明溪烽林場滑坡形成機(jī)理及防治措施

黃國平，柳 侃，葉龍珍

（1.福建省地質(zhì)災(zāi)害重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，福州350002；2.江西省贛南地質(zhì)調(diào)查大隊(duì)，江西贛州341000）

明溪烽林場滑坡形成機(jī)理及防治措施

黃國平1，2，柳 侃1，葉龍珍1

（1.福建省地質(zhì)災(zāi)害重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，福州350002；2.江西省贛南地質(zhì)調(diào)查大隊(duì)，江西贛州341000）

明溪烽林場滑坡是福建省少見的緩傾角土質(zhì)滑坡，滑坡位于丘陵小盆地的腹地，處于沉積碎屑巖與侵入巖接觸帶上，場地坡度較平緩，作為烽林場建設(shè)用地后，對場地進(jìn)行了全面改造，在強(qiáng)降雨作用下誘發(fā)滑坡.后緣大量棄土堆載、前緣過度開挖為滑坡形成創(chuàng)造了良好的條件，接觸帶附近常年地下水排泄區(qū)沉積了厚度較大的有機(jī)質(zhì)土隔水層，地下水具有承壓性質(zhì)，在強(qiáng)降雨作用下，后緣填土在自重及靜水壓力作用下失穩(wěn)變形，并向中部及前緣產(chǎn)生強(qiáng)大的推力，中、前緣土體在推力及地下?lián)P壓力水頂托下，產(chǎn)生鼓脹變形，形成較明顯的推移式滑坡特征.分析了滑坡變形特征，對滑坡成因及形成機(jī)理進(jìn)行了探討，在此基礎(chǔ)上，提出科學(xué)合理的治理工程措施，治理工程完成近3年來，取得了良好的效果.

滑坡；特征及成因機(jī)理；防治措施；三明市明溪縣

0 引言

明溪烽林場滑坡位于三明市明溪縣瀚仙鎮(zhèn)石珩村丘陵山坳中，該場地為烽林分公司工業(yè)雷管生產(chǎn)線安全技術(shù)改造工程的建設(shè)用地.工程在施工過程中對場地進(jìn)行了開挖整平，局部形成人工切坡.2010年6月下旬，場地后坡出現(xiàn)弧形下錯(cuò)，前

緣地面拱起，場地中在建廠房開始產(chǎn)生變形，出現(xiàn)較為明顯的滑坡特征，工程建設(shè)被迫停止.滑坡主軸長250 m，前后緣相對高差35 m，平均坡度8°左右，在如此平緩的坡度條件下產(chǎn)生滑坡，實(shí)屬罕見.

國內(nèi)相關(guān)類型滑坡也不多見，黃潤秋、范宣梅、俞伯汀、成國文、路為、王建鋒、謝東明、顧成壯等[1-8]研究了“平推式”滑坡的形成機(jī)制或破壞特征，蘭恒星、周成虎等[9]研究了瞬時(shí)孔隙水壓力作用下的降雨滑坡穩(wěn)定性響應(yīng)問題，賴小玲、葉為民等[10]研究了滑坡滑帶土非飽和蠕變特性.上述學(xué)者的研究提供了有益的參考資料，不過他們多是基于層狀巖質(zhì)緩傾角邊坡或者通過室內(nèi)模擬試驗(yàn)研究平推式滑坡形成機(jī)制或破壞機(jī)理，對于緩傾角土質(zhì)滑坡的研究缺乏實(shí)例.烽林場滑坡位于侵入巖與沉積碎屑巖的接觸帶上，特殊的巖土體組合和獨(dú)特的水文地質(zhì)特征，形成了該滑坡獨(dú)特的變形破壞特征，文中通過分析該緩傾角土質(zhì)滑坡的形成機(jī)理以及采取的有效工程防治措施，為相關(guān)類型滑坡提供有益的經(jīng)驗(yàn)借鑒.

