明溪烽林场滑坡形成机理及防治措施

黄国平，柳 侃，叶龙珍

（1.福建省地质灾害重点实验室，福州350002；2.江西省赣南地质调查大队，江西赣州341000）

明溪烽林场滑坡形成机理及防治措施

黄国平1，2，柳 侃1，叶龙珍1

（1.福建省地质灾害重点实验室，福州350002；2.江西省赣南地质调查大队，江西赣州341000）

明溪烽林场滑坡是福建省少见的缓倾角土质滑坡，滑坡位于丘陵小盆地的腹地，处于沉积碎屑岩与侵入岩接触带上，场地坡度较平缓，作为烽林场建设用地后，对场地进行了全面改造，在强降雨作用下诱发滑坡.后缘大量弃土堆载、前缘过度开挖为滑坡形成创造了良好的条件，接触带附近常年地下水排泄区沉积了厚度较大的有机质土隔水层，地下水具有承压性质，在强降雨作用下，后缘填土在自重及静水压力作用下失稳变形，并向中部及前缘产生强大的推力，中、前缘土体在推力及地下扬压力水顶托下，产生鼓胀变形，形成较明显的推移式滑坡特征.分析了滑坡变形特征，对滑坡成因及形成机理进行了探讨，在此基础上，提出科学合理的治理工程措施，治理工程完成近3年来，取得了良好的效果.

滑坡；特征及成因机理；防治措施；三明市明溪县

0 引言

明溪烽林场滑坡位于三明市明溪县瀚仙镇石珩村丘陵山坳中，该场地为烽林分公司工业雷管生产线安全技术改造工程的建设用地.工程在施工过程中对场地进行了开挖整平，局部形成人工切坡.2010年6月下旬，场地后坡出现弧形下错，前

缘地面拱起，场地中在建厂房开始产生变形，出现较为明显的滑坡特征，工程建设被迫停止.滑坡主轴长250 m，前后缘相对高差35 m，平均坡度8°左右，在如此平缓的坡度条件下产生滑坡，实属罕见.

国内相关类型滑坡也不多见，黄润秋、范宣梅、俞伯汀、成国文、路为、王建锋、谢东明、顾成壮等[1-8]研究了“平推式”滑坡的形成机制或破坏特征，兰恒星、周成虎等[9]研究了瞬时孔隙水压力作用下的降雨滑坡稳定性响应问题，赖小玲、叶为民等[10]研究了滑坡滑带土非饱和蠕变特性.上述学者的研究提供了有益的参考资料，不过他们多是基于层状岩质缓倾角边坡或者通过室内模拟试验研究平推式滑坡形成机制或破坏机理，对于缓倾角土质滑坡的研究缺乏实例.烽林场滑坡位于侵入岩与沉积碎屑岩的接触带上，特殊的岩土体组合和独特的水文地质特征，形成了该滑坡独特的变形破坏特征，文中通过分析该缓倾角土质滑坡的形成机理以及采取的有效工程防治措施，为相关类型滑坡提供有益的经验借鉴.

1 地质环境条件

场地周边属剥蚀丘陵地貌，总体地势是东高西低，山顶标高一般350~450 m，个别山头得到500 m以上，山顶浑圆，山脊平缓圆润，相对高差60~90 m，最大相对高差280 m，自然坡度一般15°~ 25°.沟谷发育，主要沟谷呈北东-南西向，为“U”型谷，沟底平缓开阔，形似一个口朝西的唢呐.滑坡区微地貌为平缓的山间小盆地，南北宽约370 m，东西长约450 m，三面环山，开口朝西，左右两侧为小溪沟，右侧溪沟为常年流水溪沟，溪沟中上部冲沟发育（图1）.滑坡区被征为烽林分公司工业雷管生产线安全技术改造工程的建设用地后，为适应厂区规划要求，对场地进行了较大改造，在东侧形成人工填土边坡（滑坡后缘），宽度约210 m，高度7~ 9 m，坡度65°.

图1 滑坡区地形地质图

场地位于沉积碎屑岩与侵入岩的接触部位，接触带大致呈东西走向，北边主要地层岩性为侏罗系漳平组下段（Jz1）灰白色厚层状长石石英砂岩、粉砂岩，灰褐色、灰黑色泥页岩，地层产状为NE48°/NW∠30°~45°；南边侵入岩为晚侏罗世古竹超单元钨督坑单元（J3W）肉红色似斑状中粗粒钾长花岗岩（见图1）.沟谷中分布第四系冲洪积层（Q4a1-pl）.

