福州永泰旗山滑坡特征及其成因机理

黄国平，叶龙珍，柳侃，黄瑛瑛

（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，赣州 341000）

1 概述

旗山滑坡位于永泰县城东部旗山安置小区后山，2010年5月18日开始，永泰县出现持续性降雨过程，21日巡查人员发现小区后山斜坡出现数条拉张裂缝，坡脚出现小崩塌和鼓胀现象，且有不断扩大趋势，出现较明显的滑坡前兆，滑体潜在方量达60×104m3。旗山安置小区为近年新建小区，共安置600余户3 000多人，小区后山开挖形成高陡边坡，拉张裂缝至坡脚变形区高差达60 m，高差大，一旦滑动，危及小区安全，后果不堪设想。滑坡重大险情引起了省、市领导乃至国务院相关领导的高度重视，启动了Ⅰ级应急响应，迅速转移了受威胁的群众，并及时对滑坡采取应急措施。23日，大型机械进场作业，开展削坡减载措施，同时，实行24 h加密巡查、监测，应急卸方11×104m3，大大缓解了滑坡隐患威胁［1]。随后，对滑坡进行了勘察、设计及深部位移监测工作［2]。

2 地质环境条件

滑坡区位于侵蚀剥蚀高丘陵位于河流阶地的结合部位，山脉主要呈北东－南西向，地势起伏较大，顶底高程27.5 m（大樟溪东风电站坝面）～438.2 m（旗山尾），相对高差一般大于150 m，最大相对高差达400 m，自然坡度一般25°～35°，局部大于50°。

旗山滑坡位于北东－南西向山梁的山嘴，顶底相对高差30～70 m，自然坡度20°～30°，局部大于40°。山前为河流阶地，坡度10°～15°。旗山小区建设时，对山嘴进行了开挖，形成高陡人工切坡，切坡宽约100 m，高50～60 m，坡度35°～60°，坡面呈不规则状，凹凸不平，局部开挖成台阶，台阶高6～10 m不等，台阶间平台宽3～4 m，未采取支护措施（图1、图2）。

滑坡区地层简单，除大樟溪沿岸及其支流为第四系冲洪积外，大部分区域为白垩系下统黄坑组下段（K1h1）灰白色－紫灰色厚层状凝灰质砂砾岩、角砾岩夹晶屑凝灰岩，岩层产状：NE75°／SE∠30°～45°，与人工切坡呈斜交。

图1 应急卸载前滑坡地形

滑坡位于向斜构造的右翼（西北翼），向斜轴向北东－南西走向，两翼地层为白垩系下统黄坑组下段（K1h1）灰白色－紫灰色厚层状凝灰质砂砾岩、角砾岩夹晶屑凝灰岩，轴部由后期侵入的碱长花岗斑岩组成。岩层产状：西北翼135°～160°∠30°～45°，东南翼290°～340°∠20°～40°。滑坡前缘为右行平移断层（大樟溪在此产生近90°的拐弯），断层走向南北向，东盘向南移，西盘向北移［3－4]。受向斜构造及平移断层的作用，岩层节理裂隙发育，岩石多呈碎裂状－碎块状（图3）。

图2 应急卸载后滑坡地形

图3 滑坡场地地质图

地下水类型主要为基岩裂隙水，含水层上部含风化裂隙水，下部含网状或脉状裂隙水。滑坡区见有3处泉水出露（图4），流量1.0～5.0 l／min（雨季），流量明显受降雨控制，一般情况下水量较小。场地地下水主要接受大气降水及后侧山体的侧向补给，向南侧大樟溪排泄。

