南江县石板沟滑坡特征、成因及演化过程研究

张 涛，谢忠胜，石胜伟，熊德清

(中国地质科学院探矿工艺研究所，成都 611734)

1 滑坡体形态

石板沟滑坡位于四川省巴中市南江县沙河镇将营村，发生于2011年9月18日上午10点40分。滑坡摧毁了将营村二社51户487间民房、大量耕地及农作物，共造成4人死亡、5人失踪，同时造成将营村三社的30户民房拉裂成危房，给当地人民的生命及财产造成严重危害。

据［2011］第126期南江县气象局决策气象服务中心提供的气象信息快报，2011年9月16日20时至18日17时南江县普降大暴雨，沙河镇降雨量达到426 mm［1］，降水强度及洪水频率超过100年一遇。另据村民介绍，滑坡发生前共持续10 d绵绵雨及4 d强降雨，且地表无明显裂缝等变形迹象。滑坡为瞬间启动，高速运行约200 m，滑体前部主滑块体冲入对侧冲沟，后部滑体连续跟进滑动。

滑坡平面形态总体呈扫帚形，后缘窄小且陡壁明显(壁高20～40 m)，前缘呈扇形扩展。滑体纵向(南北方向)长约720 m，横向宽约280 m，面积约0.21 km2。滑坡后缘高程约780 m，前缘剪出口高程约600 m，相对高差约180 m，地表坡度15°～18°，前缘平均厚度约15 m，后缘平均厚度约35 m，体积约5.0×106m3，滑坡主滑方向180°。滑坡水平滑距约200 m，垂直滑距约70 m。滑坡体形态概貌见图1、图2。

图1 南江县沙河镇石板沟滑坡全貌图Fig.1 Bird’s-eye view of the Shibangou landslide in Shahe town，Nanjiang county

图2 南江县沙河镇石板沟滑坡航空影像图［2］Fig.2 Aerial image of the Shibangou landslide in Shahe town，Nanjiang county［2］

2 滑坡区域地质条件

滑坡区属北亚热带湿润季风气候区，常年平均降雨量为1 198.7 mm/a。滑坡地处米仓山南麓，地形总体上北高南低，地貌形态为中等切割侵蚀—构造中低山地形，为单斜地层顺向坡。

滑坡体原始地形为一山梁，后缘为一深切冲沟，两侧各发育一条小冲沟(当地小名叫石板沟)，具有三沟环绕特征。斜坡前缘受主冲沟深切割影响，形成坎高为20～30 m的临空面。

滑坡区在大地构造上，地处秦岭地槽与四川地台间斜的过渡区，位于新华向斜的北翼，区内构造线方向主要为北东东—南西西向，详见图3。

图3 南江县地质构造平面图［3］Fig.3 Tectonic plan of Nanjiang county［3］

滑坡区地层岩性为白垩系下统剑门关组(K1j)棕红色泥质粉砂岩、粉砂质泥岩及青灰色厚层～块状中细粒含钙质长石石英砂岩，呈不等厚互层，岩层产状170°∠14°～20°。受地质构造的影响，滑坡区域岩石节理裂隙发育，大多呈张开状，充填少量土，少量呈闭合状，总体贯通性较好。

滑坡地表由北向南发育多条天然冲沟，汇水区主要为坡体后缘及左右两侧冲沟，由于砂泥岩互层风化差异及构造裂隙的发育，部分地下水进入基岩内部，转化为基岩裂隙水。

3 滑坡发育特征

滑坡滑体由棕红色粉质泥岩、粉质黏土夹碎块石组成，块石直径0.5～2.5 m不等，岩性成分为砂岩或泥质砂岩。细粒土为粉质黏土，黏性强，呈可塑至软塑状，含量约为20% ～30%。由于滑坡滑移速度快、位移量大，致使滑体原岩岩体结构由层状变为支离破碎的碎裂块体，地表破坏严重，分布大量张拉裂缝，裂缝贯通长度25～50 m，可见深度2～3 m，宽度0.5～1.5 m。斜坡坡度减缓 4°～10°，多级滑块之间形成陡坎，坎高5～10 m。石板沟滑坡工程地质平面图及剖面图见图4、图5。