根据滑坡勘察，场地岩土体自上而下可分为[11]：素填土①，位于滑坡后缘，厚度0.5 m；粉土②，位于滑坡左右两翼冲沟前缘，厚度2.3 m；砾石③，位于滑坡左翼冲沟前缘，厚度约4.8 m；有机质土④（图2），位于滑坡前缘，厚度3.3 m；泥岩残坡积土⑤，分布于滑坡右翼中上部，厚度3.5 m；花岗岩残坡积土⑥，位于滑坡左翼中上部，厚度1~2 m；全风

化泥岩⑦，位于滑坡右翼，厚度9 m；全风化花岗岩⑧，位于滑坡左翼，厚度2~12 m；强风化泥岩⑨；强风化花岗岩⑩.

滑坡处于侏罗系沉积碎屑岩与燕山期侵入岩的接触带部位，地表泉水发育，滑坡前缘分布一层有机质土，厚度3~11 m，为沼泽沉积产物，说明该处常年积水，为地下水排泄区域.根据场地仰斜排水孔排泄量估算，水量达800 m3/d左右，地下水较丰富，局部地下水具有承压性质（图3）.地下水主要赋存在基岩裂隙及风化裂隙中，主要补给来源为大气降水、冲沟水及上部含水层补给.

图2 有机质土

图3 滑体钻孔承压水

2 滑坡特征

滑坡主轴长约230 m，前缘宽约260 m，前后缘高差约35 m，滑坡面积约58650 m2，滑体平均厚度约为13 m，潜在体积76万m3，主滑方向近正西向（见图4）.

滑坡后缘位于人工切坡标高348~350 m平台外侧，呈弧形开裂下错，裂缝延伸至左右两侧的冲沟中消失，延伸长约250 m，总体走向NW345°，下错约2~3.5 m，错缝宽15~20 cm，后缘壁55°~65°，见有明显擦痕.滑坡前缘地面呈不规则条带状拱起，长约90 m，平均宽约30 m，面积约2700 m3，拱起高度20~50 cm，建设中的建筑物墙体出现开裂、框架柱向前倾斜现象（见图5）.滑体主要为残坡积粘性土（前缘为第四系有机质土）.滑面位于残积层与全风化界面，局部切穿全风化，滑面后缘较陡，坡度30°~40°，中前部较缓，坡度仅8°~10°.从滑坡变形特征上分析，属推移式滑坡.

图4 滑坡剖面示意图

图5 滑坡水文地质概化模型

3 滑坡成因机制

1）地形地貌与人工切坡．滑坡区周边为丘陵山坡环绕，西南边有一狭长出口.盆地地势东高西低，形成由东向西倾斜的缓坡面，坡度8°~15°，左右两侧（南北侧）因冲沟影响，盆地中部微向南北两侧倾斜.拟建场地归属烽林场后，为适应建厂设计需要，对场地进行了较大改造，在盆地底部采取了挖高填低整平处理，依据微地貌分2~3个大平台，每个台阶高5~12 m，坡度50°~70°，为滑坡变形提供了临空条件.在盆地东缘突出的山嘴进行了开挖造地（作为存放易燃易爆产品的库房），开挖残坡积土及全风化花岗岩土方绝大部分堆放于挖方台阶的外侧，由此在盆地东侧边缘形成一条宽度约210 m，纵深15~30 m，高度7~9 m，坡度约65°的人工填土边坡，堆载方量达3.5~4.0万m3.这种后缘大量填方堆载、前缘挖方卸载现象为滑坡提供了良好的外部条件[12].

2）地质构造与岩土体条件.滑坡位于沉积碎屑岩与花岗岩的接触带[13]，接触带走向与滑坡主轴大体一致，方向255°左右.岩浆在侵入过程中，强大的动能使周边岩石更加破碎，岩浆侵入后形成一堵挡墙，拦截北部沉积碎屑岩中的地下水，促使地下水在接触带排泄.破碎的岩层加上地下水的异常活动，使接触带附近的岩石风化程度比周边岩石高，花岗岩全-强风化厚度一般15~20 m，局部达30 m以上，强烈风化作用，大大降低了原岩土体工程力学性质，在地貌形态上常形成沟谷、小盆地等负地形.滑坡的后缘位于盆地东侧人工填土边坡上，岩土体主要为残积土和全风化花岗岩，填土数量多，厚度大，未经分层压实，土质松散，遇水及易软化变形；滑体中部主要为泥岩及花岗岩残坡积土，土体遇水易软化变形；滑坡前缘位于盆地中、前部，为地下水排泄区，出露地层为一套厚度数米至十数米的有机质土，呈软塑或流塑状，具有流变性质.场地岩土体岩土性质差异很大、分布位置特殊，为滑坡提供了良好的物质条件.

