黄润秋 四川省宣汉县天台乡滑坡形成过程和机理分析

黄润秋 四川省宣汉县天台乡滑坡形成过程和机理分析 四川省宣汉县天台乡滑坡形成过程和机理分析黄润秋1赵松江2宋肖冰2许 强111成都理工大学“地质灾害防治与地质环境保护”国家专业实验室成都 61005921四川省华地建设工程有限责任公司成都610081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—顶托、挤入—楔裂和溃裂—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:P642122 文献标识码:A 文章编号:10002366520050120013203收稿日期:2004211229作者简介:黄润秋19632男博士教授从事工程地质教学科研工作。 E2mail:hrqcdut.edu.cn 2004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毁屋舍1736间1255人无家可归公路交通中断通信线路受损。滑坡体前部滑入渠江支流前河形成高23m的堆石坝堵塞河道112km导致前河断流20h。河水形成的堰塞湖汇水达20km水位上涨2023m库容约6000×104m3。据宣汉县气象台数据9月3日降雨量为1519mm、4日为12216mm、5日为25710mm降雨强度之大在宣汉县有气 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象记载以来前所未有。5 塌坠入河中。下午3点至晚10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10点11点滑坡体前部的主滑块体启动冲入前河后部滑块紧紧跟进接连开始滑动。1 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1100m左右前河河谷高程为356m宽度80100m地形相对高差800m。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1033?前缘近河谷部分是陡坎地形坎高3040m。滑坡区位于五宝场背斜的东翼背斜轴线方向NE30?两翼产状对称倾角约10?。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40?另一组倾向110?。裂隙较为平直倾角7080?。岩石多切割成块体斜坡完整性较差。侏罗系中统遂宁组J2sn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110120??510?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?雷荼冉?53‰197‰。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1030m。滑坡体纵向东西方向长3501100m横向宽11001500m。前缘剪出口高程380424m高于原河床3035m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520570m。滑坡主滑方向97?107?。滑体厚度1535m体积约2500×104m3。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620?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3050m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沟同源的特征。在总体上地形坡度比滑动前减缓大致为1215?但在局部地形得高低起伏增大滑壁形成的陡坎多高达10m以上在滑坡后壁则形成高达3040m的陡坎。滑坡体由于滑移速度快、位移量大50140m造成滑坡体上??31?? 2005年第1期水文地质工程地质 图1 天台乡滑坡平面图Fig11 EngineeringgeologicalmapofTiantailandslide1—滑坡边界2—滑坡主滑方向3—滑坡变形区分界线4—地物位移矢量5—河床虚线为滑坡前河道 6—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3070m可见深度达2m宽度0120112m。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1030m。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2m。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810?横向起伏也不大。滑带土为棕红色粉质粘土呈可塑—软塑状态甚至呈流塑状态。滑带土的厚度一般2030m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710?2厚度不大两侧1020m中部2030m3分块特征很明显4变形和破裂过程“前奏”较长9月5日15点23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。图2 天台乡滑坡工程地质剖面图Fig12 EngineeringgeologicalprofileofTiantailandslide1—粉质粘土夹碎块石2—碎块石土3—滑坡河道堆积碎块石土4—泥岩5—砂岩6—主滑动面及滑动方向7—次级滑动面及滑 现地形线9—原始地形线10—侏罗系隧宁组3 滑坡形成过程和机理分析动方向8— 事实表明超强度的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—顶托、挤入—楔裂和溃裂—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??41?? 水文 1期 2原始坡体上部为不透水的泥岩层下部为相对透水的砂地质工程地质2005年第 岩层其结构具有一定的“水密”效应水主要在砂-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入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。1989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10?的基岩顺层滑坡。统计资料表明当降雨量达到200mm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。 TheformationandmechanismanalysisofTiantailandslideXuanhanCountySichuanProvinceHUANGRun2qiu1ZHAOSong2jiang1SONGXiao2bing21.NationalLaboratoryofGeohazardsPreventionandGeo2EnvironmentProtectionChengduUniversityofTechnologyChengdu 610059China2.HuadiConstructionProjectIncorporatedCompanyChengdu 610081ChinaAbstract:OnthebasisofgeologicanalysisthecourseandmechanismofformationofTiantaivillagelandslideareanalysedinthispaper.ItispointedoutthatgroundwatertakepartsofpushingthelandslidebodysplittingrockandurgingtheslopeslidinginthecourseofformingTiantaivillagelandslideinthecaseofheavyrainfalls.Thecourseofthelandslideincludesthreesteps:groundwatergatheredtogetherandpushedthelandslidebodygroundwaterpiledintojointsofrockandsplittedthemdebacleandslopesliding.Keywords:consequentlandslideformationmechanismundergroundwaterTiantaivillage??51?? 2005年第1期水文地质工程地质