魏占璽

(青海省環(huán)境地質(zhì)勘查局，西寧 810007)

青海曲瑪滑坡形成機(jī)制及穩(wěn)定性分析

魏占璽

(青海省環(huán)境地質(zhì)勘查局，西寧 810007)

曲瑪滑坡為一體積達(dá)7 300×104m3的特大型古滑坡。滑坡主要發(fā)生于新近系上新統(tǒng)泥巖構(gòu)成的平緩逆向斜坡中。由于新近系泥巖膠結(jié)程度低、結(jié)構(gòu)較松散，降雨或冰雪消融水沿垂直節(jié)理的入滲，進(jìn)一步降低了巖體的抗剪強(qiáng)度，導(dǎo)致斜坡發(fā)生圓弧形切層破壞。定性分析和數(shù)值模擬分析表明，滑坡在暴雨工況下整體處于基本穩(wěn)定狀態(tài)，局部陡坡處可發(fā)生規(guī)模較小的滑塌破壞，在地震工況下滑坡整體處于潛在不穩(wěn)定狀態(tài)，對(duì)前緣曲瑪村居民帶來潛在威脅。成果為該滑坡治理決策提供依據(jù)。

曲瑪滑坡；形成機(jī)制；穩(wěn)定性

曲瑪滑坡位于青海省同仁縣年都乎鄉(xiāng)曲瑪村北東側(cè)斜坡上，滑坡總體積約7 298×104m3，為一特大型古滑坡?；麦w后期發(fā)生多次次級(jí)解體，近年來滑坡體局部出現(xiàn)了一定的變形跡象，對(duì)前緣曲瑪村1 375人的生命財(cái)產(chǎn)帶來安全隱患。本文通過詳細(xì)勘察，分析了滑坡區(qū)基本地質(zhì)條件、滑坡基本特征及其形成機(jī)制，采用定性結(jié)合數(shù)值模擬方法分析了滑坡的穩(wěn)定性，成果對(duì)該滑坡治理決策提供依據(jù)，對(duì)該地區(qū)滑坡機(jī)制的研究提供經(jīng)驗(yàn)和借鑒。

1 滑坡區(qū)工程地質(zhì)條件

曲瑪滑坡地處侵蝕構(gòu)造低山丘陵區(qū)，坡前寬谷中有雜庫河通過，屬半干旱大陸性氣候?；潞缶壋嗜疃秆碌匦危笥覂蓚?cè)以沖溝為界，坡面上可見多級(jí)平臺(tái)及陡坎，溝谷縱橫，溯源侵蝕強(qiáng)烈(圖1、圖2)。

滑坡區(qū)地層為新近系上新統(tǒng)(N2)紫紅色泥巖，產(chǎn)狀為65°∠8°，斜坡總體為一平緩逆向坡。泥巖上覆厚10～50 m的上更新統(tǒng)風(fēng)積黃土(Qp3eol)，呈淺黃色，結(jié)構(gòu)稍密-松散，垂直節(jié)理發(fā)育，力學(xué)強(qiáng)度低，有利于大氣降水滲入，易發(fā)生滑塌及水土流失。黃土下部為厚度2～3 m的底礫石層。

據(jù)鉆孔勘探資料揭示，研究區(qū)地下水位埋深在9～31 m之間。地震基本烈度為Ⅶ度，地震峰值加速度為0.15 g。

圖1 曲瑪滑坡工程地質(zhì)平面圖

圖2 曲瑪滑坡全貌

2 曲瑪滑坡特征及形成機(jī)制分析

2.1 滑坡基本特征

曲瑪滑坡體軸長(zhǎng)約1 180 m，平均寬約1 970 m，總面積1.82 km2(圖1、2)，滑體平均厚度約40.5 m，總體積約7 300×104m3?；缕矫嫘螒B(tài)呈圈椅狀，左右兩側(cè)以沖溝為界，前緣位于二級(jí)階地上，后緣為一坡高約30～50 m、坡度55°～70°的弧形陡坡地貌。滑坡前、后緣相對(duì)高差約為350 m，坡表平均坡度約15°，主滑方向197°。區(qū)內(nèi)發(fā)育有7條縱向沖溝，且溯源侵蝕強(qiáng)烈，并伴隨若干次級(jí)解體。

滑體主要由全新統(tǒng)風(fēng)積黃土及新近系上新統(tǒng)泥巖組成，厚度33～90 m不等，平均厚40.5 m。滑體泥巖呈深褐黃色，強(qiáng)風(fēng)化，濕潤(rùn)，巖芯軟弱，呈短柱狀，易碎，浸水易軟化?；瑤С噬隙赶戮張A弧形(圖3)，厚度0.4～0.8 m，由新近系泥巖風(fēng)化、泥化形成，滑帶物質(zhì)易軟化，濕土手感細(xì)膩?；矌r性為新近系上統(tǒng)(N2)泥巖，呈強(qiáng)-中風(fēng)化狀，濕潤(rùn)。