3）强降雨.降雨是影响山坡稳定性及诱发滑坡的最主要外界条件，雨水大量渗入岩土体，增加了岩土体的容重，同时降低了土体的抗剪强度，增大了下滑力，从而诱发场地边坡的变形破坏.场地东边为一条两百多米长的填土边坡，填土方量数万方，未经分层压实的填土遇水后首先软化变形，产生不均匀沉降导致后缘出现弧形开裂，从而产生一股向前挤压的推力，促使滑坡前缘有机质土区域鼓胀变形，形成明显的推移式滑坡.后来，在工程治理期间，填土边坡在降雨作用下再次产生滑动，已施工的锚杆框架梁部分破坏，进一步证明了强降雨对填土边坡的诱发效应.

4）地下水.滑坡区地下水发育，泉流密布.根据前缘仰斜排水孔排水量计算，排水量达800 m3，含水量丰富.主要原因有：首先，从地貌形态看，盆地地形低洼，汇水面积较大（汇水面积约0.9 km2），有利于周边地下水汇集；其次，滑坡左右两侧为常年流水的沟溪，地表水和地下水水力联系密切，雨季地表水补给地下水，旱季地下水反补给地表水；第三，滑坡位于沉积岩和侵入岩的接触带上，后期侵入的花岗岩体成为阻水岩墙，北部沉积碎屑岩含水层裂隙水径流至接触带后被花岗岩体阻止，最后在接触带地势较低洼的盆地中以泉群的形式排泄，形成常年积水的烂泥田或沼泽地，沉降了一层厚度3~14 m的有机质土，土体透水性差，导致下伏的基岩裂隙水局部呈承压水特征.

滑坡中、前缘地势较平缓，除接受后缘滑坡推力外，主要受承压地下水的扬压力“浮托”作用.承

压地下水以垂直于滑面向上的扬压力，减少滑体的正应力.在雨季，滑坡所在后山坡及边侧沟渗透导致滑坡地下水位升高，形成静水压力和扬压力.滑坡后缘大规模未经压实的填土首先对强降雨敏感，当土体含水量充分饱和后，在土体自重及静水压力作用下，填土边坡开始滑动，强大的推力从上部传递到滑坡中前部，滑坡一经启动，滑面强度发生转化为动摩擦强度，强度显著降低，滑坡前缘有机质土产生变形，水头高度下降，滑面上扬压力随之降低，滑坡缓慢制动，待下次水位的再次升高，形成循环的变幅，同时在水位变幅引起滑坡的启动、制动过程中，地下水位的渗流作用，加剧滑带土的软化.其简化地质模型[2]如图5.

图6 钻孔5深部位移监测图

图7 钻孔15深部位移监测图

4 防治措施

1）滑坡稳定性评价.根据现场及室内实验结果、反算值，结合地区经验值确定滑带土物理力学参数指标[14].采用圆弧滑动条分法计算，滑动面参数残坡积粘性土C=3 kPa，φ=7.5°，选择主要剖面（图4）进行滑坡稳定性验算，正常状态下稳定性系数0.91，滑坡处于蠕滑状态，暴雨条件下，滑坡处于滑动状态.

2）综合防治措施.针对烽林场滑坡的主要影响因素及诱发条件，结合场地的建设需求，提出科学合理、经济可行的防治工程措施[15].①排水措施.滑坡处于地下水排泄区，地下水水量丰富，且局部地下水具有承压性质，如何有效排除地下水，是滑坡治理的关键.地下排水工作搞好了，对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：在滑坡后缘设置截排水沟，滑体上设置多条排水沟.对滑体两侧的溪沟，设置明渠排水，采取浆砌块石砌筑，防止地表水入渗.地下排水：主要采取盲沟和仰斜排水孔进行地下排水.盲沟主要设置在泉水出露的接触带，顺着接触带设置两条地下盲沟；同时，在滑坡前缘开挖的边坡上，设置仰斜排水孔.事实证明，地下排水措施有效降低了场地地下水位，承压水水位得到有效降低，地下水对滑坡的“顶托”作用大大减小，达到了预期的降水目的.②碎石桩措施.在滑坡前缘有机质土分布区，采用密集碎石桩措施增强土体承载力和抗剪强度，同时也有利于排除地下水.③预应力锚杆及削坡支挡.在滑体后缘填土边坡坡面，采用预应力锚杆框架梁及植物护坡措施，稳定边坡.在滑坡中、前缘开挖边坡上，采用块石挡墙或钢筋砼支护措施.

