冰积台地滑坡对切坡建筑的破坏模式研究

廖 磊 黄 璐 孔德彦

（1、西南石油大学 地球科学与技术学院，四川 成都 610599 2、四川九一五工程勘察设计有限公司，四川 眉山 620010）

冰积层即冰水堆积层，广泛分布于我国西部和西南部地区[1]。由于冰积层独特的物理力学性质[2]，使得其不仅在沟谷地貌易发生滑坡，而且在缓坡甚至台地区域也能发生滑坡。白慧林、蒲继、杨啡等[3～5]分别对冰积层滑坡的成因机理、稳定性和复活机制进行了研究。朱占雄等人[6]探究了冰积层滑坡在工程治理上的难点。

上述研究主要着眼于滑坡本身以及滑坡治理措施，对于滑坡破坏建筑物的破坏方式和破坏程度研究较少。事实上，由于台地和缓坡区域农村建筑物密度更大，滑坡对建筑物的危害性也更大。为了评价单体滑坡灾害的风险性，杜娟、殷坤龙等人[7]总结前人成果，提出了一些评价滑坡对建筑破坏强度的理论模型，如承灾体脆弱性评价模型，灾害作用强度评价模型等。Luo 等[8]通过显式时间积分分析，揭示了典型钢筋混凝土建筑物在滑坡冲击下的破坏机理和过程。Shi[9]通过颗粒流软件模拟，从能量的角度描述了滑坡冲击荷载与坡前建筑受损程度的关系，提出了评价建筑物破坏程度的评价因子。

目前对于滑坡破坏建筑物的研究大多集中于大角度，高速滑坡如何冲击破坏坡前建筑物，对于类似冰积台地滑坡的小角度滑坡如何破坏建筑物的研究相对较少，且研究对象多为混凝土框架结构，对于农村切坡砌体建筑物研究较少。本文基于丹棱县踏水桥滑坡，分析了小角度冰积台地滑坡的特征，探究其对坡前切坡砌体建筑物的破坏模式，为切坡建房引发的滑坡灾害风险评估，农村切坡建房合理性评价，建房选址提供一定的参考。

1 滑坡工程概况

踏水桥滑坡位于丹棱县齐乐镇宿场村4 组踏水桥聚居区北东侧斜坡，威胁前方13 户50 人的生命财产安全，威胁财产约600 万元，防治工程等级为二级。勘查区地处冰碛、冰水堆积形成的台地区，微地貌属冰碛、冰水堆积台地前缘向河谷平坝过渡的缓坡地带，山体总体走向北西- 南东，地面海拔465m～495m；斜坡自然坡度6°～18°，坡表现被改造为果林。

滑坡全貌如图1，海拔高程467-488m，平面形态呈宽扁的簸箕形，受前期耕地改造影响，剖面形态呈阶坎形，滑坡后部较缓，坡度3～7°，中部坡度8～15°，前部稍陡，坡度16～24°，相对高差约15～21m。滑坡长达72m，前缘宽约125m，平均厚约6m，方量约5.4×104m3，主滑方向243°，为一典型的冰积台地小角度平推式滑坡。

图1 踏水桥滑坡全貌

据前人资料和本次现场勘查，勘查区出露的主要地层为第四系全新统冲洪积层（Q4apl）、中更新统冰水堆积层（Q2fgl）和白垩系上统灌口组(K2g)地层。

中更新统冰水堆积层（Q2fgl）：广泛分布于勘查区及周边斜坡表层，具有二元结构，上部为褐黄色的粘土，下部为紫红层粘土夹砾卵石层，卵石成份多为砂岩、变质岩、石灰岩等，厚度2～10m。

全新统冲洪积层（Q4apl）：广泛分布于山间谷地，主要表现为褐红色砂质黏土夹卵砾石，厚度1～5m。

根据钻孔、探槽揭露，勘查区基岩为白垩系上统灌口组(K2g)粉砂质泥岩，在滑坡左前缘和局部陡坎出露，产状245°∠7°，岩体性软，出露极易风化。

滑体物质主要来源于斜坡表层覆盖中更新统冰水堆积层，岩性为黏土夹卵砾石，褐黄- 紫红色，结构松散，稍湿，可塑，卵砾石呈次圆状，分选性一般，粒径2-15cm；滑床为白垩系上统灌口组（K2g）强风化粉砂质泥岩，紫红色，中厚层构造，碎屑结构，性软，岩层产状245°∠7°。通过现场大重度试验和室内土工试验确定滑体物质的相关物理力学参数见表1。

表1 滑体物质相关物理力学参数

2 滑坡破坏机制与特征

本节通过勘查资料分析踏水桥滑坡的破坏机制，并总结冰水堆积层滑坡及其坡前建房切坡的相关特征。

2.1 滑体特征

踏水桥滑坡滑体物质主要来源于斜坡表层覆盖中更新统冰水堆积层，岩性为粘土夹卵砾石，褐黄- 紫红色，结构结构松散，稍湿，可塑，卵砾石呈次圆状，分选性一般，粒径2-15cm，最大可达30cm，含量约30%，母岩主要为砂岩、变质砂岩、石英岩、花岗岩等，厚度2～7。据勘探，部分钻孔仅有褐黄色粘土夹卵砾石，有的钻孔褐黄色、紫红色均有，且不能完全分开。

2.2 滑坡影响因素

经综合分析，踏水桥滑坡的形成受地层岩性、地质构造、地形地貌、降雨、坡面流水等多方面因素影响：

2.2.1 地层岩性

斜坡地层主要由两部分组成：一为表面2～7m 厚的中更新统冰水堆积粘土夹卵砾石，结构松散，物理力学性质差，为滑坡的形成提供了滑体物质，此外该层土体饱和软化后也是非常优良的滑带土；二是下伏白垩系上统灌口组粉砂质泥岩，该类岩层水理性不良，属于相对隔水层，不利于地下水的排泄，易在基覆界面形成较大扬压力，进而推动坡表土体沿基覆界面滑移。

