红层地区滑坡的分类及形成机制

马贤杰 张玉芳 侯李杰 李嘉明 李健

（1.中国铁道科学研究院集团有限公司铁道建筑研究所，北京 100081；2.中国矿业大学（北京）能源与矿业学院，北京 100081）

我国各类地质灾害中，滑坡不仅所占比例最高，而且破坏性也最大。由于滑坡的形成地理环境有很大的不同，所以滑坡表现出来的特点也有所不同。红层软岩最主要的特点就是强度会急剧变化，主要表现在红层软岩遇水会快速地变软，其强度会迅速地降低［1］。万宗礼等［2］分析发现尼那水电站的坝基具有红层软岩的工程特性；赵华宏［3］通过大量调查工作，分析合肥市红层地区众多钻孔资料，得出红层的岩性特点、物质组成形式、主要矿物组成，并对该类软岩开展了室内试验，分析了该类软岩的物理力学特点。周德培［4］通过真三轴压缩试验，对红砂岩的抗压性能、变形特征、破裂形态进行描述，还将试验结果和强度准则进行了对照。刘特洪等［5］对红层软岩的强度变化、结构特点、形成环境等进行了较为系统地分析和研究。这些研究都说明红层地区地质情况复杂，红层滑坡成因复杂，所以亟需对红层滑坡开展研究。

滑坡的破坏模式多种多样，想深入研究滑坡，就必须对滑坡进行分类。这不仅对滑坡的勘察有先导作用，对治理也有积极的指导作用。鉴于红层滑坡所表现的破坏形式极为复杂，本文重点对红层滑坡进行分类，以供红层地区滑坡防治提供参考。

1 红层特点及地质灾害分类

1.1 红层地质情况

我国红层形成于中、新生代漫长的地质历史时期，主要以沉积岩为主，主色调为红色。该类地层主要为泥岩、粉砂岩、砂泥岩等浅水湖相碎屑沉积岩。

1.2 红层软岩特性

我国的红层主要分布于滇南、川中、西北等地，该类地层与其他地层有所不同，主要体现在：①红层多为互层结构、主要由泥岩砂岩组成，两类岩层性质存在较大差异。②红层中的泥质岩类最影响红层的强度，主要是由于泥岩具有阻水特性，受水的长时间作用还会发生流变和变软。③红层边坡的风化作用强烈，主要是由于红层软岩失水易崩解。④红层地层中软弱面较为发育，红层滑坡多为软弱面沿较硬地层滑下。

1.3 红层地质灾害分类

红层地区常见的地质灾害有崩塌、滑坡等。崩塌、滑坡与红层线性穿越、切割工程的建设密切相关。孙玉科等［6］依据红层边坡的结构特征，将红层边坡划分为层状、块状、网状3 种类型。王兰生等［7］研究了我国主要红层地区在建的一些大型工程，利用相似分析得出红层软岩的一般力学特点。张倬元等［8］收集了大量红层现场资料，系统总结了红层软岩的强度变化特点和规律。张忠平、吉随旺、朱宝龙等［9-11］通过分析红层坡体结构、坡面情况，总结了红层边坡的主要灾害类型和致灾模式。

总结红层地区地质灾害特征，结合其地质灾害发生主控因素，将红层主要地质灾害分为滑坡、崩塌落石和风化剥蚀3种，其特征见表1。

表1 红层地质灾害分类

2 红层滑坡的分类

2.1 一般滑坡分类

本文对红层滑坡分类的依据主要以滑坡形成的主要原因以及滑坡灾害的主要特点为主。其中主要以滑坡的结构、滑体的规模、贯通裂隙的发育程度、滑面的特点等作为主要依据进行滑坡分类。

滑坡分类由于研究目的不同，分类依据也不同。徐邦栋［12］主要是研究滑坡发育规模，所以推荐将滑体体积作为主要分类依据。张倬元等［8］以滑坡的破坏形式和变形特点作为主要分类依据。刘广润等［13］根据滑坡的倾角进行分类。晏同珍等［14］根据滑坡的形成条件和原因对滑坡进行分类。

2.2 红层滑坡分类

在红层地区，边坡灾害极易在强降雨情况下触发。程强［1］主要是依据红层滑坡的组成形式和滑坡倾角进行分类。将滑坡分成强度低的土类滑坡和强度高的岩类滑坡两大类。其中根据滑坡倾角又将滑坡分成近水平、缓倾、常规、反倾滑坡。

在此基础上，以红层滑坡的发育模式为分类标志完善红层滑坡的分类，将这5 类滑坡又细分成13 种滑坡。红层地区滑坡主要发育模式见表2。

表2 红层地区滑坡主要发育模式

3 红层滑坡的发育模式分析

3.1 近水平滑坡

1）单级推移式滑坡

该类滑坡的显著特点是岩层倾角较小，多近水平，如图1（a）所示。坡体结构特点主要是存在一组或多组贯通式裂隙。该类滑坡极易在强降雨条件下触发，滑体由于自重将向前移动一段距离，又因为坡体倾角较小，滑行一段距离后将会停下。该滑坡结构面储水拉裂，滑坡前缘有水流渗出，滑坡不会完全解体。

图1 近水平滑坡

2）板梁式滑坡

板梁式滑坡主要特点为滑坡高度远远大于滑块长度，总体呈现块状、板状，降雨时由于滑坡中存在很多贯穿裂隙，雨水充填，增加滑体后方压力，致使滑体顺着软弱面滑出，如图1（b）所示。

3）多级平移式滑坡

该类滑坡与单级推移式滑坡类似，岩层倾角都较小，与单级推移式滑坡不同的是，该类滑坡滑体较小，结构面更发育，如图1（c）所示。该类滑坡发生滑动后，最主要的表现是：滑体前缘有水渗出，后缘拉裂，滑体不完全解体。