3）深部位移监测分析[16].根据场地现状，布置15个钻孔深层土体位移测斜孔，采用航天部生产的CX-06A型测斜仪测试，可测读至0.01 mm，每隔1000 mm采集一组数据，若有异常情况或测试数据变化较大时，可加密监测.受施工影响1～4号测斜孔遭到破坏，其余孔数据正常.从监测数据分析，各孔位移量均较小（在0~10 mm范围内），满足相关规范控制标准，经治理后的滑坡处于较稳定状态（见图6~图9）.治理工程结束后，经过3个水文年周期，特别经历了2012年特大暴雨的侵蚀，治理

工程处于稳定状态，与监测结果一致.

图8 钻孔13深部位移监测图

图9 钻孔8深部位移监测图

5 结论

1）烽林场滑坡形成于平缓山间小盆地中，属福建境内罕见的缓倾角滑面的土质滑坡.

2）滑坡处于沉积岩与侵入岩接触带部位，地下水丰富，且具有承压性质.尽管滑坡的形成与前缘开挖临空、后缘大量填方堆载有直接关系，但滑坡能在长度数百米范围内作近似于水平滑动，与地下水的“顶托”作用密切相关.

3）治理该滑坡成功的关键就是有效地治理地下水，通过地表与地下、浅部与深部相结合的立体治水方案，加上固脚、支挡、格构锚固、植被等综合措施，有效阻止了滑坡进一步活动，监测资料表明，滑坡逐渐趋于稳定状态.

[1]黄润秋．20世纪以来中国的大型滑坡及其发生机制[J]．岩石力学与工程学报，2007，26（3）：433-454．

[2]范宣梅，许强，张倬元，等．平推式滑坡成因机制研究[J]．岩石力学与工程学报，2008，27（增2）：3753-3759．

[3]俞伯汀，孙红月，尚岳全，等．浙江下山滑坡特征及稳定性分析[J]．岩石力学与工程学报，2006，25（增1）：2875-2881．

[4]成国文，李善涛，李晓，等．万州近水平地层区堆积层滑坡成因与变形破坏特征[J]．工程地质学报，2008，16（3）：304－310．

[5]路为，白冰，陈从新．岩质顺层边坡的平面滑移破坏机制分析[J]．岩土力学，2011，32（增2）：204－207．

[6]王建锋，苏爱军，尹先忠，等．三峡库区云阳塞坝“平台式”斜坡变形机理分析[J]．水文地质工程地质，2003（4）：1－6．

[7]谢东明．缓倾角岩层边坡失稳分析与治理[J]．水利技术监督，2004（5）：59－61．

[8]顾成壮，胡卸文，张茂淳，等．强降雨下饱和平滑型滑坡坡体水流运动及其边坡稳定效应分析[J]．岩土力学，2013，34（4）：1075－1081．

[9]兰恒星，周成虎，李焯芬，等．瞬时孔隙水压力作用下的降雨滑坡稳定性响应分析：以香港天然降雨滑坡为例[J]．中国科学(E辑技术科学),2003，33(增刊)：119－136．

[10]赖小玲，叶为民，王世梅．滑坡滑带土非饱和蠕变特性试验研究[J]．岩土工程学报，2012，34（2）：286－293．

[11]福建省地质工程研究院．三明市明溪烽林场滑坡岩土工程勘察报告[R]．福州：福建省地质工程研究院，2010．

[12]王恭先、徐峻龄、刘光代，等．滑坡学与滑坡防治技术[M]．北京：中国铁道出版社，2007．

[13]刘正峰．水文地质手册[M]．北京：银声音像出版社，2010．

[14]GB50330-2013．建筑边坡工程技术规范[S]．

[15]福建省地质工程研究院．三明市明溪烽林场滑坡治理工程施工图设计[R]．福州：福建省地质工程研究院，2010．

[16]福建省地质工程研究院．三明市明溪烽林场滑坡深部位移监测中间报告[R]．福州：福建省地质工程研究院，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

福建省广义地质工作项目（20111201）

黄国平（1965-），男，高级工程师，主要从事地质灾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