德江县小尖山顺层复合型滑坡变形破坏特征及成因机理分析

羊永夫，解 超，李生乾

（贵州省有色金属和核工业地质勘查局地质勘测设计院，贵州 贵阳 550001）

2018年9月13日，德江县角口村小尖山S303省道东侧处发生滑坡地质灾害，滑坡造成9栋房屋倒塌，S303省道严重变形破坏，交通受阻，未造成人员伤亡。通过现场对滑坡详细调绘和分析，该滑坡为顺层牵引-推移复合型岩土体混合滑坡。滑坡沿岩层层面的平面滑动破坏是顺层边坡发生最多、规模很大的一种破坏模式，根据其顺层滑移的力学机制将平面破坏分为滑移-拉裂型和水力驱动型两种类型[1]。滑坡的破坏类型多种多样，一般按滑坡的受力状态可分为牵引式滑坡和推移式滑坡[2]。牵引式滑坡的坡脚是重要的阻滑段，形成前缘渐变式牵引变形控制-中后部逐步变形失稳的变形破坏模式；推移式滑坡的后缘大量加载，具有由滑坡后缘向前缘传递的特征[3]；复合式滑坡是推移式和牵引式滑坡的组合，具有牵引式滑坡和推移式滑坡的特点[4]。缓倾顺层复合介质边坡中天然岩层分界面作为软弱面，往往构成边坡岩体滑移失稳的潜滑面，而水力作用是此类边坡滑移失稳的主要诱因[5]。文章通过野外实地调查，对其变形破坏特征和成因机理进行分析，为该类型滑坡影响区划定和治理提供科学的依据。

1 滑坡地质环境条件

1.1 地形地貌

滑坡区位于角口河左岸，山脊走向近北东，滑坡位于左岸缓坡处，斜坡最低点为角口河，海拔高程417m，最高点为斜坡的顶部，海拔高程595m，相对高差178m。斜坡整体坡度呈上陡下缓，上部495～595m高程为相对陡坡，坡度为18～22°，下部417～495m高程为相对缓坡，坡度为10～15°；坡前至河流为交口河一级阶地，地势平坦，耕地多，阶地高程434～417m，沿河长200m，宽80～100m。左侧滑坡区外发育小山脊，右侧发育小冲沟，其延伸方向与斜坡坡向基本一致。

1.2 地层岩性

滑坡区地层为第四系滑坡堆积层（Q4dl+el）和志留系中上统韩家店组（S2-3hn）。第四系滑坡堆积层（Q4dl+el）分布于整个滑坡区，堆积成分整体上为粉土、块碎石土，原生层状结构仍保留较完整的的泥岩、砂岩孤石块体。志留系中上统韩家店组（S2-3hn）为薄层紫红色、暗紫色泥岩与灰绿色块状-中厚层长石砂岩或岩屑砂岩不等厚韵律互层，夹一层20～30cm黄绿色泥页岩，在滑坡区主要岩性为薄层泥岩夹中厚层砂岩，具有软硬互层特征。

1.3 地质构造

滑坡区无大型断层和褶皱，属单斜构造区，岩层相对稳定。滑坡前缘左侧民房屋后出露基岩产状为275°∠25°，滑坡前缘右侧出露基岩产状为303°∠20°；滑坡中部左侧开挖道路临空面出露基岩产状为302°∠22°，滑坡中部右侧开挖道路临空面出露基岩产状为300°∠24°；滑坡后缘滑面出露基岩产状为300°∠20°。调查统计，主要有两组节理：节理①，335-350°∠75-83°，节理面平缓或稍起伏，闭合，间距为0.5～0.7m，迹线长度＞1m；节理②，10-30°∠71～80°，节理面平缓或稍起伏，闭合-微拉张状，间距为1.5m，迹线长度为2～5m。

1.4 水文地质条件

滑坡区地下水主要为第四系松散层孔隙水和基岩裂隙水两类。第四系松散堆积层孔隙水分布于粉质黏土的滑坡堆积松散层中，主要接受大气降水补给，季节变化基岩裂隙水储存在泥岩、砂岩中。志留系中上部韩家店组（S2-3hn）砂岩构造裂隙和风化裂隙，主要接受大气降水和松散堆积层孔隙水补给，经基岩裂隙径流排入胶口河。基岩中砂岩的渗透性好于泥岩，为相对渗透层，泥岩为隔水层。调查过程中，在滑坡中部开挖临空面内坡上，可见砂岩的渗水现象。

