大棚院子古滑坡复活过程及形成机制分析

■ 中铁第五勘察设计院集团有限公司 李高勇 姚德华 王永国 景彦楠

1.前言

古滑坡的形成年代久远，受自然界及人为活动改造等影响，滑坡发生前后的许多滑坡地质现象和特征往往遭到破坏甚至消失，导致古滑坡难以辨识[1]-[3]。因此，古滑坡复活问题是公路等线型工程建设过程中不可忽视的不良地质问题[4]-[8],大棚院子滑坡已严重威胁周边居民和在建公路工程的安全。本文以该滑坡为研究对象，对其工程地质特征和演化机制进行研究，探讨古滑坡的判别分析方法和勘察措施，对该地区公路等工程的边坡维护、滑坡治理以及选线和设计具有一定的借鉴和指导意义。

2.滑坡区工程地质环境

滑坡区位于扬子准地台（Ⅰ级）重庆台坳（Ⅱ级），位于自贡台凹，大石堡向斜核部，为倾角平缓的宽缓褶皱，一般两翼对称，地层倾角1°～7°，滑坡区地震基本烈度为Ⅵ度。

滑坡区分布地层主要为第四系和侏罗系上统遂宁组，具体分为：

（1）第四系全新统崩坡积层（Q4col+dl），坡体表部普遍发育，主要以块石土为主，厚2.0m～9.2m，其结构松散，块石块径1.5m～2.0m，含量约55%，有架空现象，泥岩碎屑及黏性土充填。

（2）古滑坡堆积层（Q4del），分布于崩坡积层以下基岩以上、紫红色，稍湿～饱和，主要由泥岩组成，裂隙极发育，岩体呈碎裂结构，其层理仍清晰可辨，产状起伏变化，整体呈反倾状，倾角5°～12°不等，含泥质条带，局部夹有粉质黏土夹层。该层主要由泥岩经过前期滑坡错动、挤压形成。

（3）坡洪积层（Q4dl+pl），主要发育于沟谷和滑坡坡脚前缘缓坡地表，厚度为7.8m～11.2m不等，具有水平层理，岩性主要为粉质黏土，夹少量碎石，呈红褐色，部分为淤泥质土，颜色为黄褐色～灰褐色，结构松散，软塑～可塑状态，遇水易软化。

（4）遂宁组（J3s），呈紫红色、砖红色，大部分为薄～中厚层泥岩，少部分为泥岩与砂岩互层，岩层产状近水平，产状356°∠1°。强风化层较破碎，岩芯呈块状、短柱状，岩质软，厚度0.4m～4.1m。中风化岩体较完整，节理裂隙不甚发育。

滑坡区现状呈圈椅状基座地形，总体地势东高西低，滑坡中部为宽缓平台，高程415m～425m，坡脚地形较平缓，前缘为西南ü东北向延伸的沟道地形，为该区地形最低点，高程约390m，沟道内发育有一条溪流，常年有水，流向为东北方向。坡体后缘为陡坎地形，由巨厚层砂岩构成，高程445m～460m，陡坎高度约10m。坡体小里程侧（东北侧）和大里程侧（西南侧）均为冲沟地形，小里程冲沟宽度50m～100m，切割深度10m～30m，大里程冲沟宽度100m～200m，切割深度30m～50m。（图1）

图1 滑坡工程地质平面图

3.滑坡变形破坏特征

拟建公路沿坡体前缘通过，该段为挖方路基，两级边坡，设计路面高程为396.96m～400.37m，中心开挖深度0.7m～15.8m。该段路基于2017年2月开始施工，至2017年11月二级边坡已全面开挖到位，左幅路基一级边坡开挖深度3m～4m，剩余6m～7m未开挖；右幅路基开挖深度比左幅路基深2m～3m，形成一个2m～3m台阶，剩余3m～4m未开挖。由于公路路堑开挖，坡体前缘形成高10m～15m人工边坡，边坡坡率1:1～1:1.25。2018年5月受持续降雨影响，坡体变形破坏加剧，产生整体滑动破坏。新产生的滑坡横向宽度约300m，纵向长度约220m，滑坡体后缘较窄，前缘逐渐变宽，面积约3.90×104m2，滑体平均厚度约16.2m，体积约63.18×104m3，滑坡主滑方向约315°。滑坡剪出口位于右幅路基基槽内，高程约400m。（图2）

