山西吕梁孙家沟大型基岩滑坡勘察成果分析

杨茂杰

1 概况

孙家沟滑坡位于吕梁市临县三交镇武家沟村,滑坡体位于武家沟西北山体的斜坡上。本测区为黄土梁峁区,是吕梁山地向黄河峡谷的延伸部分。山体上部覆盖的厚层黄土,受长期水流侵蚀和切割作用,形成以黄土梁、峁和深切冲沟为主的典型黄土丘陵地貌,地形起伏较大且凌乱破碎。滑坡区位于丘陵前缘,山体基岩于沟谷处均有出露,地表大部辟为耕地,沟谷切割强烈,呈V字形。经调绘及勘探揭示滑坡体后缘发育一条陡坎,环绕孙家沟滑坡,形成明显的后缘马蹄形圈谷地貌,在后缘圈谷与孙家沟滑坡体之间为一规模较大的封闭凹槽,为典型的滑坡后缘封闭槽谷地貌。滑坡体总体上呈两级平台、凹槽地貌。

2 地质构造

勘察区位于华北地台山西台背斜西部吕梁山断裂隆起区内,西部与鄂尔多斯台向斜的陕北坳陷接壤。构造以褶皱为主,伴随断裂。褶皱:背斜东翼陡峻,西翼平缓;向斜是西翼陡峻,东翼平缓。断裂主要是高角度的逆冲断层,延伸距离远,断距大。基底或老地层向新地层逆冲,多为逆断层和冲断层,正断层较少,且多为隐伏类型,还有极少数的旋转断层和平推断层。该区燕山运动期隆起及沉降,形成构造皱型;喜马拉雅运动山区及盆地继续隆起和沉降,构成现今构造轮廓。其中陕北坳陷大区包括柳林单斜区。吕梁断裂隆起大区包括中阳—离石向斜区、王家会背斜区。

3 变形破坏特征

1)滑坡体平面形态及规模。滑坡纵长约89 m,平均宽度约323 m,滑体面积约28 747 m2,滑体平均厚度15.0 m,体积约431 205 m3,主滑方向2°,依据滑坡体积属大型滑坡,依据滑动面埋藏深度属中深层滑坡,因岩层倾向与坡向一致且顺层面滑动的顺层滑坡,滑动面形态上部陡,中下部趋缓,总体呈圆弧状。

2)滑坡周界。滑坡周界以岩土体是否产生变形破坏界定,其沿滑坡体周边分布。滑坡后缘在山坡上砂岩陡壁前缘,高程882 m～887 m。滑坡前缘剪出口位于孙家沟南侧,两侧基本以变形土体为界。

3)滑坡壁。滑坡壁呈“圈椅”状,壁面倾向46°左右,倾角70°～80°,坎高10 m～12 m,顶部为裸露基岩,下部为第四系残坡积碎石土局部夹滚石。

4)滑床。滑床后地层主要为全风化的泥岩。滑床后缘产状较陡,倾角 40°～ 50°,中部和前缘部位产状趋缓,倾角 9°～ 11°。

5)滑带。滑床与滑体接触关系:主要以下部风化基岩面为标志面。在滑体下部主要与全风化泥岩直接接触,岩体破碎,透水性较强,易形成富水层,其岩性有强的吸水性且遇水易软化。而下部风化基岩工程性质较好,透水性差。若地表水沿孔隙、基岩裂隙下渗至滑动带富积,在地下水作用下,滑动带软化,易沿风化基岩层面下滑。

6)滑坡台地。滑坡壁以下,地形线发生突然转折,地形变得相对平缓,滑坡台地呈斜缓台阶状,台阶长约 97 m～100 m,宽约45 m～51 m,台阶与沟底高差约28 m～30 m,走向基本垂直主滑方向,并见有圈椅状微地貌,展布方向与主滑方向基本一致。

7)滑坡裂缝。经现场调查,在滑坡壁后侧裸露砂岩有纵张裂缝一条,上宽下窄,上部宽5 cm～10 cm不等,深度0.5 m 以上,长度延伸约30 m,走向基本平行于主滑方向呈 NE72°;在滑坡前缘改MDK40+511处发育一条剪裂缝,宽10 cm,长度延伸约40 m,走向与主滑方大角度相交走向呈NE49°;随时间推移,拉张裂缝呈不断扩大的趋势。孙家沟滑坡轴向工程地质剖面见图1。

4 滑坡变形破坏模式

按照滑坡受力分牵引式和推移式滑坡。牵引式滑坡其变形特征一般表现为土体向临空方向的剪切蠕动,坡体上产生自地表向深部的拉裂,进一步明显变形产生贯通良好的拉裂缝,然后剪切进一步贯通,地表裂缝增多,伴有局部崩滑、掉块产生,最终滑动面产生坍塌。重力推移式滑坡,其变形特征一般表现为土体向临空方向迅速剪切滑动,剪切滑移面为已有软弱结构面,其变形是由深部潜在剪切面逐步向地表发展,滑坡体后缘与剪出口位于地形变化转折部位。

综合上述变形特征,结合滑坡发展过程和现场调查资料,主要原因是由于前部原河道侵蚀形成临空面。因此,按照滑坡受力状态,从滑坡后缘岩性分析,不利于地表水、地下水的下渗,地下水的补给范围广,推测为P2地层受临空面的影响而产生的牵引式台级状滑坡。

5 滑坡体形成机制

滑坡体形成机制包括滑坡的内因和外因两个方面,它们是相互联系,相互补充的。斜坡的破坏机理是由各种因素综合确定的,其中内因方面的地质因素包括:地形地貌因素、岩性因素、构造因素、水文地质因素等;外因方面包括持续强降雨及水流作用和人类活动(包括农业及工程活动)。

1)地形地貌因素。滑坡区的地貌单元属侵蚀、剥蚀中低山,从微地貌单元看测区处于陡坡地带,坡角约30°～40°。2)岩层因素。测区山体斜坡下覆基岩为巨厚层泥岩,存在差异分化,全风化带岩体破碎,力学性能差,抗剪强度低,遇水易软化。而下部基岩性质好,透水性差,形成一个相对阻水面。3)水文地质因素。水对斜坡土石的作用,是形成滑坡的重要条件。当测区遇到连续降水时地表水沿孔隙、基岩裂隙下渗,导致地下水位上升,不但可以增大整个岩体的下滑力,而且可以迅速改变全风化泥岩的性质,降低其抗剪强度,从而起到“润滑剂”的作用。

6 结语

根据上述地质调绘及勘察结果分析,孙家沟滑坡为古滑坡,暂时处于稳定状态。

连续降雨将是滑坡体形成的主要诱发条件。过量的地表水下渗使土体饱和,沿剪切面孔隙水压力减小了滑动带的剪应力,形成滑动破坏的条件。

工程振动或开挖破坏原有岩体的应力平衡。

滑坡需有以上各种因素的综合作用,先在一个点或一个局部范围发生剪断破坏,然后逐渐发展形成贯通的剪切破坏面、滑动面,最后在滑动力大于抗滑力时产生下滑。

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