2 滑坡变形特征

2.1 滑坡基本形态

滑坡体长540m，前缘宽约160m，中部宽约210m，左边突出约40m，后缘宽约90m，平面形态呈长舌状，面积为8.2×104m2。前缘高程430m，后缘高程580m，纵向由前向后陡坡地形，中部标高486～495m处公路路基切坡开挖，形成高度为9～10m临空面，坡度为70～80°，开挖后形成宽度为8～12m的平台。

2.2 滑坡变形破坏特征

根据各部位滑动破坏特征的不同，纵向上可将滑坡分为中-后部牵引破坏区（Ⅰ）和前部推移阻滑隆起区（Ⅱ）（见图1、图2），中-后部牵引破坏区又分为牵引拉裂破坏区（Ⅰ-2）和牵引整体滑移区（Ⅰ-1）。

（1）牵引拉裂破坏区（Ⅰ-2）位于滑坡后部，滑坡前缘呈弧形，后缘呈弧形闭合，顶部窄、底部宽，顶部宽80m、底部宽150m。前边界上为牵引拉伸断裂形成的椅状拉裂带，左牵引形成的典型拉张位错断裂，沿斜坡呈台阶状，发育下挫裂缝走向为30～70°，顺坡台阶状，后缘最大挫距为32m，连接滑坡左右两侧边界。滑坡滑动方向为300°。

图1 滑坡变形破坏特征平面图

图2 滑坡A-A’剖面图

（2）牵引整体滑移区（Ⅰ-1）平面形态近似直角边梯形，上部宽150m，下部宽200m，牵引整体滑移区的后边界以弧形拉裂槽为标志，坡面整体未见贯通滑坡的张拉裂缝，仅发育宽10～30cm宽的张拉裂缝，长10～30m，未贯通左右边界。中部整体滑移区滑体左侧边界为滑坡左边界剪切带，边界处的土体破碎，内侧高外侧低，可见剪切挤压痕迹，上下错距70cm，表示滑坡在此处受到挤压伴有剪切。中部整体滑移区右侧边界为滑坡右边界剪切带，边界处的土体破碎，外侧高内侧低，并且张开2～8m，右边界外侧土体可见擦痕，表示滑坡在此处受到剪切伴有张拉。滑坡左侧边界挤压，右侧边界张拉，显示滑坡向下滑动向左转向，滑坡中部整体滑移区除边界外无明显变形破坏，该区以整体滑动为主。

（3）前部阻滑隆起区（Ⅱ）平面形状近似等腰梯形，顶部宽约130m，下部宽约160m，S303省道处可见滑坡明显隆起抬升，可作为阻滑隆起区的后边缘。滑坡主轴线前方房屋倒塌处为主方向阻滑弯曲区，该区房屋受推挤倾倒破坏，地表隆起，形成纵向张性裂缝。

3 滑坡形成过程和机理分析

3.1 影响因素

影响滑坡形成的主要因素可分为斜坡形态、岩土结构、人类工程活动和降雨条件，其中斜坡形态和岩土结构是滑坡形成的基本物质条件，降雨和人类工程活动是滑坡形成的外部诱因。

（1）斜坡形态。滑坡区位于角口河左岸，山脊走势近东北，斜坡剖面形态为上陡下缓。上部相对陡坡坡度为18～22°，下部417～495m相对缓坡坡度为10～15°，斜坡前缘至河边为角口河的一级阶地，地势平坦。

（2）岩土结构。滑体物质由第四系（Q4dl+el）残破积层和志留系中上统韩家店组（S2-3hn）泥岩和块状-中厚层长石砂岩或岩屑砂岩互层组成。下伏基岩为顺倾软硬互层，硬层透水性强，滑床物质为志留系中上统韩家店组泥岩，具有较强的隔水性。地表水岩裂隙渗入岩土接触面饱和，使滑带土软化，进一步降低其抗剪强度，使得软硬层面为剪切应力集中区。