1 地質(zhì)環(huán)境條件

場地周邊屬剝蝕丘陵地貌，總體地勢是東高西低，山頂標(biāo)高一般350~450 m，個(gè)別山頭得到500 m以上，山頂渾圓，山脊平緩圓潤，相對高差60~90 m，最大相對高差280 m，自然坡度一般15°~ 25°.溝谷發(fā)育，主要溝谷呈北東-南西向，為“U”型谷，溝底平緩開闊，形似一個(gè)口朝西的嗩吶.滑坡區(qū)微地貌為平緩的山間小盆地，南北寬約370 m，東西長約450 m，三面環(huán)山，開口朝西，左右兩側(cè)為小溪溝，右側(cè)溪溝為常年流水溪溝，溪溝中上部沖溝發(fā)育（圖1）.滑坡區(qū)被征為烽林分公司工業(yè)雷管生產(chǎn)線安全技術(shù)改造工程的建設(shè)用地后，為適應(yīng)廠區(qū)規(guī)劃要求，對場地進(jìn)行了較大改造，在東側(cè)形成人工填土邊坡（滑坡后緣），寬度約210 m，高度7~ 9 m，坡度65°.

圖1 滑坡區(qū)地形地質(zhì)圖

場地位于沉積碎屑巖與侵入巖的接觸部位，接觸帶大致呈東西走向，北邊主要地層巖性為侏羅系漳平組下段（Jz1）灰白色厚層狀長石石英砂巖、粉砂巖，灰褐色、灰黑色泥頁巖，地層產(chǎn)狀為NE48°/NW∠30°~45°；南邊侵入巖為晚侏羅世古竹超單元鎢督坑單元（J3W）肉紅色似斑狀中粗粒鉀長花崗巖（見圖1）.溝谷中分布第四系沖洪積層（Q4a1-pl）.

根據(jù)滑坡勘察，場地巖土體自上而下可分為[11]：素填土①，位于滑坡后緣，厚度0.5 m；粉土②，位于滑坡左右兩翼沖溝前緣，厚度2.3 m；礫石③，位于滑坡左翼沖溝前緣，厚度約4.8 m；有機(jī)質(zhì)土④（圖2），位于滑坡前緣，厚度3.3 m；泥巖殘坡積土⑤，分布于滑坡右翼中上部，厚度3.5 m；花崗巖殘坡積土⑥，位于滑坡左翼中上部，厚度1~2 m；全風(fēng)

化泥巖⑦，位于滑坡右翼，厚度9 m；全風(fēng)化花崗巖⑧，位于滑坡左翼，厚度2~12 m；強(qiáng)風(fēng)化泥巖⑨；強(qiáng)風(fēng)化花崗巖⑩.

滑坡處于侏羅系沉積碎屑巖與燕山期侵入巖的接觸帶部位，地表泉水發(fā)育，滑坡前緣分布一層有機(jī)質(zhì)土，厚度3~11 m，為沼澤沉積產(chǎn)物，說明該處常年積水，為地下水排泄區(qū)域.根據(jù)場地仰斜排水孔排泄量估算，水量達(dá)800 m3/d左右，地下水較豐富，局部地下水具有承壓性質(zhì)（圖3）.地下水主要賦存在基巖裂隙及風(fēng)化裂隙中，主要補(bǔ)給來源為大氣降水、沖溝水及上部含水層補(bǔ)給.

圖2 有機(jī)質(zhì)土

圖3 滑體鉆孔承壓水

2 滑坡特征

滑坡主軸長約230 m，前緣寬約260 m，前后緣高差約35 m，滑坡面積約58650 m2，滑體平均厚度約為13 m，潛在體積76萬m3，主滑方向近正西向（見圖4）.

滑坡后緣位于人工切坡標(biāo)高348~350 m平臺外側(cè)，呈弧形開裂下錯(cuò)，裂縫延伸至左右兩側(cè)的沖溝中消失，延伸長約250 m，總體走向NW345°，下錯(cuò)約2~3.5 m，錯(cuò)縫寬15~20 cm，后緣壁55°~65°，見有明顯擦痕.滑坡前緣地面呈不規(guī)則條帶狀拱起，長約90 m，平均寬約30 m，面積約2700 m3，拱起高度20~50 cm，建設(shè)中的建筑物墻體出現(xiàn)開裂、框架柱向前傾斜現(xiàn)象（見圖5）.滑體主要為殘坡積粘性土（前緣為第四系有機(jī)質(zhì)土）.滑面位于殘積層與全風(fēng)化界面，局部切穿全風(fēng)化，滑面后緣較陡，坡度30°~40°，中前部較緩，坡度僅8°~10°.從滑坡變形特征上分析，屬推移式滑坡.

