阳泉市307国道复线某段左侧山体滑坡机理分析

【摘要】采用多种勘探手段及野外地质调查，结合原位及室内试验手段，查明了阳泉市307国道复线某段山体坡体滑坡区域的工程地质及水文地质特征，通过对上述成果的综合分析，深入阐述滑坡产生的原因及破坏模式，得出该山体滑坡机理，结论合理，符合现场实际，为后续滑坡治理设计提供可靠的依据，亦给类似滑坡工程提供有益的借鉴。

【关键词】滑坡 滑坡原因 破坏模式 滑坡机理分析

1.序言

随着全国高速公路建设的快速发展，越来越多的高速公路穿山越岭，山体滑坡问题则伴随大规模的开挖而大量出现，在进行滑坡治理前，弄清滑坡机理则至关重要，它是进行滑坡治理设计的根本与前提，保证了滑坡治理能够做到有的放矢。本文通过工程地质、水文地质及节理裂隙调查，结合钻探、物探等综合手段，查明了阳泉市307国道复线某段左侧山体滑坡的机理，为后期该滑坡治理设计打下了坚实的基础。

2.滑坡区域工程地质及水文地质特征

2.1 滑坡体区域工程地质条件

滑坡体范围出露地层主要是二叠系（P）上下石盒子组巨厚层韵律式泥、砂质沉积建造地层，其次是古滑坡体（GHT）与第四系（Q）地层。由老至新简述如下：

1）二叠系（P）

2）古滑坡体（GHT）

3）第四系（Q）

第四系包括Q2+3粉质粘土、粉土和Q4残坡积物和人工近期堆积物。粉质粘土、粉土，黄色～褐红色，主要分布于古滑坡后缘台地，多开垦成梯田，质地均匀，干～稍湿，硬塑，密实，含少量砂粒、砾石及姜结石，多虫孔及孔洞，垂直节理发育。厚度变化大，一般5～7m，最厚达15.0m。

Q4残坡积物和人工近期堆积物主要分布于冲沟、滑坡后缘带。

2.2滑坡区域水文地质条件

3.滑坡机理分析

3.1滑坡产生的原因

基于前述分析，古滑坡形成经历了滑移、稳定、复活与被激活四个过程。滑移系指古滑坡的形成；稳定是指古滑体上再造了第四系；复活是指1955年至1961年由于滑体下煤层的开采与复采诱发的地表滑移可能造成了古滑坡重新移动；被激活是指路基的开挖，形成了新的临空面和滑移空间，使得滑坡体再次变形、滑移。前三个过程本报告不进行探讨，只论及路基左侧滑坡变形、滑移的原因分析。

1）边界条件的改变是滑体变形滑移及扩展的充分和必要条件

k6+300～k7+300段，沿古滑体后缘台地拦腰将其贯通截断，分成了左右两个滑体。导致滑面在路基设计标高上下不同高度出露，由此造成了左侧滑体新的临空面和滑移空间，同时路基的开挖卸荷，解除了侧压力或侧向约束。据上述分析，路基开挖为滑坡的变形滑移提供了充分且必要的条件。

滑坡变形滑移，使滑坡后缘断壁坡脚重新移动，侧支撑力的降低，致使滑坡断壁进而松弛，沿与断壁平行、陡倾的两次构造应力产生的平面x共轭节理拉开，断壁后岩体的进一步松弛、滑移形成了新的错落式滑体。

2）滑坡的变形滑移恶化了滑体的水文地质条件

路基开挖前，滑坡后缘断壁前的逆掩断沟内裂缝基本被第四系残坡积物覆盖，滑坡台地为层层梯田，地表径流条件良好，大气降水入渗量较小。路基开挖后，由于滑坡变形位移致使各类裂缝密集。这些裂缝或拉裂带改变了稳定滑体的水文地质条件，①改变了滑体内的微地形（形成了新的沉降带和隆起带），形成了诸多阻水帷幕，恶化了排泄通道，使大部分大气降水就地入渗，极大地增加了滑体的入渗量，且缩短了入渗补给时间；②改变了稳定滑体状态下的慢补给、慢渗透机理，滑体变形滑移产生的裂缝或裂缝带，使大气降水补给变成快补给、慢渗透机理，致使具散体结构特征的滑坡体变成“储水结构”，大大延长了地下水在滑体内的滞留与排泄时间，其综合作用是滑体水文地质特征大大恶化；③滑体入渗量的增大，无疑使滑体内地下水位升高，由于静水压力和浮力作用，增大了滑坡下滑力，且使滑体抗剪性能不断降低。