图4 石板沟滑坡工程地质平面图Fig.4 Engineering geological plan of the Shibangou landslide

图5 石板沟滑坡工程地质剖面图Fig.5 Engineering geological profile of the Shibangou landslide

滑坡滑床由中细粒含钙质长石石英砂岩组成，滑床坚硬平坦、起伏不大、节理裂隙不发育。滑床仅在滑坡后部少量出露，镜面、擦痕较明显，产状为170°∠16°。滑坡滑面位于滑带底部与滑床接触面上，滑带仅在滑坡后缘边界处少量出露，滑带土主要为棕红色粉质黏土，厚度较薄，约为0.2～0.3 m，呈可塑—软塑状。

滑坡后壁及侧壁高陡(高达20～30 m)，主要受2组深大节理面控制，产状为:① 140°∠81°;②105°∠78°。其中，产状①深约25 m，长约100 m。滑坡后壁陡坎特征照片及滑体泥岩层解体破坏特征照片见图6、图7。

图6 滑坡后壁陡坎典型照片Fig.6 Photo of typical west border sidewall scarp

图7 滑体泥岩层解体破坏典型照片Fig.7 Photo of typical mudstone in its disintegration and failure

可见，石板沟滑坡主要发育特征有:

(1)滑坡在滑动破坏之前，地表无明显变形迹象，具有突发性和隐蔽性;

(2)滑坡瞬间启动，高速滑行，破坏力极强，属高速远程滑坡;

(3)滑体泥岩层在滑动过程中迅速解体、形成多级下错陡坎，滑块表面滑动擦痕清晰可见;

(4)滑体后部厚、前部薄、中间厚、两侧薄，在下滑过程中对两侧的牵引破坏范围大;

(5)滑带土厚度很薄，泥化软化严重，强度很低，甚至呈流塑状;

(6)滑面平坦，倾角很缓，仅为15°～18°，该滑坡为典型的缓倾顺层基岩滑坡。

4 滑坡发生成因分析

据调查，“5.12汶川地震”一定程度上使山体发生了松动破坏。2011年7月4日14时至7月6日14时，南江县普降特大暴雨，降雨量最大为423 mm［4］。2011年 9月 11—18日，其中，11—13日区内普降暴雨，14—15日小雨，16—17日又逢特大暴雨，直至9月18日上午10点40分，滑坡瞬间启动，发生整体下滑。因此，超强度的降雨是触发石板沟滑坡发生的直接原因。

从滑坡的成因角度上分析，地质因素是滑坡发生的主控因素［5］，主要从以下几个方面进行论述。

(1)地形地貌:原三沟环绕的地形特征致使斜坡两侧排水不畅。在极端状态下，高强度降雨使斜坡短时间内达到超饱水状态，致使斜坡凹槽处产生超强的静水压力和浮托力，形成巨大的“承压水盆”［6］，为滑坡的发生提供了强大的动力条件，其作用示意图见图8。

图8 三沟环绕地形特征及“承压水盆”作用示意图Fig.8 Terrain of triple ditches surrounded and schematic diagram of the action of pressured basin

(2)地质构造:该滑坡位于新华向斜北翼，受向斜影响岩层受力产生弯曲变形。岩层弯曲时一方面在岩层内部产生较多的劈理，另一方面在软硬岩接触带处产生层间错动(层间剪切)，降低了层面抗剪强度［7］。在地下水的作用下，原生节理裂隙发育成深大节理裂隙面，岩体被软弱层面(或层间剪切带)和节理裂隙切割成层状块裂岩体，易解体破坏。可见，基岩构造节理及风化裂隙的发育为后续地下水的入渗赋存提供了空间条件。

(3)地层岩性:该滑坡基岩为白垩系剑门关组砂泥岩互层，岩体结构为层状块裂岩体。长时间高强度降雨使地下水不断渗入层间错动面或节理裂隙，溶蚀了软弱层中的可溶盐成分，致使软弱层软化或泥化［8］。粉砂质泥岩多成薄层状，在地下水循环交替过程中易软化形成软塑状甚至流塑状的滑带土，为滑坡的滑动提供了滑面条件。