圖4 滑坡剖面示意圖

圖5 滑坡水文地質(zhì)概化模型

3 滑坡成因機(jī)制

1）地形地貌與人工切坡．滑坡區(qū)周邊為丘陵山坡環(huán)繞，西南邊有一狹長出口.盆地地勢東高西低，形成由東向西傾斜的緩坡面，坡度8°~15°，左右兩側(cè)（南北側(cè)）因沖溝影響，盆地中部微向南北兩側(cè)傾斜.擬建場地歸屬烽林場后，為適應(yīng)建廠設(shè)計(jì)需要，對場地進(jìn)行了較大改造，在盆地底部采取了挖高填低整平處理，依據(jù)微地貌分2~3個(gè)大平臺，每個(gè)臺階高5~12 m，坡度50°~70°，為滑坡變形提供了臨空條件.在盆地東緣突出的山嘴進(jìn)行了開挖造地（作為存放易燃易爆產(chǎn)品的庫房），開挖殘坡積土及全風(fēng)化花崗巖土方絕大部分堆放于挖方臺階的外側(cè)，由此在盆地東側(cè)邊緣形成一條寬度約210 m，縱深15~30 m，高度7~9 m，坡度約65°的人工填土邊坡，堆載方量達(dá)3.5~4.0萬m3.這種后緣大量填方堆載、前緣挖方卸載現(xiàn)象為滑坡提供了良好的外部條件[12].

2）地質(zhì)構(gòu)造與巖土體條件.滑坡位于沉積碎屑巖與花崗巖的接觸帶[13]，接觸帶走向與滑坡主軸大體一致，方向255°左右.巖漿在侵入過程中，強(qiáng)大的動能使周邊巖石更加破碎，巖漿侵入后形成一堵?lián)鯄?，攔截北部沉積碎屑巖中的地下水，促使地下水在接觸帶排泄.破碎的巖層加上地下水的異?；顒?，使接觸帶附近的巖石風(fēng)化程度比周邊巖石高，花崗巖全-強(qiáng)風(fēng)化厚度一般15~20 m，局部達(dá)30 m以上，強(qiáng)烈風(fēng)化作用，大大降低了原巖土體工程力學(xué)性質(zhì)，在地貌形態(tài)上常形成溝谷、小盆地等負(fù)地形.滑坡的后緣位于盆地東側(cè)人工填土邊坡上，巖土體主要為殘積土和全風(fēng)化花崗巖，填土數(shù)量多，厚度大，未經(jīng)分層壓實(shí)，土質(zhì)松散，遇水及易軟化變形；滑體中部主要為泥巖及花崗巖殘坡積土，土體遇水易軟化變形；滑坡前緣位于盆地中、前部，為地下水排泄區(qū)，出露地層為一套厚度數(shù)米至十?dāng)?shù)米的有機(jī)質(zhì)土，呈軟塑或流塑狀，具有流變性質(zhì).場地巖土體巖土性質(zhì)差異很大、分布位置特殊，為滑坡提供了良好的物質(zhì)條件.

3）強(qiáng)降雨.降雨是影響山坡穩(wěn)定性及誘發(fā)滑坡的最主要外界條件，雨水大量滲入巖土體，增加了巖土體的容重，同時(shí)降低了土體的抗剪強(qiáng)度，增大了下滑力，從而誘發(fā)場地邊坡的變形破壞.場地東邊為一條兩百多米長的填土邊坡，填土方量數(shù)萬方，未經(jīng)分層壓實(shí)的填土遇水后首先軟化變形，產(chǎn)生不均勻沉降導(dǎo)致后緣出現(xiàn)弧形開裂，從而產(chǎn)生一股向前擠壓的推力，促使滑坡前緣有機(jī)質(zhì)土區(qū)域鼓脹變形，形成明顯的推移式滑坡.后來，在工程治理期間，填土邊坡在降雨作用下再次產(chǎn)生滑動，已施工的錨桿框架梁部分破壞，進(jìn)一步證明了強(qiáng)降雨對填土邊坡的誘發(fā)效應(yīng).

