工程地质分析原理 (97).pdf

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1、2 0 0 5年第 1 期 水 文地质工程 地质 四川省 宣汉县天 台乡滑坡形成过程和机理分析 摘要：以地质分析为基础，分析了天台乡特大型滑坡的发生过程。指出在超强降雨情况下，地下水在该滑坡的形成过程 中起到 了顶托、楔 裂、促动 的作用。滑坡 的过程包 括地下水 汇聚一 顶托、挤入一 楔裂和 溃裂一滑 动三个 阶段。关键词：顺层滑坡；形 成机制；地下水；顶托；天台 乡 中图分类号：P 6 4 2 2 2 文献标识码：A 文章 编号：1 0 0 0 3 6 6 5(2 0 0 5)0 1 0 0 1 3 0 3 2 0 0 4年 9月 5日，四川省达州市宣汉县天 台乡义 和村发生特大型滑坡，摧

2、毁屋舍 1 7 3 6间，1 2 5 5人无 家 可归，公路交通中断，通信线路受损。滑坡体前部滑人 渠江支 流前河，形成 高 2 3 m 的堆石 坝，堵 塞河 道 1 2 k m，导致前河断流2 0 h。河水形成的堰塞湖汇水达 2 0 k m，水位上涨 2 02 3 m，库容约 6 0 0 01 0 4 m 。据宣 汉 县 气 象 台 数 据，9 月 3 日 降 雨 量 为 1 5 9 m m、4日为 1 2 2 6 m m、5日为 2 5 7 0 m m，降雨 强度之 大在宣汉县有气象记载 以来前所未有。5日下午 3点 岸坡前缘南樊公路出现开裂，随后路边房屋开始垮塌 坠人河中。下午 3点至晚

3、 1 0点滑坡前缘 一直处 于缓 滑阶段，变形 区范围由前 向后逐渐发展扩大。当晚 1 0 点 1 1点滑坡体前部的主滑块体启动 冲人前河，后部 滑块紧紧跟进接连开始滑动。l 滑坡 区基本地质 条件 滑坡区属于中等切 割的构造剥蚀 中山区，山顶 的 绝对高程 1 1 0 0 m左右，前河河谷高程为 3 5 6 m，宽度 8 0 l oom，地形相对高差 8 OOm。山体由侏罗系中统遂宁 组和蓬莱镇组砂、泥岩构成。砂岩形成陡壁，泥岩形成 缓坡，构成 台阶状斜坡地 形。斜坡度 为 1 03 3。，前缘 近河谷部分是陡坎地形，坎高 3 0 4 0 m。滑坡区位于五宝场背斜的东翼，背斜轴线方 向 N

4、E 3 0。，两翼产状 对称，倾 角约 1 0。受构造作 用影响，基岩构造节理和风化裂 隙发育。主要有 两组，一组倾 向 4 0。，另 一组倾 向 1 1 0。裂 隙较 为平 直，倾 角 7 0 收稿 日期：2 0 0 4 一 l l 一 2 9 作者简介：黄润秋(1 9 6 3 )，男，博士，教授，从事工程地质教学 科研 工作。E n mi l：h r q e d u t e d u C I I 8 0。岩石多切割成块体，斜坡完整性较差。侏罗系中统 遂宁组(J S B,)以紫 红色粉砂 质泥 岩、泥质粉砂岩为主，夹数层紫灰色、青灰色细粒石英砂 岩。粉砂质泥岩、泥质粉砂岩软弱、易风化，是构成滑

5、 坡体的主要物质；细粒石英砂岩坚硬，抗风化能力强，是构成滑床的主要岩层。岩层 总体产状 1 1 01 2 0。5 1 0。，走向与岸坡总体走向近平行，属顺层岸坡。由南 向北 发育余 家河 沟、麻柳树 沟、凉水井沟、大 河沟等 4条较 大的天然冲沟(图 1)，是滑坡 区地表 主 要 天然排水沟，沟道纵比降 1 5 3 o 1 9 7 。余家河沟、麻柳树沟、凉水井沟与大河沟的南侧支沟呈“多沟同 源”状发育，在滑坡体后部分水岭(中大坪)汇聚。2 滑坡 发育特征 滑坡体平面上总体呈“圈椅”状，后缘陡壁 明显，壁 高 1 03 0 m。滑坡体纵 向(东西方 向)长 3 5 01 l oom，横向宽 1