图4 坡脚接触带泉水

3 滑坡基本特征

滑坡经过2010年5月大暴雨与2011年8月底9月初台风暴雨作用，滑体前、后缘及左右翼出现较明显的变形迹象，其中后缘拉张裂缝与两翼出现的剪切裂缝组成滑坡周界轮廓。滑坡平面呈喇叭形，剖面上呈叠瓦状分布，主轴长约165 m，前缘宽约175 m，平均宽约145 m，滑坡面积约2.4×104m2，滑体最大厚度约33 m，最小厚度15 m，平均厚度约25 m，体积约60×104m3，其中已经卸载约11×104m3，潜在方量49×104m3，主滑方向270°。滑体表层为残坡积含碎石粘性土，其下为碎块状－碎裂状强风化砾岩、砂砾岩和砂岩。滑坡后缘深切，后缘壁陡直，切穿锁固段［5]——巨厚层－厚层状砾岩、砂砾岩和砂岩层后，进入凝灰岩夹层，滑带（面）位于凝灰岩风化软弱夹层之中，倾角15°～25°。滑床主要为碎裂状－镶嵌状强风化砾岩、砂砾岩和砂岩（图5、图6）。

图5 永泰旗山滑坡平面图

滑坡后缘最早在高程170 m附近出现拉张裂缝，延伸长40～60 m，宽度一般20～30 cm，最大宽度达40 cm，可见深度1～3 m，前后下错明显，局部下错高差达50 cm，裂面陡立（图7）。应急卸载后，在标高170～165 m之间又发育2条拉张裂缝，呈弧形，宽5～15 cm，延伸长度约15 m，缝壁陡立，可见深度0.3 m，未见明显下错。2011年8月底遭遇强台风“南玛都”袭击后，标高170～165 m之间2条拉张裂缝有轻微加宽，延伸长度增加约10 m，并在标高171 m处新发育一条拉张裂缝，弧形，延伸长约25 m，宽约5 mm，裂面新鲜，未见明显下错。

滑体中部见多条横展式下错裂缝，剖面上呈迭瓦状排列。2011年9月7日“南玛都”台风中，标高148～156 m之间出现众多细小拉张裂缝带，裂缝大致呈直线形，断续延伸40～70 m，延伸方向与滑坡主轴基本垂直，宽2～10 mm，裂面新鲜。滑体左翼高程139～149 m间，发育一条北北东向的剪切裂缝，延伸长约60 m，裂缝宽3～5 cm，可视深度20～40 cm。

图6 永泰旗山滑坡工程地质剖面示意图

图7 应急卸载前滑坡后缘拉裂下错

滑坡前缘高陡临空，由于应力集中，坡面出现多处岩石沿着节理裂隙面剥落、掉块现象，右翼前缘还发育一小滑坡，主轴长30 m，宽约30 m，后缘下错20～30 cm，前缘见鼓胀现象，体积约3 000 m3。坡脚局部受阻后岩石出现鼓胀现象和鼓胀裂缝，坡脚混凝土挡墙出现细小裂缝，房后水泥地面开裂并稍有隆起。遭遇强台风“南玛都”袭击后，坡脚变形加剧，混凝土挡墙出现明显拱出现象，水沟变窄，见片状泉水及多处泉眼出露。

4 滑坡成因机制［6－7]

4.1 地形地貌与人类工程活动

旗山滑坡处于北东－南西向山梁的山嘴，三面临空，相对高差较大，自然坡度较陡，这种三面临空的突出山嘴斜坡稳定性较差。旗山小区建设时，对山嘴前缘进行了开挖，形成高度50～60 m的人工切坡，在未采取有效支护的情况下，坡后缘及坡肩易形成卸荷裂隙，在坡面中下部，长时间应力高度集中，造成岩石应变软化，出现沿节理裂隙面剥落或小崩塌现象。坡脚大规模开挖，进一步破坏了自然斜坡结构与力学平衡，斜坡处于极限平衡状态。