滑坡主要表现为后缘拉裂和前缘鼓胀变形，坡体上建构筑物产生裂缝。坡体后缘距陡坎8m～10m处发育一条纵向宽大裂缝，在缓坡平台范围与后缘陡坎平行，并向两侧沟道延伸，长约200m，裂缝宽度1m～3m，可见深度一般为0.2m～2.0m。滑坡拉裂过程伴有错动特征，形成高0.5m～2.0m的反向错台。坡体内裂缝发育众多，经调查测绘发现，路堑坡顶处距临空面10m范围内裂缝发育密度最大。从裂缝内土体的颜色、干湿程度及植物、菌类发育情况来看，该部位部分裂缝产生于此次坡体滑坡之前，有新老裂缝继承性发育特征。右幅路基基槽内产生多处鼓胀变形，隆起高度5cm～30cm，并伴有泉眼出露（图1中S-1、S-2、S-6）。经过现场挖探发现滑面主要由粉质黏土和泥岩碎屑物构成，具搓揉、挤压现象，并伴有镜面、擦痕特征。（图2）

4.滑坡演化过程及机制分析

4.1 古滑坡的确定

通过现场调查、钻探及观察本段路基开挖揭露的地层情况，发现坡体表部崩坡积土层以下分布有碎裂岩体，具有如下特征：①该层岩性为泥岩，呈强风化状，但未风化成土，岩层层理仍清晰可见，产状与稳定基岩差异较大，且有起伏；②岩体结构较为破碎，开挖的坡面上岩体呈碎裂结构；③该层岩体中夹有粉质黏土夹层及泥质条带，与稳定基岩接触面有镜面、擦痕迹象；④该层钻进过程中有明显漏水现象，且其岩芯十分破碎，多呈碎块状～短柱状；⑤坡体前缘有串珠状泉水及渗水点出露（图1中S-3、S-4、S-5），据调查，这几处泉眼存在时间久远、常年有水。因此，可以判定该层为古滑坡形成的碎裂岩体。

4.2 滑坡演化过程及机制

古滑坡后壁清晰，东北侧和西南侧以两处冲沟为界，前缘运动方向以溪沟为界，古滑坡主滑方向大致垂直前缘沟道，约315°。两侧冲沟及坡脚前缘溪沟切割使坡体三面临空，两处侧沟的持续溯源侵蚀和前缘溪沟不断掏蚀搬运，为古滑坡的运动创造了空间条件。古滑坡滑动后坡体达到暂时的平衡状态，其剪出口下方经历了一段时间的稳定沉积过程，形成12m～14m厚的坡洪积层。

该段路基开挖后，路堑边坡产生持续蠕动变形，路基边坡开挖线及用地红线桩相对路基施工初期均产生较大横向位移，最大值为4.49m。2018年5月初，右幅路基向下开挖至高程400m左右，受暴雨影响，坡体产生大规模整体滑动破坏，根据滑坡后缘裂缝测量结果，滑动拉裂距离最大可达3m。古滑坡复活后新产生的滑坡体大部分追溯了古滑坡原有的边界，前缘剪出段落位于古滑坡碎裂岩中，具有反翘现象。根据变形监测数据，整体滑动破坏产生后，滑体仍在持续变形，路堑边坡部位位移最大，变形既有指向临空面的水平位移，也有下沉位移，速率2mm/d～5mm/d。坡体变形破坏首先由路堑边坡开始，最终受暴雨影响传递至整个坡体，滑后坡体变形也以路堑边坡的变形最为显著，表明滑坡类型为牵引式滑坡。坡体变形发展过程中，主要受古滑坡既有滑面的控制，滑动破坏是坡体内剪切蠕变逐渐累积的结果，其变形机制为蠕滑ü拉裂。

