平推式滑坡形成条件与防治措施

肖建国，罗永康，贾志宏，陈　璐，罗　鸿

平推式滑坡形成条件与防治措施

肖建国1，罗永康1，贾志宏1，陈璐2，罗鸿3

（1.成都市地质环境监测站，成都 610041；2.成都市天府新区国土房管局，成都 610500；3.四川省地质环境监测总站，成都 610500）

通过地质调查发现，成都同时发育有单级和多级式平推式滑坡，其规模匀属中型或大型。以成都市3个典型平推式滑坡为例，通过分析总结，得出其临空条件、地层岩性、降雨和控水条件是平推式滑坡形成的基本条件，结合实际，提出了防治措施。

平推式滑坡；形成机制；防治措施；成都市

由于特殊的地质环境，四川盆地发育的滑坡多为近水平推移［1］。例如四川省宣汉县天台乡滑坡［2］、泸州市纳溪区金山坡滑坡［3］、南江县兴马中学滑坡和大河中学滑坡［4］等，被称作平推式滑坡。

张倬元等［5，6］于1981年首先提出平推式滑坡的概念，这类滑坡主要发生于滑移-压致拉裂和塑流-拉裂变形体，是由滑坡后缘静水压力和滑面托浮力共同作用的结果，通过力学计算可得到了滑坡的启动水头。M. Matjaz （2004年）等［7］对斯洛文尼亚Stoze斜坡的两个平推式滑坡进行了研究，发现持续降雨引起的高承压水是滑坡的诱因。范宣梅（2006年）等［8］对四川省宣汉县天台乡特大型滑坡进行了研究，引入了多级式平推式滑坡的概念并分析了这种滑坡的演化过程。许强（2010年）等［5］通过对四川省南江县兴马中学滑坡和大河中学滑坡的形成机理的研究发现，上覆近水平巨厚层砂岩与下伏薄层泥岩构成的陡崖和平行于坡面的长大陡倾结构面是平推式滑坡的一种典型斜坡结构特征，同时还提出了排水、抗滑工程是这类滑坡的有效治理措施。赵勇（2013年）等［9］应用最小二乘法回归分析方法对平推式滑坡进行了统计分析，得到了滑坡启动的临界水头，并与力学推导的结果作对比，发现力学推导的计算公式更符合已有滑坡的实际情况。赵权利（2013年）等［10］推导了承压水的作用范围，并将其与后缘静水压力沿滑面法向的分力一起引进计算公式，修正了平推式滑坡的启动水头计算公式。郭晓光（2013年）［11］对中江县冯店垮梁子滑坡进行勘查和物理模拟试验，发现多级平推式滑坡存在牵引后退式和推动前进式两种不同启动和运动模式。

成都市分布有大量的软硬互层岩层，具有推式滑坡形成的地质条件，并且已发生多处平推式滑坡。

图2　1－1'剖面图

1　成都市平推式滑坡实例

1.1都江堰五里坡滑坡

2013年7月10日，受日降水量大于100mm的强降雨作用下，都江堰市西面的中兴镇三溪村1组石孟江河右岸五里坡发生滑坡并产生泥石流，造成了严重的损失。

五里坡滑坡平面形态呈北小南大的不规则梯形（图1），前缘剪出口为斜坡近坡脚处的陡立岩壁，标高898m，滑坡后缘沿青城山景区武术馆一侧的山脊向慈云阁-招魂亭和后缘张拉裂缝为界，标高为1 100m ，相对高差 200m，滑坡右侧以原五里坡岸坡出露的岩壁为界，滑坡左侧边界至山脊处，滑坡宽度达460m，纵向长约460m，面积约1.61×105m2，主滑方向向北，体积为3×106m3，属大型滑坡。

滑体物质为第四系含碎石粉质粘土和白垩系灌口组（Kg）泥质粉砂岩，岩层产状为110∠10°（图2）。滑坡南西面顶部已有高约30～50m的陡直后缘壁。滑坡启动前，滑坡后壁处形成了宽约30m，并被泥质补填的裂缝，为降雨下渗提供了通道（图3）。

图3　五里坡滑坡后缘拉裂

图4　狮子山滑坡全貌

后缘拉裂两侧均被岩体或堆积层堵塞，形成封闭的储水空间。在暴雨过程中，滑坡后缘积水形成静水压力，滑坡体在静水压力作用下发生滑动。后缘拉裂附近的武术馆端堆积体在水压力作用下发生下滑，并演变成泥石流灾害。

1.2新津狮子山滑坡

狮子山滑坡位于新津县梨花溪风景区梨花村8组及罗山村1组，地理坐标N 30°22′22.49″E 103°48′48.82″。斜坡为顺层岩质斜坡，岩性为砖红色泥岩，倾角约10°。2010年该斜坡后缘发育长约100m横向拉裂缝，裂缝宽约1m，深度1m左右。在2013年8月7日暴雨后，滑坡体发生整体滑移，在斜坡后缘形成多级横向拉陷槽或拉裂缝（图4、图5、图6），最大拉裂缝长150m，裂缝顶面宽度15m，底面宽度2～3m，深度约20m。滑坡纵长200m，宽150m，滑体厚度20m，滑坡体方量约6×105m3，属中型岩质滑坡。