4.2 地质构造与岩土体条件

场地沉降了一套巨厚层－厚层状砾岩、砂砾岩、砂岩夹凝灰岩，岩石软硬相间，受北西－南东地应力作用，岩层发生褶皱，脆性岩层在褶皱过程中产生大量的节理裂隙，形成互相联通的裂隙网络系统，从而形成层状裂隙水；柔性岩层（凝灰岩）则沿层面方向流展，形成相对不透水的隔水层。在向斜轴部发生断裂，后期花岗斑岩沿断裂侵入，一方面使接触带附近岩层发生较明显的硅化现象（接触变质），另一方面在向斜轴部形成阻水岩墙。后期的右旋平移断层把向斜拦腰切断，使截面完全暴露在地表并长期接受风化，由于岩层软硬相间，硬岩层多为硅质胶结或硅化明显，抗风化能力强，地表风化产物多呈碎块状－碎裂状；而软岩层多为夹层，强度较低，抗风化能力差，风化产物多呈土状或砂土状。岩层差异风化明显，结果使岩层的力学性质发生很大变化，凝灰岩风化产物往往形成软弱夹层。旗山滑坡位于向斜构造的左翼，构造影响及风化作用的共同作用，使场地岩层软硬相间，而土状强风化凝灰岩成为滑坡的潜在滑动面（图8）。

图8 滑坡演变图

4.3 强降雨与地下水

降雨是影响及诱发滑坡的主要外界条件。降雨形成的地表水沿坡顶、坡肩的卸荷裂隙入渗，形成静水压力和动水压力，进一步使裂隙张开、下切，在切穿巨厚层－厚层状的角砾岩、砂砾岩锁固段后，进入凝灰岩夹层。随着地表水的不断涌入，特别是在受到向斜轴部侵入的花岗斑岩墙阻水后，地下水径流途径突然受阻，在岩墙附近逐渐富集，地下水位迅速抬升。根据勘察资料，地下水位短时间内最大抬升可达7 m以上。地下水位抬升导致土体含水率发生变化，从而引起土体强度衰减。降雨入渗抬高地下水位造成边坡失稳的主要原因有三点［8]：一是在坡体内产生较高的孔隙水压力和动水压力，增加了坡体的下滑力；二是在坡体内产生地下水浮力，降低了坡体自重所产生的岩土抗滑摩阻力；三是雨水入渗，引起强风化凝灰岩夹层土体含水率变化，从而对该夹层土体软化和水解，降低了岩土的抗剪强度，形成软弱夹层，促使坡体滑动。

2010年5月中下旬的持续强降雨，过程降雨量达100 mm以上。2011年8月底强台风“南玛都”带来的强降雨达到200 mm以上。两次强降雨对滑坡造成了较大影响，根据深部位移监测资料［9－10]，滑坡对两次强降雨后表现出明显的位移现象，最大位移达到100.6 mm。降雨过后，滑坡基本处于稳定状态，深部位移基本处于停止状态。上述表明，滑坡区地下水对降雨反应敏感，动态变化剧烈，就地补给就地排泄，含水层内储存地下水的能力有限，从坡脚及坡面（接触带附近）的泉水就可以看出，泉水流量随季节变化很大。一般情况下，坡脚泉水能正常排泄坡体中的地下水，保持地下水位的稳定，特大暴雨及持续强降雨情况下，受泉眼排水量的限制，地下水位迅速上升，从而软化土体，形成软弱滑动带。

5 结论

旗山滑坡是典型的由人类工程活动引起、强降雨诱发的工程滑坡。滑坡平面呈喇叭形，剖面成叠瓦状，潜在方量约60×104m3，危及旗山小区600余户约3 000人生命财产安全。

滑坡位于大樟溪的左岸，突出山嘴的前缘，旗山小区建设大规模开挖形成高陡人工边坡，在强降雨作用下诱发斜坡失稳变形现象。强降雨产生的地表水沿卸荷裂隙入渗，在边坡中上部产生拉张裂缝，裂缝切穿滑坡锁固段后，进入软弱夹层，形成潜在的滑动面。因此，滑坡表现出推移－牵引式复式滑坡特征。

厚层状的砾岩、砂砾岩、砂岩夹相对软弱的凝灰岩是滑坡产生的物质基础。向斜褶皱运动产生的构造裂隙及后期花岗斑岩的侵入使得脆性岩层呈现出碎裂－镶嵌结构。右旋平移断层对向斜拦腰错断推移，形成相对高差较大的临空面，差异风化使斜坡面形成软硬相间的坡面。小区建设对坡脚的开挖，形成高陡临空面，为坡肩、坡顶卸荷裂隙的发育提供了条件。

降雨是滑坡的主要触发因素，深部位移监测表明滑坡对强降雨入渗敏感。

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