湖南宁乡王家湾滑坡特征与变形机制分析

吴浪辉，李姣，雷耀波

(湖南省地质灾害应急中心，长沙 410114)

2017年7月1日16时，长沙市宁乡市沩山乡祖塔村王家湾组后山滑坡先后发生两次滑动，造成9人死亡。滑坡中心地理坐标东经112°00′40.0″，北纬28°11′56.8″，地处湘中侵蚀剥蚀低山地貌，地形坡度30°～40°，地层岩性为震旦系下统金家洞组(Z2j)板状页岩，表层为第四系(Q4)残坡积碎石土，受地质条件、人类活动、降雨等因素的影响而引发滑坡。滑坡后缘高程400 m，前缘高程310 m, 滑源区斜长180 m，最大宽130 m，体积8.04×104m3，水平滑移距离超400 m，为浅层碎石土顺层滑坡(图1～图3)。

1 地质环境条件

1.1 地形地貌

滑坡区属于侵蚀剥蚀低山地貌，海拔300～460 m，斜坡地形坡度30°～40°，地面切割深度70～150 m，微地貌类型为沟谷，坡面有两条切沟，有利于地表水汇集。

图1 宁乡王家湾滑坡灾后遥感影象解译图

图2 宁乡王家湾滑坡灾前遥感影象

图3 滑坡全貌

1.2 地层岩性

滑坡区出露地层岩性为震旦系下统金家洞组(Z2j)炭质板状页岩、硅质板状页岩，表层为第四系(Q4)残坡积碎石土。页岩产状160°∠28°，岩层节理较发育，坚硬至软弱，可见页岩软弱夹层。残坡积层土体结构松散，厚2～5 m，局部含块石，块石粒径大小不一，一般5～50 cm，最大达1 m以上。

1.3 地质构造

根据区域地质图，该区域位于雪峰山弧型构造东缘，受梅岭仑复向斜(东西向)、沩水断裂带(东西向)影响。

1.4 水文地质条件

滑坡区以外西面为小龙潭水库(小一型水库)，滑坡散落区有4处水塘，坡面有两条小溪，据访问时常断流，地表水容易入渗至坡体岩土体中。

1.5 人类工程活动

滑坡区有一村级公路曲折穿越，普遍切坡高3～5 m，坡度45°～60°，且未进行支护，公路内侧修建截水沟(无防渗措施)。

1.6 降雨特征

2017年6月以来，宁乡县降雨量较往年同期偏多，6月份降水量达578.2 mm，超过1954年以来历史极值。特别是6月22日～7月1日，宁乡经历了两次持续性降雨过程，其中祖塔村过程降雨达448.6 mm，日最大251.7 mm，时最大48.9 mm。22～25日持续强降水，26至28日短暂停歇，29日至1日继续强降水(图4)。降水沿山体裂缝渗入，导致滑坡抗滑能力快速下降，促使滑坡失稳滑动。

图4 宁乡王家湾滑坡滑前降雨过程图

2 滑坡特征

2.1 滑坡分区

根据滑坡形态，共划分变形区、滑源区、散落区(图5)。

图5 滑坡分区平面图

2.1.1 变形区(A区)

变形区可划分为两个区，其中变形区A1位于主滑源区B1后部，面积7 600 m2，平面呈不规则形，最大斜长80 m，最大宽150 m，坡向135°，坡度25°～30°，发育F1拉张裂缝(图6-a)，走向40°，呈弧形，长30 m，最大宽15 cm，为相对强变形区；变形区A2位于主滑源区B1东部，面积17 800 m2，平面呈U形，最大斜长190 m，最大宽100 m，坡向140°，平均坡度30°～35°，发育F2拉张裂缝，走向40°，线形，长40 m，最大宽 5cm，为相对弱变形区。

图6 滑坡表部特征

2.1.2 滑源区(B区)

滑源区可分两个区，其中滑源区B1经历了两次滑动，分别在7月1日12时和16时左右，为主要滑源区，总面积18 400 m2，平面呈U形，斜长180 m，最大宽130 m，主滑方向135°，平均坡度25°～30°，主滑方向135°，平均坡度25°～30°(图6-b)；滑源区B2发生于1日3时，面积1 980 m2，平面呈长舌形，斜长80 m，最大宽30 m，主滑方向230°，平均坡度30°～35°。

2.1.3 散落区(C区)