（3）降雨条件。滑坡前1个月，滑坡区降雨量明显增加。前1周有5d小雨-中雨，总降雨量为60.2mm（见表1），导致地下水位逐渐上升。

表1 滑坡发生前1周降雨

（4）人类工程活动。滑坡发生前，中部标高486～495m处公路路基切坡开挖，形成高度为9～10m的临空面，坡度为70～80°，开挖后形成宽度为8～12m的平台。加之开挖边坡时，对整个斜坡稳定的行有较大影响，使斜坡上部出现张拉应力集中带，出现张拉裂缝。

不利的坡体结构和岩土性质为滑坡失稳提供了基础条件；前缘的道路切坡开挖，将潜在滑坡暴露，且降低了斜坡前缘的阻滑力，是滑坡发生的一个重要诱因；降雨条件是滑坡失稳的另一个外部诱因。该滑坡是在不利基础条件上，由于不合理的人工开挖和降雨条件综合作用下形成的。

3.2 滑坡变形机理分析

该滑坡为大型岩土体混合滑坡，滑体物质由第四系残破积层和下伏泥岩、砂岩组成，坡体结构为外倾软硬互层，蠕变方向为顺坡向，且滑面临空，导致滑面以上硬质岩中相对松弛，渗透性增强，坡体中后部出现拉张裂隙。强降雨沿裂隙集中渗入坡体下部，在滑动面形成浮力和动水压力，软化滑动面，形成牵引滑动。上部滑体滑出挤压前缘，最终发成牵引-推移式滑坡。由此，将该类滑坡形成演化过程划分为如下3个阶段：斜坡蠕滑变形阶段、裂隙扩张阶段、斜坡整体失稳阶段（见图3）。

（1）斜坡蠕滑变形阶段。斜坡在河沟下切过程中，表层岩体蠕变，产生新的结构面和结构面扩张，岩体松弛；分化作用导致岩体工程性质下降，表层岩体变形破坏。软硬岩层差异性风化过程、卸荷回弹和力学性质差异，软硬层面之间逐渐形成潜在破坏面。

（2）裂隙扩张阶段。滑坡中部道路施工开挖，产生临空面，锁骨段破坏，滑面露出，使斜坡上部出现张拉应力集中带，在降雨条件下，地下水在斜坡体中积累，斜坡下部开始发生蠕变变形。

（3）斜坡整体失稳阶段。斜坡失稳前降雨量达到60.2mm，持续降雨和良好的地表水汇水条件，导致雨水迅速入渗，并向坡体前部流动形成动水压力。斜坡地下水位逐渐升高，中下部出现静压水，滑带土吸水软化膨胀，并在滑带处形成的浮托力及对滑带软化使得抗滑力降低。在雨水荷载、动水压力、浮托力和滑带软化共同作用下，斜坡的变形增加，导致中上坡体产生拉裂缝，地表水更容易进入坡体，进而造成下滑力迅速增大，抗滑力急剧降低，滑面形成，造成斜坡整体失稳滑动。

图3 滑坡变形过程演示图

4 结论

通过对该滑坡调查、变形破坏特征和形成过程机理分析，得到如下几点结论：（1）德江县小尖山滑坡平面形态呈“舌状”，体积约1.23×106m3，为大型岩土体混合滑坡。（2）滑坡发生后，根据其变形破坏特征、空间上的联系及组合特征，并据此将滑坡分成3个主要变形区，后缘拉裂形成宽大的拉裂槽，变形裂缝强发育，形成的典型张拉下错裂缝，呈顺坡台阶状；中部整体滑动，整体未见贯通滑坡的张拉裂缝，侧缘形成剪切带；前缘形成鼓胀隆起堆积，鼓胀区房屋倒塌，S303省道错位破坏，形成鼓胀裂缝。整个滑坡破坏模式可分为两个阶段，即中后部牵引滑动阶段，前部推移滑动阶段。（3）影响滑坡形成的主要影响因素有斜坡形态特征、岩土体结构特征、人类工程活动和降雨条件等。滑坡形成是在不利基础条件上，由于不合理的人工开挖和降雨条件综合作用下形成的。