落水洞

虽然曲玛滑坡主滑体滑动之后滑动能量得到释放并趋于稳定，但是在滑坡体内局部区域，其前缘具有一定的临空面，后缘较缓易形成坡面积水，在雨水的渗透下土体软化，抗剪强度降低，当局部坡体软弱面贯通后，就会产生主滑体上的次级滑坡。

3 滑坡稳定性分析

滑坡的变形破坏特征反映，滑坡体后期曾发生多次解体破坏，形成了多个规模较大的次级滑体，但滑坡近期的变形主要表现为局部的拉裂及滑塌，反映滑坡体整体失稳的变形现象不明显。堆积体地形较为平缓约15°，前部滑面(带)形态平缓，总体上有利于滑体的整体稳定。此外，滑体表面纵向冲沟发育，有利于地表水的排泄，减少地表水的入渗。综合分析表明曲玛滑坡目前整体处于基本稳定状态，仅表面局部陡坡处，在强降雨条件下可能发生局部变形破坏，但规模小，对前缘的居民影响小。

为了进一步评价滑坡的稳定性，采用FLAC3D计算软件模拟分析了滑坡的稳定性。计算模型如图7所示，模型岩土体物理力学参数见表1。计算方案选择3种工况，工况1：自重作用；工况2：自重+暴雨；工况3：自重+地震。

图7 曲玛滑坡计算模型及网格划分

计算结果表明，在自重工况下，滑坡后缘小范围有变形，变形量小，滑坡内部塑性区较少，滑坡整体处于稳定状态(图8)；在暴雨工况下，滑坡后缘变形区有所增大，变形量加大，滑坡内部塑性区增加，但尚未形成连续贯通塑性区，滑坡处于基本稳定状态(图9)；在地震工况下，滑带附近的塑性区从后缘一直连续延伸至前部，基本上贯通滑带长度的3/4(图10)，表明在地震工况下滑坡整体处于潜在不稳定状态，有失稳破坏的可能。

图8 自重工况下滑坡塑性区分布图

图9 暴雨工况下滑坡塑性区分布图

图10 地震工况下滑坡塑性区分布图

4 结论

(1) 曲玛滑坡为一体积约7 300×104m3的特大型古滑坡。滑坡发生于由上更新统风积黄土及新近系紫红色泥岩组成的缓倾逆向斜坡中，滑坡的发生主要受控于斜坡的岩性特征，由于新近系泥岩胶结差，结构较松散，力学强度低，且在地下水作用下易软化、泥化。在降雨条件下，斜坡岩体沿圆弧形滑面发生失稳破坏。

(2) 定性分析结合数值模拟计算结果表明，滑坡在暴雨工况下整体处于基本稳定状态，仅表面局部陡坡处可发生规模较小滑塌破坏，但对前缘的居民影响小。在地震工况下滑坡整体处于潜在不稳定状态，有失稳破坏的可能，对前缘居民带来潜在威胁。

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FORMATIONMECHANISMANDSTABILITYANALYSISOFQUMALANDSLIDEINQINGHAIPROVINCE

WEI Zhan-xi

(Qinghai Provincial Bureau of Environmental Geology Exploration，Qinghai，Xining 810007，China)

Qinghai Quma landslide is a huge ancient landslide of 7 300×104m3. The landslide occurs in the gently reversed slope formed by mudstone of Pliocene and Neogene. Due to the low degree of cementation and loose structure of Neogene mudstone, and the infiltration of the rain or the snow melt water along the vertical joint further reduces the shear strength of rock mass, resulting in the occurrence of circular cutting failure in the slope. There have been several times disintegration in the later stage of landslide. Qualitative analysis and numerical simulation analysis show that the landslide is in the basic steady state under the heavy rain, and only the small slump failure can occur at the local steep slope; under the condition of the earthquake, the whole landslide is in a potentially unstable state, posing a potential threat to the residents of the frontier Quma village. The results provide the basis for the decision-making of the landslide control.

Quma Landslide；formation mechanism; stability

1006-4362(2017)03-0001-04

2017-04-10改回日期2017-07-20

P642.22

A

魏占玺(1977- )，男，青海平安人，学士，工程师，主要从事地质灾害调查以及治理的研究工作。E-mail:911107214@qq.com