4.3 成因分析

（1）控制因素

产生滑动破坏必须具备良好的临空条件，为滑坡运动的物质转移提供空间。坡体中部缓坡平台与坡体前缘沟道高差可达40m，沟道内的溪流对坡脚具有长期的冲刷侵蚀作用。坡体两侧冲沟的切割导致坡体三面临空，为坡体滑动创造了良好的空间条件。

（2）决定因素

古滑坡的先期滑动破坏导致坡体松动破坏及挤压变形，形成滑带，并于滑带以上形成古滑坡碎裂岩体。坡体基岩为侏罗系遂宁组泥岩及砂岩，泥岩岩质较软，风化快，砂岩岩质相对较硬，风化相对较慢，因而在砂岩及泥岩的组合部位易形成差异风化，下部泥岩风化掏蚀后，砂岩底部形成凹陷或空腔，受裂隙组合切割影响及重力作用易产生崩塌、掉块，长年累月形成了坡体中部缓坡平台表层的崩坡积层。

崩坡积层及古滑坡碎裂岩体结构较松散，有利于雨水下渗，而下伏的泥岩不透水，雨水下渗至基岩面后只能沿基岩面向坡体下部转移。因此，滑带附近的岩土体易遭受地下水的浸泡软化作用，形成软弱带。由此可以看出，滑床、滑带和滑体的岩性为滑坡的产生提供了物质组成条件。

（3）触发因素

首要因素为本段公路施工开挖，其对滑坡的影响体现为如下两个方面：①公路修建过程对坡体前缘的切割具有卸载作用，路堑边坡受卸荷效应首先产生变形，随着逐渐向下开挖土体，坡体临空高度不断增大，卸荷变形累计到一定程度后开始产生破坏；②路基开挖过程中，施工机械及车辆对岩土体反复碾压，可导致开挖面以下在一定深度范围内岩土体产生压密效应，当开挖面接近地下水面时，可引起地下水渗流不畅，进而导致坡体内地下水位升高，从而加剧坡体失稳进程。

其次是集中降雨，水是滑坡最重要的诱发因素，其补给方式主要是大气降水[9]，区内多年平均降水量1000mm～1200mm，降雨集中在5月～9月，占全年降水量的65%以上。集中降水导致地表水大量入渗，地下水水位抬升，可快速降低滑带土的抗剪强度，提高滑体容重，产生动水压力等，从而加大坡体下滑力。当下滑力大于抗滑力时，坡体产生滑动。滑坡区2018年5月22日凌晨1点左右开始连续降雨长达11小时左右，降雨量达大暴雨级别，当地气象局启动了突发气象灾害（暴雨）Ⅲ级应急响应。当日，坡体滑动变形破坏险情紧随降雨而至，表明本次降雨是坡体产生滑动变性破坏的重要诱发因素。

5.结论

（1）古滑坡具有较强的隐蔽性，一旦复活形成地质灾害，就会危及人类生命财产安全，同时也对工程危害重大，造成工期延误、投资增加等情况的发生。在工程建设过程中，应当重视地质工作，加大前期投入，尽可能事先查明古滑坡情况，强化地质选线工作，以避免古滑坡复活造成的损失。

（2）该滑坡类型为牵引式滑坡，其形成机制为蠕滑ü拉裂。三面临空+坡脚常年侵蚀作用是古滑坡形成及复活的控制性因素，特定的物质结构组成是古滑坡复活的决定性因素，而集中降雨及人类工程活动是古滑坡复活的重要诱因。在西南山区，对具有相似地质环境条件的同类工程，应当加强隐患排查。