2.2 滑坡變形特征

滑坡堆積體后部呈深度達(dá)10～20 m的槽形溝谷地貌，為主滑體下錯(cuò)形成的拉陷槽(圖4)，拉陷槽外側(cè)滑坡堆積體風(fēng)成黃土及新近系泥巖傾向坡內(nèi)，坡度30°～40°(圖5)，表明坡體沿弧形滑面滑動(dòng)后巖體發(fā)生了旋轉(zhuǎn)?；麦w前緣隆起現(xiàn)象較明顯，地面鼓脹、隆起(鼓丘)發(fā)育。

滑坡體后期解體現(xiàn)象明顯，可見規(guī)模不等的多個(gè)次級(jí)滑體，其中前部可見3個(gè)規(guī)模相對(duì)較大的次級(jí)滑體(圖1)。滑坡堆積體中發(fā)育5條侵蝕程度不等的淺溝，其形成主要由滑坡體后期次級(jí)解體造成，其發(fā)育主要沿次級(jí)解體邊界及變形裂縫侵蝕形成(圖6)。

2.3 滑坡形成機(jī)制分析

曲瑪滑坡發(fā)生于由上更新統(tǒng)風(fēng)積黃土及新近系紫紅色泥巖組成的緩傾逆向斜坡中，滑坡的發(fā)生與組成斜坡的巖性密切相關(guān)。由于新近系泥巖膠結(jié)差，結(jié)構(gòu)較松散，力學(xué)強(qiáng)度低，在地下水作用下易軟化、泥化；巖體中裂隙較發(fā)育，降雨及冰雪融水沿裂隙入滲，使巖體的強(qiáng)度進(jìn)一步降低。在降雨工況下斜坡土體向臨空方向發(fā)生蠕滑變形，后緣處于拉應(yīng)力狀態(tài)。隨著蠕滑變形的持續(xù)發(fā)展，當(dāng)后緣拉應(yīng)力超過坡體的抗拉強(qiáng)度，即發(fā)生拉裂破壞，在地表形成橫向拉張裂縫或規(guī)模較大的拉陷槽地形，為降雨等地表水體的入滲提供了條件，導(dǎo)致蠕滑加劇，拉裂向深部加深。隨著拉裂逐漸加深，坡體的軟弱面貫通，坡體后緣土體就以一定推力推動(dòng)主滑段。當(dāng)剪切力大于滑帶自身的抗剪力時(shí)，坡體即開始向下滑動(dòng)，受剪應(yīng)力作用的土顆粒產(chǎn)生相應(yīng)的滑移，產(chǎn)生孔隙水壓力，發(fā)生輕微的液化，加速滑體變形，產(chǎn)生滑動(dòng)破壞，并逆掩超覆于二級(jí)階地之上，前緣地表表現(xiàn)為地面鼓脹、隆起(鼓丘)等。

圖3 曲瑪滑坡工程地質(zhì)剖面圖

圖4 滑坡后壁及拉陷槽

圖5 滑坡后部拉陷槽及堆積體巖層產(chǎn)出

圖6 滑坡體內(nèi)沿次級(jí)拉裂形成的落水洞

雖然曲瑪滑坡主滑體滑動(dòng)之后滑動(dòng)能量得到釋放并趨于穩(wěn)定，但是在滑坡體內(nèi)局部區(qū)域，其前緣具有一定的臨空面，后緣較緩易形成坡面積水，在雨水的滲透下土體軟化，抗剪強(qiáng)度降低，當(dāng)局部坡體軟弱面貫通后，就會(huì)產(chǎn)生主滑體上的次級(jí)滑坡。

3 滑坡穩(wěn)定性分析

滑坡的變形破壞特征反映，滑坡體后期曾發(fā)生多次解體破壞，形成了多個(gè)規(guī)模較大的次級(jí)滑體，但滑坡近期的變形主要表現(xiàn)為局部的拉裂及滑塌，反映滑坡體整體失穩(wěn)的變形現(xiàn)象不明顯。堆積體地形較為平緩約15°，前部滑面(帶)形態(tài)平緩，總體上有利于滑體的整體穩(wěn)定。此外，滑體表面縱向沖溝發(fā)育，有利于地表水的排泄，減少地表水的入滲。綜合分析表明曲瑪滑坡目前整體處于基本穩(wěn)定狀態(tài)，僅表面局部陡坡處，在強(qiáng)降雨條件下可能發(fā)生局部變形破壞，但規(guī)模小，對(duì)前緣的居民影響小。

為了進(jìn)一步評(píng)價(jià)滑坡的穩(wěn)定性，采用FLAC3D計(jì)算軟件模擬分析了滑坡的穩(wěn)定性。計(jì)算模型如圖7所示，模型巖土體物理力學(xué)參數(shù)見表1。計(jì)算方案選擇3種工況，工況1：自重作用；工況2：自重+暴雨；工況3：自重+地震。