4）地下水.滑坡區(qū)地下水發(fā)育，泉流密布.根據(jù)前緣仰斜排水孔排水量計(jì)算，排水量達(dá)800 m3，含水量豐富.主要原因有：首先，從地貌形態(tài)看，盆地地形低洼，匯水面積較大（匯水面積約0.9 km2），有利于周邊地下水匯集；其次，滑坡左右兩側(cè)為常年流水的溝溪，地表水和地下水水力聯(lián)系密切，雨季地表水補(bǔ)給地下水，旱季地下水反補(bǔ)給地表水；第三，滑坡位于沉積巖和侵入巖的接觸帶上，后期侵入的花崗巖體成為阻水巖墻，北部沉積碎屑巖含水層裂隙水徑流至接觸帶后被花崗巖體阻止，最后在接觸帶地勢較低洼的盆地中以泉群的形式排泄，形成常年積水的爛泥田或沼澤地，沉降了一層厚度3~14 m的有機(jī)質(zhì)土，土體透水性差，導(dǎo)致下伏的基巖裂隙水局部呈承壓水特征.

滑坡中、前緣地勢較平緩，除接受后緣滑坡推力外，主要受承壓地下水的揚(yáng)壓力“浮托”作用.承

壓地下水以垂直于滑面向上的揚(yáng)壓力，減少滑體的正應(yīng)力.在雨季，滑坡所在后山坡及邊側(cè)溝滲透導(dǎo)致滑坡地下水位升高，形成靜水壓力和揚(yáng)壓力.滑坡后緣大規(guī)模未經(jīng)壓實(shí)的填土首先對強(qiáng)降雨敏感，當(dāng)土體含水量充分飽和后，在土體自重及靜水壓力作用下，填土邊坡開始滑動，強(qiáng)大的推力從上部傳遞到滑坡中前部，滑坡一經(jīng)啟動，滑面強(qiáng)度發(fā)生轉(zhuǎn)化為動摩擦強(qiáng)度，強(qiáng)度顯著降低，滑坡前緣有機(jī)質(zhì)土產(chǎn)生變形，水頭高度下降，滑面上揚(yáng)壓力隨之降低，滑坡緩慢制動，待下次水位的再次升高，形成循環(huán)的變幅，同時(shí)在水位變幅引起滑坡的啟動、制動過程中，地下水位的滲流作用，加劇滑帶土的軟化.其簡化地質(zhì)模型[2]如圖5.

圖6 鉆孔5深部位移監(jiān)測圖

圖7 鉆孔15深部位移監(jiān)測圖

4 防治措施

1）滑坡穩(wěn)定性評價(jià).根據(jù)現(xiàn)場及室內(nèi)實(shí)驗(yàn)結(jié)果、反算值，結(jié)合地區(qū)經(jīng)驗(yàn)值確定滑帶土物理力學(xué)參數(shù)指標(biāo)[14].采用圓弧滑動條分法計(jì)算，滑動面參數(shù)殘坡積粘性土C=3 kPa，φ=7.5°，選擇主要剖面（圖4）進(jìn)行滑坡穩(wěn)定性驗(yàn)算，正常狀態(tài)下穩(wěn)定性系數(shù)0.91，滑坡處于蠕滑狀態(tài)，暴雨條件下，滑坡處于滑動狀態(tài).