5 滑坡变形演化过程

在充分分析了石板沟滑坡的地质环境、滑坡特征及形成原因等的基础上，进一步探讨其变形演化过程，大致可分为以下4个阶段，详见图9。

(1)基岩斜坡原生节理裂隙充水张开阶段:地下水渗入基岩节理裂隙，岩体在高水头作用下沿主要构造裂隙“撕开”［6］。石板沟滑坡中，原斜坡后缘2组主要节理裂隙 105°∠78°及 140°∠81°充水张开，形成斜坡可进一步变形破坏的潜在拉破裂面，见图9(a)。

(2)初期短距离拉槽起动阶段:地表水持续入渗，斜坡沿附近有效临空面发生滑移破坏，后缘裂缝进一步拉开形成较深大的沟槽［9］。石板沟滑坡中，原斜坡沿2组拉破裂面既发生纵向变形，又发生横向(环切坡向)变形。纵向变形形成后部陡坎，横向变形形成槽谷，见图9(b)。

图9 石板沟滑坡变形演化过程示意图Fig.9 Diagrams of the deformation evolution of Shibangou landslide

(3)中期槽谷缓慢扩张阶段:后缘沟槽的形成，为斜坡提供较大的汇水面积。在长期的风化、剥蚀、搬运等地质作用及人类工程活动的作用下，斜坡后缘及侧面槽谷缓慢持续扩张，形成小河沟，见图9(c)。

(4)后期槽谷充水剧烈滑移阶段:长时间的强降雨致使排水不畅、滑带土软化，斜坡在两侧支沟水流浮托力及后缘凹槽超强的静水压力作用下瞬间启动，发生剧烈滑移，见图9(d)。

可见，石板沟滑坡原斜坡后缘的陡坎及冲沟是由原生节理裂隙经过充水张开、拉槽、槽谷扩张等过程形成的。斜坡变形使斜坡地形地貌发生改变，顺向变形形成后部陡坎及阶梯状坡面，横向变形形成环向冲沟［10］，最终形成了三沟环绕及阶梯状缓倾坡的地形地貌特征。

6 结论与建议

综上所述，斜坡后缘原深大节理裂隙对滑坡后侧冲沟(石板沟)的发育具有控制性作用。原三沟环绕的地形特征为滑坡形成提供了巨大的汇水条件，超强度降雨引起斜坡所蕴藏的高势能、极高的静水压力、浮托力以及滑带土的液化，是致使石板沟滑坡高速滑动的主要原因。石板沟滑坡的演化过程大致经历基岩斜坡原生节理裂隙充水张开、初期短距离拉槽起动、中期槽谷缓慢扩张、后期槽谷充水剧烈滑移4个阶段。

在南江县甚至整个川东北缓倾红层地区，广泛发育着地质特征类似于石板沟滑坡的单向顺层斜坡。从其发育特征、地质成因及变形演化过程来看，斜坡微地貌和风化卸荷带特征是致使滑坡发生的重要因素。因此，以地质分析为基础，深入研究此类滑坡的诱发机理、演化模式及预警预报机制，在地质调查详查工作中加强对斜坡微地貌及风化卸荷带的调查，对预测预报这类具有隐伏性的顺层基岩滑坡具有重大意义。

［1］南江县气象局决策气象服务中心.［2011］第126期南江县气象信息快报［G］.四川南江:南江县气象局，2011.(Weather Service Center of Meteorological Bureau of Nanjiang County［2011］126，Letters of Meteorological Information［G］.Nanjiang:Nanjiang Bureau of Meteorology，2011.(in Chinese))

［2］南江县国土资源局.南江县沙河镇将营村石板沟滑坡无人机航空影像图(1∶1 000比例尺)［G］.四川南江:南江县国土资源局，2011.(Land and Resources Bureau of Nanjiang County.Aerial Image Map of the Shibangou Landslide in Shahe Town，Nanjiang.(1∶1 000 Scale)［G］.Nanjiang:Land and Resources Bureau of Nanjiang County，2011.(in Chinese))

［3］中国地质科学院探矿工艺研究所.汶川地震灾区南江县地质灾害详细调查报告［R］.成都:中国地质科学院探矿工艺研究所，2010.(Institute of Exploration Technology of CAGS.Detailed Investigation Report of Nanjiang Geological Disasters in the Wenchuan Earthquake［R］.Chengdu:Institute of Exploration Technology of CAGS，2010.(in Chinese))

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