盖石特大型岩质滑坡的成因机制与塌岸分析

张复金 李 伟

(重庆市地勘局208水文地质工程地质队,重庆 400700)

1 概述

1.1 滑坡概况

本滑坡位于綦江区篆塘镇盖石场镇,滑坡治理面积约0.4 km2。该滑坡为岩质老滑坡。盖石滑坡为岩质顺向滑坡,纵长约550 m,平均横宽约115 m～771 m,平均厚度2.8 m,平面面积约25.95×104m2,体积约442×104m3,主滑方向分别为75°,滑体厚度最大达44.60 m,属大型深层老滑坡(见图1)。

1.2 滑坡基本特征

滑坡平面形态呈簸箕形,后缘平台地形较缓,呈圈椅状,坎上部位见紫灰色(砂质)泥岩出露,位于后缘高程380 m以上,位于斜坡中上部地形平缓变陡的交接部位。整体地形呈缓～稍陡～缓,临綦江河边因滑坡强烈变形壅高形成,高度在5 m～12 m,多处临空或坡角达75°～80°,这种地形也为岸坡崩滑或再次变形滑塌形成提供了空间条件。

滑坡体由砂岩块石、漂石组成,或以漂石间填充少量粉质黏土的形式出现,可见最大漂石块径约为8 m×11 m×15 m,块石含量大于90%;而滑坡两侧由砂岩碎块石夹粉质黏土组成,块石含量60%～80%,粒(块)径约0.2 m～5.20 m不等,砂岩呈次棱角状,中风化;干;土体结构稍密～密实,为老滑坡崩塌堆积而成。滑床为侏罗系中统沙溪庙组(J2s)砂质泥岩和砂岩。

滑面位于底部砂、泥交界处,坡度16°～20°,滑带土为强风化状紫红色泥岩夹粉质黏土组成,下部较上部粉质黏土含量高,呈可塑状,见挤压揉搓痕迹,有清晰的光滑镜面,并有集密细小擦痕;泥岩呈次棱角状,厚度0.10 m～0.25 m,为滑带的主要物质组成。

滑坡体中地下水中后缘以上层滞水形式存在,接受大气降水补给,多沿地表排泄,少量下渗后沿破碎的裂隙面向地形低洼处排泄,土体中空隙较大,排泄条件好,且土层厚度分布不均,地下水贫乏。而前缘土体以崩坡积块石夹碎石为主,底部多为砂或卵石为主,土体之间空隙大,与綦江河水互为补给关系,前缘地下水丰富。基岩裂隙水受滑体中粉质黏土和底部泥岩隔水层的影响,致使基岩富水性弱。

1.3 滑坡变形特征

盖石顺层岩质滑坡的变形破坏以滑移—拉裂为主,岩性上多发育在软硬相间、力学性质相差较大的互层状岩体中。该滑坡为老滑坡,滑坡舌已完全形成,伸出至綦江河中,舌宽约260 m,长约198 m,面积约3.2×104m2,厚度最大达44.60 m,滑面以上的砂岩层经滑动已全部覆盖原地表(原地形为河床),砂岩底部多见砂、卵石层土。

滑坡前缘因主滑坡体推力和前方阻挡体共同作用壅高形成陡崖,结构较松散且陡,坡体上部漂石与粉质黏土接触处常形成裂缝,相邻漂石间距因洪水变化而形成无规律变化;而个别场镇街道地面及房屋基础位于陡崖漂石上,基础有变形裂缝出现,特别下雨后变形明显,已形成危房。

2 滑坡成因分析

2.1 滑坡影响因素分析

该滑坡位于两个构造单元交界处,新构造运动造成区域内地形大面积不均一上升或下降,使用区的岩体构造裂隙极其发育,滑坡所在地质环境条件非常利于地质灾害的产生,其他因素还包括:地层岩性、地形地貌、坡体结构及气象水文条件和人类工程活动,主要有以下几点分析:

1)该滑坡为一顺层岩质滑坡,岩层产状75°∠16°,滑坡整体坡向78°,地形坡角12°～18°,坡向、坡角与岩层倾角基本一致,是滑坡产生滑动的有利条件。

2)滑面(带)位于岩体中砂、泥岩界面处,为一外倾临空软弱结构面,滑面较陡,坡度16°。滑面(带)土结构面物质为强风化状紫红色泥岩夹粉质黏土组成,滑面下部较上部粉质黏土含量高,呈可塑状,塑性高,粘手,见挤压揉搓痕迹,滑面中强风化泥岩和粉质黏土遇水后,抗剪强度较低,易于形成滑面(带)。

3)勘查区地形总体较陡,地形坡角16°～20°,未滑动前盖石滑坡处于一岩质斜坡上,滑坡前缘位于綦江河处,岸坡较陡,为临空状态,这种外倾临空的斜坡地貌形态为滑坡的形成创造了有利的空间条件。