2.2.2 地质构造

滑坡附近无构造断裂分布，所在斜坡岩层呈单斜构造展布，形成近似顺层的斜坡，这为滑坡的形成提供了良好的滑面条件。

2.2.3 地形地貌

斜坡原坡度约3°-24°的斜坡，受早期耕地改造和居民切坡建房的影响，坡面形成近梯田状，有大量陡坎，这为滑坡的形成提供了良好的临空条件。

2.2.4 降雨

根据丹棱县气象局资料显示，2020 年08 月10 日20时～12 日5 时，丹棱县齐乐镇普降大到暴雨，气象资料显示：10 日20 时～11 日20 时，丹棱县顺龙虎皮寨降雨量247.8mm，顺龙乡降雨量200.2mm，张场锁江村降雨量200.6mm。降雨和坡面流水的入渗在使坡表土体趋于饱和、自重增加的同时，又大大降低了坡表岩土体的物理力学性质。此外，因下伏粉砂质泥岩相对隔水，加之滑体中含量较多的粘土水理性均不良，且原冰水堆积层近似软岩，降雨、坡面流水入渗后在岩土体裂隙、孔隙中积聚，形成较大孔隙水压力、渗透压力和扬压力，为滑坡的形成提供了动力条件。

2.3 滑坡破坏机制分析

根据丹棱县气象局资料显示，滑坡发生前，区域内普降大到暴雨，而根据钻孔揭露滑体物质为冰水堆积物（如图2所示），其水理较差，降雨和坡面流水的入渗在使坡表土体趋于饱和，进而发生软化、泥化，自重增加的同时，又大大降低了坡表岩土体的物理力学性质。且原冰水堆积层近似软岩，降雨、坡面流水入渗后在岩土体裂隙、孔隙中积聚，形成较大孔隙水压力、渗透压力和扬压力，进而推动滑体滑移，形成了沿基覆界面整体滑移的土质推移式滑坡。

图2 踏水桥滑坡典型工程地质剖面图

2.4 冰积台地滑坡及坡前建房切坡特征

基于相关勘查资料可分析冰积台地滑坡的破坏特征。

2.4.1 此类型滑坡一般发生于冰水堆积台地或缓坡地带，滑坡坡度较小，一般在10°～20°之间，除人类农耕活动和切坡建房形成陡坎外，坡面较平整，且无大块危岩体出露。

2.4.2 滑体物质较均匀，完整性较差，多为黏土夹卵砾石或粉质黏土夹卵砾石。

2.4.3 由于滑坡角度不大，滑体物质结构较松散，滑坡多沿基覆界面破坏，规模一般为中小型，但堆积台地或缓坡地带常有村落聚居，因此滑坡危害性较大。

2.4.4 由于冰水堆积地貌斜坡坡度较缓，村民建房切坡高度较小，以踏水桥滑坡为例，调查区域内建房切坡高度为1.7m～3.8m，下切基岩深度1.5m 左右。

2.4.5 村落建筑物多为一层或两层砌体式建筑，砌体材料主要为烧结普通砖和混凝土多孔砖。

3 切坡建筑物破坏模式分析

此类冰水堆积层滑坡将对坡体及前缘切坡修建的建筑物造成严重破坏。本节基于踏水桥滑坡破坏机制和特征，分析其对前缘切坡房屋的破坏模式。

滑坡沿基覆界面发生整体滑移破坏，滑体为上覆冰水堆积层黏土夹卵砾石，在暴雨作用下将逐渐趋于饱和，并进一步软化，滑床为白垩系灌口组粉砂质泥岩，表层岩体风化破碎严重，亲水性强，遇水极易软化。因此在滑体发生滑移过程中，前缘部分风化破碎岩体也会随之发生破坏。滑坡现场部分房屋后墙受到墙后堆积体挤压和滑体冲击发生较大弯曲并产生张拉裂缝，严重者后墙整体坍塌。

基于以上认识和分析可知，冰积台地滑坡对切坡建筑物的破坏大致可分为两个阶段，破坏过程示意图如图3。

图3 滑坡对切坡建筑物的破坏过程

阶段Ⅰ：滑体充填阶段。冰水堆积层滑坡坡度较小，滑体滑移速度较慢，且在暴雨作用下土体视为饱和流塑状态。因此在滑坡初期，滑体会随部分破碎基岩一起堆填建筑物后墙和切坡临空面间的间隙。理论上当堆填土表面与滑面相当时视为阶段Ⅰ结束。

阶段Ⅱ：滑体冲击阶段。若此前房屋后墙并未发生整体破坏，阶段Ⅰ结束后，后续滑体将在后方推力作用下继续向前蠕滑，此时将以阶段Ⅰ堆填土为桥梁，直接以更快的速度，更大的冲击荷载冲击房屋后墙中部，之后继续堆填，直至房屋破坏或滑坡结束。

4 结论

通过分析冰积台地滑坡对切坡砌体建筑的破坏机理，主要得到以下几点结论：

4.1 根据相关资料分析了踏水桥滑坡的相关特征及成因机制，总结了此类冰积台地滑坡及其坡前农村切坡建筑物的相关特征。

4.2 冰积台地滑坡对坡前切坡砌体建筑物的破坏分为滑体堆积挤压破坏，滑体下滑冲击破坏两个阶段。第二阶段冲击破坏更强，房屋主要在第二阶段破坏。