2）綜合防治措施.針對烽林場滑坡的主要影響因素及誘發(fā)條件，結(jié)合場地的建設(shè)需求，提出科學(xué)合理、經(jīng)濟(jì)可行的防治工程措施[15].①排水措施.滑坡處于地下水排泄區(qū)，地下水水量豐富，且局部地下水具有承壓性質(zhì)，如何有效排除地下水，是滑坡治理的關(guān)鍵.地下排水工作搞好了，對滑坡治理工作起到了事半功倍的效果.排水工作包括地表排水及地下排水.地表排水：在滑坡后緣設(shè)置截排水溝，滑體上設(shè)置多條排水溝.對滑體兩側(cè)的溪溝，設(shè)置明渠排水，采取漿砌塊石砌筑，防止地表水入滲.地下排水：主要采取盲溝和仰斜排水孔進(jìn)行地下排水.盲溝主要設(shè)置在泉水出露的接觸帶，順著接觸帶設(shè)置兩條地下盲溝；同時(shí)，在滑坡前緣開挖的邊坡上，設(shè)置仰斜排水孔.事實(shí)證明，地下排水措施有效降低了場地地下水位，承壓水水位得到有效降低，地下水對滑坡的“頂托”作用大大減小，達(dá)到了預(yù)期的降水目的.②碎石樁措施.在滑坡前緣有機(jī)質(zhì)土分布區(qū)，采用密集碎石樁措施增強(qiáng)土體承載力和抗剪強(qiáng)度，同時(shí)也有利于排除地下水.③預(yù)應(yīng)力錨桿及削坡支擋.在滑體后緣填土邊坡坡面，采用預(yù)應(yīng)力錨桿框架梁及植物護(hù)坡措施，穩(wěn)定邊坡.在滑坡中、前緣開挖邊坡上，采用塊石擋墻或鋼筋砼支護(hù)措施.

3）深部位移監(jiān)測分析[16].根據(jù)場地現(xiàn)狀，布置15個(gè)鉆孔深層土體位移測斜孔，采用航天部生產(chǎn)的CX-06A型測斜儀測試，可測讀至0.01 mm，每隔1000 mm采集一組數(shù)據(jù)，若有異常情況或測試數(shù)據(jù)變化較大時(shí)，可加密監(jiān)測.受施工影響1～4號測斜孔遭到破壞，其余孔數(shù)據(jù)正常.從監(jiān)測數(shù)據(jù)分析，各孔位移量均較?。ㄔ?~10 mm范圍內(nèi)），滿足相關(guān)規(guī)范控制標(biāo)準(zhǔn)，經(jīng)治理后的滑坡處于較穩(wěn)定狀態(tài)（見圖6~圖9）.治理工程結(jié)束后，經(jīng)過3個(gè)水文年周期，特別經(jīng)歷了2012年特大暴雨的侵蝕，治理

工程處于穩(wěn)定狀態(tài)，與監(jiān)測結(jié)果一致.

圖8 鉆孔13深部位移監(jiān)測圖

圖9 鉆孔8深部位移監(jiān)測圖

5 結(jié)論

1）烽林場滑坡形成于平緩山間小盆地中，屬福建境內(nèi)罕見的緩傾角滑面的土質(zhì)滑坡.

2）滑坡處于沉積巖與侵入巖接觸帶部位，地下水豐富，且具有承壓性質(zhì).盡管滑坡的形成與前緣開挖臨空、后緣大量填方堆載有直接關(guān)系，但滑坡能在長度數(shù)百米范圍內(nèi)作近似于水平滑動，與地下水的“頂托”作用密切相關(guān).

3）治理該滑坡成功的關(guān)鍵就是有效地治理地下水，通過地表與地下、淺部與深部相結(jié)合的立體治水方案，加上固腳、支擋、格構(gòu)錨固、植被等綜合措施，有效阻止了滑坡進(jìn)一步活動，監(jiān)測資料表明，滑坡逐漸趨于穩(wěn)定狀態(tài).