4)勘查区降水量充沛,且多暴雨、连续降雨,下伏基岩多为泥岩,为相对隔水层,地表水入渗到泥岩岩层顶面时受阻,顺沿岩层顶面运移,滑带土亲水矿物产生崩解、软化,强度降低,促使坡体变形。

5)区内建筑密集和綦江河下游约800 m处的盖石电站正在进行持改,到库水位升降对滑坡稳定性有影响,综上破坏地质环境的人类工程活动强烈,也是诱发滑坡的一个原因。

2.2 滑坡成因机制分析

1)盖石滑坡主要成因按变形时间段可分为以下三段:临界稳定期,滑坡蠕变为主,特征先滑移后拉裂,但此时还在岩体的塑变阶段,整体包括后缘均未出现贯通性的拉张裂隙或闭合状,滑坡处于一个相对稳定状态;变形破坏期,此时滑体受下滑作用力不断累计作用,已超出岩体本身极限抗拉强度值,岩体出现平行于后缘的拉张裂隙,随着拉张裂隙加长,加宽,加密后,岩体完整性下降,降雨后,大量地表水渗入滑带中,进一步降低了结构面的c,φ,此过程是反复进行,拉张变形—结构面强度降低—重复拉张变形—结构面强度进一步降低,但滑坡此时还没有滑移,还处于一个下滑力不断累积阶段;最后就是滑移破坏期,滑坡体的下滑力与抗滑力已失去平衡,发生沿软弱外倾泥化结构面滑移破坏。滑坡滑移破坏后残留岩体整体较完整,局部有滚落和堆积块石,说明了滑坡滑动时移动速度缓慢,最终形成此时的地形地貌。

2)另外一个成因是受降雨影响。通过调查滑坡体中后部砂岩块石间存在多条拉张裂隙,宽0.5 m～1.2 m,长11.5 m～30 m,大气降雨通过岩体的大量拉张裂隙入渗滑坡外倾结构面处,入渗至泥岩顶面时受阻,顺砂岩/泥岩分界线运移,此时分界线的滑带土中亲水矿物吸水后软化,强度降低,破坏滑体的已有整体平衡力,应力进一步集中至中前部或前缘,在长期的变形积累下最终产生滑动。

3 计算分析

1)盖石滑坡为一岩质顺向老滑坡,该滑坡已经经历了变形阶段、滑动阶段、停滑稳定阶段的过程。目前岩质老滑坡体上未表现出明显复活的变形特征,判断该滑坡目前处于稳定阶段。但随着綦江河下游,距盖石滑坡约300 m处的盖石电站拦坝正常蓄水至269.00 m的影响,为綦江河淘蚀岸坡,形成良好的临空条件,在降雨形成动水压力、软化滑带,綦江水位变动,浮托、扰动坡脚等因素影响下,可能诱发盖石岩质老滑坡复活;另外,由于岩质老滑坡存在一个相对较弱带,随着时间的推移在地下水侵蚀、岩石风化等作用下,岩质老滑坡滑动带抗剪强度降低,滑坡可能局部复活。

2)本滑坡的滑面形态呈折线型(见图2),因此分析稳定性采用极限平衡理论的传递系数法来计算滑坡下滑力和抗滑力。

滑带土(如图3所示)强度因滑动面为砂岩和泥岩接触面,埋深大,且结构面厚度小于10 cm,不连续,成分多为结构面或充填少量粉质黏土,无法取样进行试验进行数理统计,结合宏观地质判断、反算c，φ值并结合经验值综合确定本次计算用值(见表1)。

表1 反算滑面取值表

经分析滑坡的岩、土状态,本次选定如下的五种工况进行滑坡稳定性计算。

通过对滑坡整体稳定性计算(见表2),滑坡现处于稳定状态;通过稳定性公式验算结果说明,滑坡稳定性计算评价与滑坡实际的稳定情况是一致的。

表2 滑坡稳定性计算成果表

另外结合古滑坡前缘库岸稳定性分析及工程类比,在库水位渗流作用下,产生的渗流形成动水压力,使充填于块石、漂石之间的小颗粒(砂、粉质黏土),随渗透水流运动向下游流动,滑坡体侵蚀成孔洞,孔洞不断溯源发展,引起地面不均匀沉降和局部塌岸(见图4),使局部稳定较差。

4 结语

目前古滑坡处于稳定状态,建议滑坡仅作监测。同时受库岸地下水潜蚀作用影响,滑坡前缘块石土层内可能产生局部沉降,引起地基周围土体之间握裹力的降低从而降低抗拔力,引起基础沉降破坏,进一步使上部建筑物变形破坏,因此,建议浅基础采用固结灌浆加固处理。本次成因机制分析及稳定性结论可以作为下一步监测或治理工程的重要参考依据。