3.2 小倾角滑坡

1）平推式滑坡

该类滑坡的倾角较小，一般小于20°，如图2（a）所示。该类滑坡坡体中主要发育两组受构造作用控制的结构面，一组和斜坡临空面近平行，发育在斜坡后缘，为地表水进入斜坡岩体提供通道。斜坡体中存在多期次泥化夹层，成为潜在滑带。滑坡主要是在斜坡后缘静水压力、底滑面扬压力和泥化夹层遇水强度进一步降低的综合作用下发生的。滑坡规模以大型和中型为主，地势条件较好时，也能形成特大型滑坡。

2）蠕滑-拉裂式滑坡

由于坡体中应力重分布，自坡脚发育的最大剪应力带中，应力状态超过长期强度屈服面的范围在坡体中逐步向坡体上部扩展，随着坡体的蠕变，岩体沿软弱面发生剪切破坏，在强降雨或长时间降水条件下，会加速变形、失稳，如图2（b）所示。

图2 小倾角滑坡

3）旋转式滑坡

该类滑坡的倾角一般小于30°，滑坡侧向一般都存在长裂隙，如图2（c）所示。降雨时雨水会灌入长裂隙，裂隙内水压急剧升高。高水压作用于岩体从而导致斜坡失稳。这类滑坡发生后主要特征是：滑体多为扇形或三角形，在滑坡一侧会产生一较大裂痕；滑坡前方发生旋转，滑体厚度一般较大。

3.3 一般倾角滑坡

1）滑移-拉裂式滑坡

该类滑坡多发生于有互层结构且上部岩层较厚的斜坡，下部多存在软弱夹层，一般为泥质软岩，如图3（a）所示。该类滑坡倾角中缓，强降雨时地表水下渗，承压水上涌，水都汇集在泥岩夹层加速软岩软化，当滑坡后缘推力增加，滑坡沿夹层发生剪切破坏。

图3 常规顺层滑坡

2）滑移-压致-拉裂式滑坡

在岩层倾角大于20°的顺层斜坡中，较易发生顺层滑动，如图3（b）所示。受后缘顺坡向陡倾裂隙及砂泥岩交界层面控制，软弱面上局部锁固点导致上覆岩体拉裂。张裂隙向上发展时显示压致拉裂特征。强降雨时斜坡后缘裂隙长时间充水，随着裂隙中的水压力增加，推动滑体沿软弱面发生剪切破坏，该类滑坡多整体下滑。

3）弯曲-拉裂式滑坡

软弱面上覆岩体向下蠕滑、移动，坡体后缘出现拉裂，如图3（c）所示，坡脚岩体受压而应力集中，逐步形成控制坡体稳定的“锁固段”，岩层发生纵向弯曲而轻微隆起，表层会横向张裂，下部岩体纵剖面上发生X形破裂。

4）楔形块体滑坡

常发生于砂岩为主的厚层状岩体边坡中，如图3（d）所示。两组X 形共轭结构面切割形成的楔形体产生滑移，多为后缘充水或坡脚开挖引发。在边坡开挖后切断岩层面，坡面临空。该类滑破发生的主要原因是受节理裂隙的切割，斜坡被切割成多个楔形滑体，这些滑体在重力作用下沿多个软弱面发生滑动。该类滑坡发生后主要特征是：斜坡存在多个滑面，节理裂隙切割明显。

5）压缩-拉裂式滑坡

主要发育于中倾上硬下软岩层斜坡，如图3（e）所示。地形坡度一般40°左右，岩层倾角30°～60°，岩性上部为厚层～巨厚层砂岩，下部为泥岩、页岩等软岩。地形上陡下缓地形，具有鼻梁状微地貌特征，该类斜坡在中上部多存在宽度较大的裂缝，这是由于上部岩体多为硬岩，受下部岩体的牵拉。随着下部岩体临空发育，上部岩体裂缝加剧直到裂缝贯穿至软硬岩交界面，此时斜坡极易受外界不良因素影响发生滑动。

3.4 平浅滑坡

该类滑坡发动时主要沿光滑的土岩界面顺层滑动，如图4所示。这类滑坡上部岩层多为较薄的土层，在强降雨条件下上层土体局部下滑。该类滑坡一般不会发生大规模下滑，多为局部多处下滑，所以该类滑破面多呈不规则状。

图4 小倾角浅层滑移-拉裂式滑坡

3.5 厚层滑坡

该类滑坡上部多为厚土层，如图5 所示。由于渗流作用，多在厚土层中形成圆弧形软弱面。上部厚土层重力较大，又由于滑坡前缘临空且倾角较大，遇到强降雨条件时极易解体下滑，或沿软弱面整体下滑。滑坡物质以滑坡堆积物居多，崩塌堆积物偏少。

图5 圆弧形堆积层蠕滑-拉裂式滑坡

4 结论

1）红层地区地质灾害复杂多样，主要分为滑坡、崩塌落石、风化剥蚀3种。红层滑坡多为顺层滑坡，该滑坡主要特点是在水力作用下红层中软弱夹层，易沿层面滑移，导致后缘破坏发生滑坡。

2）红层滑坡应依据滑坡的地层岩性和滑坡倾角分类。依据红层滑坡的地层岩性和滑坡倾角可将红层滑坡分为两大类五小类。

3）结合红层特点，按照红层滑坡的发育模式，可将其细分为单级推移式、板梁式、多级平移式、平推式、蠕滑-拉裂式、旋转式、滑移-拉裂式、弯曲-拉裂式、滑移-压致-拉裂式、楔形块体、压缩-拉裂式、小倾角浅层滑移-拉裂式、圆弧形堆积层蠕滑-拉裂式13种。