[1]黃潤秋．20世紀(jì)以來中國的大型滑坡及其發(fā)生機(jī)制[J]．巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2007，26（3）：433-454．

[2]范宣梅，許強(qiáng)，張倬元，等．平推式滑坡成因機(jī)制研究[J]．巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2008，27（增2）：3753-3759．

[3]俞伯汀，孫紅月，尚岳全，等．浙江下山滑坡特征及穩(wěn)定性分析[J]．巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2006，25（增1）：2875-2881．

[4]成國文，李善濤，李曉，等．萬州近水平地層區(qū)堆積層滑坡成因與變形破壞特征[J]．工程地質(zhì)學(xué)報(bào)，2008，16（3）：304－310．

[5]路為，白冰，陳從新．巖質(zhì)順層邊坡的平面滑移破壞機(jī)制分析[J]．巖土力學(xué)，2011，32（增2）：204－207．

[6]王建鋒，蘇愛軍，尹先忠，等．三峽庫區(qū)云陽塞壩“平臺式”斜坡變形機(jī)理分析[J]．水文地質(zhì)工程地質(zhì)，2003（4）：1－6．

[7]謝東明．緩傾角巖層邊坡失穩(wěn)分析與治理[J]．水利技術(shù)監(jiān)督，2004（5）：59－61．

[8]顧成壯，胡卸文，張茂淳，等．強(qiáng)降雨下飽和平滑型滑坡坡體水流運(yùn)動及其邊坡穩(wěn)定效應(yīng)分析[J]．巖土力學(xué)，2013，34（4）：1075－1081．

[9]蘭恒星，周成虎，李焯芬，等．瞬時(shí)孔隙水壓力作用下的降雨滑坡穩(wěn)定性響應(yīng)分析：以香港天然降雨滑坡為例[J]．中國科學(xué)(E輯技術(shù)科學(xué)),2003，33(增刊)：119－136．

[10]賴小玲，葉為民，王世梅．滑坡滑帶土非飽和蠕變特性試驗(yàn)研究[J]．巖土工程學(xué)報(bào)，2012，34（2）：286－293．

[11]福建省地質(zhì)工程研究院．三明市明溪烽林場滑坡巖土工程勘察報(bào)告[R]．福州：福建省地質(zhì)工程研究院，2010．

[12]王恭先、徐峻齡、劉光代，等．滑坡學(xué)與滑坡防治技術(shù)[M]．北京：中國鐵道出版社，2007．

[13]劉正峰．水文地質(zhì)手冊[M]．北京：銀聲音像出版社，2010．

[14]GB50330-2013．建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范[S]．

[15]福建省地質(zhì)工程研究院．三明市明溪烽林場滑坡治理工程施工圖設(shè)計(jì)[R]．福州：福建省地質(zhì)工程研究院，2010．

[16]福建省地質(zhì)工程研究院．三明市明溪烽林場滑坡深部位移監(jiān)測中間報(bào)告[R]．福州：福建省地質(zhì)工程研究院，2011．

The formation mechanism and control measures of Fenglinchang landslide in Mingxi county

HUANG Guoping1,2，LIU Kan1，YE Longzhen1
（1.Fujian Key Laboratory of Geohazard Prevention,Fuzhou 350002,China;2.Jiangxi Gannan Geological Survey Team,Ganzhou 341000,China）

Mingxi Fenglinchang landslide is a rare gently inclined soil landslide in Fujian Province.The landslide is located in a small basin hinterland and in the deposition of clastic rocks and intrusive contact zone.The site of the landslide has a gentler slope,and after a comprehensive transformation as the construction land for Fenglin farm,it is formed under the strong the action of rainfall.A large amount of waste heap load and over-excavation have created favorable conditions for the formation of the landslide near the contact zone. Perennial groundwater discharge area deposited thick organic soil aquiclude and because the groundwater is pressure-bearing,after strong rainfall,the filling deformed under self weight and instable static water pressure, and created a strong thrust to the middle and front.The soil in the middle and the front bulged and deformed under the thrust and the uplift pressure from the underground water,forming a more obvious lapsed landslide feature.This paper analyzes the characteristics of landslide deformation,and forming mechanism of landslides, and on this basis,puts forward scientific and rational measures of project management.It is proved that the projects have achieved good results in the past 3 years.

landslide;characteristics and forming mechanism;prevention and control measures;Mingxi County

X43

A

2014-06-19

福建省廣義地質(zhì)工作項(xiàng)目（20111201）

黃國平（1965-），男，高級工程師，主要從事地質(zhì)災(zāi)害防治等方面的研究,E-mail:1257163672@qq.com.

2095-3046（2014）05-0017-06

10.13265/j.cnki.jxlgdxxb.2014.05.004