6、l oo 1 5 OOm。前缘剪 出口高程 3 8 04 2 4 m，高 于原河床 3 03 5 m，基本沿岸边砂岩陡崖顶部 剪出，滑 坡后陡崖保存完好；后缘高程 5 2 0 5 7 0 m。滑坡主滑 方向 9 7。1 0 7 o。滑体 厚 度 1 53 5 m，体 积 约 2 5 0 0 1 0 4 m 。滑坡典型剖面见 图 1。滑坡 区地面 自西 向东倾 斜，滑 动前地形坡度一般 为 62 0。地形 陡缓 相间，形成缓 坡台阶。在地形低缓 处或冲沟 中常有水塘 分布。横向冲沟发育，冲沟间距 3 0 5 0 m，冲沟 在 中部 有 较大 转折，有 时 甚 至突 然转 向，两侧的主要冲沟具有双

7、沟同源的特征。在总体上，地 形坡 度 比滑动前 减缓，大 致为1 21 5。，但 在局部，地形得高低起伏增大，滑壁形成的陡坎多高达 1 0 m以 上，在滑坡后壁则形成高达 3 0 4 0 m的陡坎。滑坡体 由于滑移速度快、位移量大(5 01 4 0 m)，造成滑坡体上 维普资讯 http:/ 水 文地质工程地 质 2 0 0 5年第 1 期 图 1 天台乡滑坡平面 图 F i g 1 En g i n e e r i n g g e o l o g i c a l ma p o f Ti a n t a i l a n d s l i d e 1 一滑坡边界；2 一 滑坡 主滑方向；3 一滑坡

8、变形 区分界线；4 一地物位移矢量；5 一河床(虚线 为滑坡前河道)；6 一剪 出口 地表变形严重，房屋绝大部分坍塌，地面上分布大量的 张裂缝，裂缝贯通长度 3 07 0 m，可见深度达 2 m，宽度 0 2 0 1 2 m。多级滑块之间形成 下错 滑壁陡坎(表 面 可见清晰的滑动擦痕)，坎高 1 03 0 m。滑体物质在后 部主要为紫红色泥岩形成 的碎裂岩体及块碎石土夹粉 质粘土，在滑坡 的前部则 以粉质粘土为主。块石 的直 径一般小于 2 m。细粒土为紫红色粉质粘土，多呈可塑 状态，少数呈硬塑状态。滑床倾 角很缓，只有 81 0。，横向起伏也不大。滑带土 为棕红色粉质粘土，呈可塑 一软塑状

9、态，甚至呈流塑状态。滑带土 的厚度一般 2 0 6 00 5 5 0 童5 0 0 篷 4 5 0 40 0 3 0 m(封二)。概括起来，天台乡滑坡具有如下特征：(1)滑 面倾 角很缓，只有 71 0。；(2)厚度不 大，两侧 1 02 0 m，中 部 2 0 3 0 m；(3)分块特征很明显；(4)变形 和破裂过程(“前奏”)较长(9月 5日 1 5点 2 3点)，但下滑时间很 短；(5)滑后 原始地形坡 度变化不大；(6)运 动方式特 殊，虽然总体方向具有一致性，但各块 的速度、方 向差 异性较为明显；(7)具有波浪式推进的特征。天台乡滑 坡典型剖面见图 2。2 0 0 4 0 0 6

10、O 0 g 0 0 1 0 0 0 圈 2圆3罾 4豳5国 6 7 8圈 9固1 0 图 2 天台 乡滑坡工 程地 质剖面图 F i g 2 E n g i n e e r i n g g e o l o g i c a l p r o fi l e o f T i a n t a i l a n d s l i d e l 一 粉质粘土夹 碎块石；2 一碎块石土；3 一滑坡河道堆积碎块石土；4 一 泥岩；5 一砂 岩；6 _ _ 主滑动面及滑动方 向；7 一次级滑动面及滑动方 向：8 一现地形线；9 一 原始地 形线；1 O 一侏罗系隧宁组 3 滑坡形成 过程和机理分析 事实表明，超强度 的

11、降雨触发 了天台乡大型滑坡 的发生。地下水在其 中起到 了顶托、楔裂、促动 的作 用。滑坡的机理(过程)包括地下水汇聚一顶托、挤 入 一楔裂和溃裂一滑动三个阶段。推断的形成条件和过 程如下：(1)滑坡 区位于五宝场背斜的东翼，受构造作用 的 影响，基岩 的构造 节理和风化裂 隙发育，利 于降雨入 渗；维普资讯 http:/ 2 0 0 5年第 1 期 水文地质工程地质(2)原始坡体上部 为不透水的泥岩层，下部为相对 透水的砂岩层，其结构具有一定的“水密”效应，水主要 在砂 一泥岩界面和裂隙中流动；(3)高强度暴雨 可能导致汇 聚的地下水不 能沿界 面即时排出，从而在内部形成“承压水盆”；(4)