散落区面积54 500 m2，平面形态呈不规则几何形状，斜长415 m，最大宽160 m，滑移方向175°，平均坡度5°，滑体运移距离最大超过400 m。

2.2 滑坡物质组成

据现场调查，滑体物质组成为含碎石粉质黏土及强风化板状页岩。含碎石粉质黏土颜色为灰黄、褐灰色，质软，结构松散、碎石大小混杂，透水性较好，厚约3 m。岩石坚硬至软弱，产状160°∠28°，节理裂隙发育，可见页岩软弱夹层。滑带为页岩软弱夹层，滑带土厚度0.2～0.5 m。综上，该滑坡为一浅层碎石土顺层滑坡。

2.3 滑坡体积

根据滑坡分区估算，滑源区滑体平均厚度2 m，已发生滑坡体积约3.68×104m3，散落区滑体平均厚0.8 m，已发生滑坡体积4.36×104m3。综上，滑坡总体积约8.04×104m3，属于小型滑坡。根据变形区特征分析，目前还存在约10.02×104m3潜在滑坡隐患。

3 滑坡成因及变形机制

3.1 成因分析

滑坡区属侵蚀剥蚀低山地貌，所在坡体自然坡度35°～40°，滑坡地层岩性为第四系残坡积震旦系下统金家洞组板状页岩，地层结构为顺向坡，为滑坡发生提供了有利的地形和结构条件。人类活动较强烈，公路切坡形成三级临空面，破坏了原始斜坡结构。受入汛以来降雨入渗累积作用影响，增加滑体下滑力，同时降低抗滑强度，从而造成坡体失稳下滑， 是一起长期重力和降雨等自然因素和人为因素共同作用下形成的中型地质灾害。

3.2 变形机制分析

从灾害现场特征分析，王家湾滑坡为牵引式滑坡，呈现出多级变形破坏特征，经历了临空面形成、第一级破坏、第二级破坏、第三级变形(潜在破坏)等过程(图7)。

3.2.1 临空面的形成

近年来，由于修建了曲折爬坡村级公路，公路切坡高2～5 m，形成三级公路临空面，且无支护措施，破坏了原始斜坡结构，稳定性降低。据访问，公路修建后，部分水泥硬化路面曾出现拉张裂缝，说明斜坡局部处于不稳定状态。

3.2.2 第一级变形破坏

1日12时30分左右，受降雨诱发，斜坡前缘第一级公路至第二级公路之间坡体变形达到极限值，最先开始滑动，体积约为1.7×104m3，土石方进入坡脚缓冲区，坡上形成新的临空面，同时牵引第二级、第三级公路以上斜坡产生大量裂缝并逐步贯通，变形位移逐渐加大。

3.2.3 第二级变形破坏

1日16时10分左右，新的临空面至第三级公路之间坡体岩土体变形达到极限值，产生第二级破坏，沿已经形成的裂缝面快速下滑，体积约6.34×104m3，铲刮第一级破坏时的滑体向前推移，由于坡脚受到对面山坡的阻挡，滑体发生转向右侧冲沟开阔位置形成短途泥石流，冲击冲沟两侧房屋、树木，留有明显的痕迹。同时产生新的第二级临空面，牵引第三级公路以上斜坡裂缝进一步加剧，变形位移加大。

3.2.4 第三级变形(潜在破坏)

根据前几次变形过程分析，由于第二级变形破坏形成新的临空面，第三级变形体已逐步形成。据现场调查取证，第三级公路路面出现明显错台，滑坡体后缘以上及其两侧发现至少9条长度3～100 m，宽度5～15 cm的拉张裂缝，且裂缝还在继续发展。若变形进一步发展，可能引发第三次变形破坏。

图7 滑坡变形发展过程

4 结论

(1) 2017年7月1日16时，长沙市宁乡市沩山乡祖塔村王家湾组后山滑坡先后发生两次滑动，造成9人死亡。滑坡后缘高程400 m，前缘高程310 m, 滑源区斜长180 m，最大宽130 m，体积8.04×104m3，水平滑移距离超300 m。根据滑坡形态，共划分变形区、滑源区、散落区。

(2) 滑坡区侵蚀剥蚀低山地貌，坡度陡峭，顺向坡结构，坡体结构松散，因公路切坡形成三级临空面，破坏了原始斜坡结构，在降雨的诱发下形成滑坡。

(3) 王家湾滑坡为牵引式滑坡，呈现多级变形破坏特征，可分为临空面形成、第一级破坏、第二级破坏、第三级变形(潜在破坏)等过程。