圖7 曲瑪滑坡計(jì)算模型及網(wǎng)格劃分

計(jì)算結(jié)果表明，在自重工況下，滑坡后緣小范圍有變形，變形量小，滑坡內(nèi)部塑性區(qū)較少，滑坡整體處于穩(wěn)定狀態(tài)(圖8)；在暴雨工況下，滑坡后緣變形區(qū)有所增大，變形量加大，滑坡內(nèi)部塑性區(qū)增加，但尚未形成連續(xù)貫通塑性區(qū)，滑坡處于基本穩(wěn)定狀態(tài)(圖9)；在地震工況下，滑帶附近的塑性區(qū)從后緣一直連續(xù)延伸至前部，基本上貫通滑帶長(zhǎng)度的3/4(圖10)，表明在地震工況下滑坡整體處于潛在不穩(wěn)定狀態(tài)，有失穩(wěn)破壞的可能。

圖8 自重工況下滑坡塑性區(qū)分布圖

圖9 暴雨工況下滑坡塑性區(qū)分布圖

圖10 地震工況下滑坡塑性區(qū)分布圖

4 結(jié)論

(1) 曲瑪滑坡為一體積約7 300×104m3的特大型古滑坡?；掳l(fā)生于由上更新統(tǒng)風(fēng)積黃土及新近系紫紅色泥巖組成的緩傾逆向斜坡中，滑坡的發(fā)生主要受控于斜坡的巖性特征，由于新近系泥巖膠結(jié)差，結(jié)構(gòu)較松散，力學(xué)強(qiáng)度低，且在地下水作用下易軟化、泥化。在降雨條件下，斜坡巖體沿圓弧形滑面發(fā)生失穩(wěn)破壞。

(2) 定性分析結(jié)合數(shù)值模擬計(jì)算結(jié)果表明，滑坡在暴雨工況下整體處于基本穩(wěn)定狀態(tài)，僅表面局部陡坡處可發(fā)生規(guī)模較小滑塌破壞，但對(duì)前緣的居民影響小。在地震工況下滑坡整體處于潛在不穩(wěn)定狀態(tài)，有失穩(wěn)破壞的可能，對(duì)前緣居民帶來潛在威脅。

[1] 辛鵬，王濤，吳樹仁.青海西寧大通縣韓家山泥巖質(zhì)多級(jí)旋轉(zhuǎn)型滑坡形成機(jī)制研究[J].地球科學(xué),2015,36(6):771-780.

[2] 亓星，許強(qiáng)，彭大雷,等. 地下水誘發(fā)漸進(jìn)后退式黃土滑坡成因機(jī)理研究——以甘肅黑方臺(tái)灌溉型黃土滑坡為例[J].工程地質(zhì)學(xué)報(bào),2017,25(1):147-152.

[3] 王寶亮，彭盛恩，陳洪凱．推移式滑坡形成機(jī)制的力學(xué)演繹[J]．地質(zhì)災(zāi)害與環(huán)境保護(hù)，2010，21(2):74-77．

[4] 伍保祥,沈軍輝,劉維國(guó)．金沙江上游藏曲口滑坡成因機(jī)制及穩(wěn)定性分析[J].地質(zhì)災(zāi)害與環(huán)境保護(hù)，2008，19(1):12-15．

[5] 張俊陽，舒繼森，郭兵兵,等．基于FLAC數(shù)值模擬的邊坡穩(wěn)定性分析[J]．露天采礦技術(shù)，2008，(5)：1-4.

FORMATIONMECHANISMANDSTABILITYANALYSISOFQUMALANDSLIDEINQINGHAIPROVINCE

WEI Zhan-xi

(Qinghai Provincial Bureau of Environmental Geology Exploration，Qinghai，Xining 810007，China)

Qinghai Quma landslide is a huge ancient landslide of 7 300×104m3. The landslide occurs in the gently reversed slope formed by mudstone of Pliocene and Neogene. Due to the low degree of cementation and loose structure of Neogene mudstone, and the infiltration of the rain or the snow melt water along the vertical joint further reduces the shear strength of rock mass, resulting in the occurrence of circular cutting failure in the slope. There have been several times disintegration in the later stage of landslide. Qualitative analysis and numerical simulation analysis show that the landslide is in the basic steady state under the heavy rain, and only the small slump failure can occur at the local steep slope; under the condition of the earthquake, the whole landslide is in a potentially unstable state, posing a potential threat to the residents of the frontier Quma village. The results provide the basis for the decision-making of the landslide control.

Quma Landslide；formation mechanism; stability

1006-4362(2017)03-0001-04

2017-04-10改回日期2017-07-20

P642.22

A

魏占璽(1977- )，男，青海平安人，學(xué)士，工程師，主要從事地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查以及治理的研究工作。E-mail:911107214@qq.com