12、厚度不大 的坡体被 高水 头压力“浮托”，产生“水垫效应”，从而摩阻力急剧降低使坡体临近极限平 衡状态；(5)地下水挤入裂 隙，并形成高压水流，具有将坡 体沿主要 的构造裂缝“楔裂”、“撕开”的趋势；(6)当裂 隙水压力达 到一 定程度 时，坡体 迅速 溃 裂、解体，封存的水压力被陡然释放，从而驱动坡体分 块向下运动，或在运动过程 中分块。由于滑坡是被水“憋”下来 的，所 以具有 以下特征：(1)其启动、解体、滑动过程实际上就是释放滑体 内部流体压力的过程，一旦释放完，滑动就停止；(2)由于促使滑动的力并不主要是重力势能，因 此，滑动速度和滑距相对不大；(3)滑动 的起始阶段 比较 长，表现在

13、地面 的开裂、局部失稳、缓滑等。一旦 内部地下 水的压力积累到一 定程度后，产生突然的“溃决”式快速滑动；(4)它的“能量降低”主要不是表现在地形的降低 上，而是在“内能的释放”上；(5)这类滑坡如果没有水的参与，稳定性应该 比较 好。在高强度暴雨情况下，地下水对坡体 稳定 的影响 是多方面的，包括降雨人渗使坡体自重增加，坡体内软 弱夹层饱水后抗剪强度降低等。在地表降雨持续入 渗、坡体 内形成连续地下水位 的情况下，由渗流作用产 生的动水压力也起作用。但在如此平缓的地层内产生 如此大规模的滑坡，地下水的顶托、水垫效应以及裂隙 水压力对构造裂隙的“楔裂”、“撕开”作用是主导作用。4结语 天台乡滑

14、坡发生过程 中，地 下水起到 了特殊 的作 用。在川东地 区，地形地质 条件类似于天 台乡滑 坡的 斜坡分布较 为广泛。1 9 8 9年 7月川东暴雨过程 中，在 红层中诱发了大量的滑坡，其 中很多都是倾 角小于 1 0。的基 岩 顺 层 滑 坡。统 计 资 料 表 明，当 降 雨 量 达 到 2 0 0 m m以上时，就会诱 发红层 中的顺 层滑坡。这 类顺 层滑坡的边界还表现出追踪区域构造裂隙发育的特 征。因此，以地质分析为基础，查明红层中的顺层滑坡 发生机理，对预测预报该类 型滑坡的发生 区域、发生时 间具有重要的实际意义。Th e f o r ma t i o n a n d me c

15、 h a n i s m a n a l y s i s o f T i a n t a i l a n d s l i d e，Xu a n h a n Co u n t y，S i c h u a n P r o v i n c e H U A N G R u n-q i u ，Z H A O S o n g-j i a n g ，S O N G X i a o b i n g (1 N a t i o n a l L a b o r a t o r y o fG e o h a z a r d s P r e v e n t i o n a n d G e o-E n v i r o n

16、 m e n t P r o t e c t i o n，C h e n g d u U n i v e r s i t y of T e c h n o l o g y，C h e n g d u 6 1 0 0 5 9，C h i n a；2 H u a d i C o n s t r u c t i o n P r o j e c t I n c o r p o r a t e d C o m p a n y，C h e n g d u 6 1 0 0 8 1，C h i n a)Ab s t r a c t：On t h e b a s i s o f g e o l o g i c

17、a n a l y s i s，t h e c o u r s e a n d me c h a n i s m o f f o r ma t i o n o f Ti a n t a i v i l l a g e l a n d s l i d e a r e a naly s e d i n t h i s p a p e r I t i s p o i n t e d o u t t h a t g r o u n d wa t e r t a k e p a r t s o f p u s h i n g t h e l a n ds l i d e b o d y，s p l i

18、t t i n g r o c k a n d u r g i n g t h e s l o p e s l i d i n g i n t h e c o urse o f f o r mi n g Ti an t a i v i l l a g e l a n d s l i d e i n t h e e a s e o f h e a v y r a i n f a l l s Th e c o u rse o f t h e l a n d s l i d e i n c l u d e s t h r e e s t e p s：g r o u n d wa t e r g a

19、t h e r e d t o g e t h e r a n d p u s h e d t h e l a n d s l i d e b o d y，g r o u n d wa t e r p i l e d i n t o j o i n t s o f ro c k a n d s p l i t t e d t h e m，d e b a c l e a n d s l o p e s l i d i n g Ke y wo r d s：c o n s e q u e n t l an d s l i d e；f o rm a t i o n me c ha n i s m；u n d e r g r o u n d wa t e r；T i a n t a i v i l l a g e 维普资讯 http:/ 四川省宣汉县天台乡滑坡 维普资讯 http:/