3）滑带物质力学特征的弱化

古滑坡的每次复活、滑移都将使滑带物质厚度加大，构成物质颗粒由大变小直至变为粘粒；同时滑动次数的增加，使滑带物质受扰动次数增加；滑体物质结构的变化，使地下水排泄孔隙减小，也即排水通道变小，必然使地下水排泄时间及与滑体物质相互作用时间延长。这些方面的综合力学效应是滑体物质的抗剪强度弱化，相反，滑坡下滑力增加。

基于上述分析，滑坡变形滑移最关键的因素是路基开挖，其次是路基开挖后诱发的滑体水文地质条件的改变与滑带物质力学性能的弱化。

3.2滑坡破坏模式 3.2.1滑坡边界条件的确定

①滑坡剪出口

路基开挖后，已将滑坡剪出口位置暴露出来，通过如下调查，较准确地确定了滑坡剪出口位置。

②滑坡后缘断壁

通过工程测绘准确标定，I区滑坡后缘断壁产状倾向南东、南及西南，倾角55～80°，II区滑坡后缘断壁产状倾向北东、东及南东，倾角55～65°。

③滑体中部堆积厚度

主要是根据地面详细调查资料，参照钻孔、探井及物探测试结果，基于对这些资料的综合分析确定的不同部位滑体厚度及组成。

3.2.2滑坡破坏模式的确定

本次滑坡破坏模式通过综合分析，采用固定滑面，不再进行滑面优选。原因如下： ①滑面上下边界条件很清楚；②钻探、物探对滑体的形态特征揭露较为充分；③地表各种张、压、拉裂缝的空间分布组合规律与特征分析等，为滑坡形态的确定提供了重要佐证；④滑体为散体岩体结构。

滑坡I区，基于前述，滑坡和古滑坡滑动方向和滑面一致，上滑面为滑坡断壁，中、下部滑面为平面沿古滑坡滑面滑动。滑面形态为上弧型、中下部平面型的组合滑面。由于路基开挖形成了临空面，具备了滑移空间，在滑坡后部滑体重力作用形成的推力推动滑体滑移，具推力式滑坡特征，为整体座落式滑动。

滑坡II区，基于前述，滑坡体为一多方向、多序次、多滑体构成的复合滑体。由于路基开挖形成了弧型临空面和弧型滑移空间，最终形成了统一滑体，并形成了新的滑动模式和滑动方向。首先，滑体前缘形成了小滑体（此时为独立小滑体），其变形位移使其后紧邻块体应力松弛，继之向前位移。沿平行坡体走向的变形裂缝拉裂，形成了第2级块体滑移。这种模式继续向后发展（II3就是这样形成的），便形成了滑体II的多级错落式滑移模式。此种模式具渐进性特征，。发展的最终结果为滑面贯通形成统一的滑体，沿贯通滑面不均匀变形位移。基于上述，滑坡II区的滑面和滑坡I区一样，上部为弧型，中、下部为折线型。最终破坏模式为多级渐进错落式滑动模式。滑坡推力及其转换方式为由于路基开挖，滑坡中、前部滑体变形滑移诱发的牵引力启动了滑体滑移，中、后部滑体由于滑体厚度渐大，且滑面较陡，在重力作用下以推力推动整个滑体滑移。因此滑坡II区滑体滑移致滑力以牵引力为辅，推移为主。

4.结论

（1）通过上述滑坡原因及滑坡破坏模式的阐述分析，可以看出本次山体滑坡的滑坡机理为：①滑坡I区滑动机理为后推式整体座落式滑动；②坡II区滑体滑动机理为以牵引力为诱因，后缘推移为主的多级渐进错落式滑动。

（2）由上述确定滑坡机理的过程可知，弄清滑坡原因及滑坡破坏模式是至关重要的，而影响滑坡的因素众多，需通过详细的工程地质及水文地质调查。而滑坡破坏模式则是由裂隙与边坡空间几何组合关系及滑坡体本身岩土体物理力学性质共同决定的，故需进行野外调查与现场原位试验及室内土工实验，弄清节理裂隙的分布规律以及各岩土体物理力学性质。