图5　狮子山滑坡后缘多级拉裂缝

图6　狮子山滑坡剖面示意图

图7　青龙寺滑坡后缘拉裂缝

1.3彭州市青龙寺滑坡

青龙寺滑坡位于彭州市丽春镇塔子村7组，地理坐标N 30°58′51.7″，E 103°47′36.1″。坡体为顺层岩质斜坡，岩性为白垩系厚层状砂岩、砂质泥岩互层，倾角约5°。目前滑坡处于变形阶段，后缘发育若干条走向相互平行的拉裂缝，其中最大裂缝宽30cm，深度不可见，如图7所示。滑坡前缘出露基岩，并伴有地水渗出。滑坡纵长200m，宽100m，厚度约10m，方量约1.4×105m3，属中型岩质滑坡。

图8　单级平推式滑坡形成过程示意图

2　平推式滑坡的形成机制

根据破坏形态，平推式滑坡可以分为单级平推式滑坡和多级平推式滑坡两种类型，主要区别在于拉陷槽的多少。单级平推式滑坡的拉陷槽仅有1个，滑坡体在滑动过程作1个整体滑动，如都江堰五里坡滑坡。而多级平推式滑坡含有两个及以上拉陷槽，滑坡体被拉陷槽分割成两个及以上的块体，如新津县狮子山滑坡和彭州市青龙寺滑坡。

单级滑坡的产生过程主要分为裂缝形成、降雨启动两个阶段［4，12］。平推式滑坡主要产生于软硬岩互层中，软硬岩一般主要分别为泥岩和砂岩。这种岩层组合利于发生塑流—拉裂变形，硬岩在重力作用下挤压下伏软岩，促使软岩产生塑性流动。在塑性流动过程中，软硬岩间的摩擦力带动硬岩向临空方向运动，使硬岩产生拉应力，由此硬岩在后缘形成拉裂缝。此外，地震也可能使斜坡后缘形成裂缝，为平推式滑坡提供流水通道与储水空间，这种情况相比塑流—拉裂变形情况较少见。在降雨启动阶段，强降雨与坡表流水灌入后缘拉裂，促使底部软弱带岩土的C、φ值降低，同时后缘产生较高的水头。在向坡外的后缘静水压力与底部软弱带竖直向上的浮力共同作用下，滑体被推出形成滑坡，如图8所示。滑体滑动过程中，后缘水头立即降底，滑动速度在底部摩擦的作用下逐渐降低，后缘形成深大拉裂缝或拉陷槽。因此，后缘拉裂的水位是平推式滑体启动的关键。王士天［12］通过理论计算得到平推式滑坡的启动水位，如下式所示：

式中：W为滑块单宽重量（t/m）；α为滑移面顺滑动方向倾角；L为滑块底面沿滑动方向长；φ为滑面摩擦角，不虑内聚力C；γw为水的容重。当α =0时，计算公式简化为：

图9　多级平推式滑坡的形成过程示意图

多级滑坡是多个单级滑坡的组合，形成的内在原因是岩体结构面发育，斜坡在塑流-拉裂变形过程中易发育多组拉裂缝，其形成过程如图9所示。在强降雨过程中，塑流-拉裂变形生成的拉裂缝均形成高承压水头。1号滑坡体在静水压力作用下产生单级平推式滑动，而2号及以后的滑坡体由于前后两侧均受到大小基本相同的水平向静水压力的作用，2号及以后的滑坡体不会产生滑动（图9（a））。当1号滑体滑动后，1号滑体后缘裂缝被拉开，2号滑体前部水头陡降（图9（b））。2号滑体在后缘静水压力作用形成与1号滑体一致的滑动（图9（c））。如此，整个斜坡将产生由前缘往后缘逐段发展的由多个滑体构成的滑坡。

3　平推式滑坡的形成条件

基于形成机制分析和已有滑坡结构特征发现，当斜坡结构特征满足特定的地形地貌、坡体结体特征和降雨条件时，平推式滑坡便可能发生。

3.1临空条件

平推式滑坡的主导因素是裂缝中的静水压力而不是滑体本身的重力因素，因而这种滑坡形成的一个关键是需要不少于一定高度的水头。水头底部为构成滑动面的软弱夹层或结面，软弱夹层或结面出露形成了潜在剪出口。由此，临空面需要较大的高度，使滑面所在位置的软弱夹层或结面出露，临空面的总体高差不小于滑坡启动时所需的水头值。

3.2岩性结构特征

在坡体结构中，影响平推式滑坡形成的主要因素主要为岩层产状和岩性条件。

1）岩性，斜坡的典型岩层特征为上覆厚层至巨厚层状硬岩或相对较硬岩层，下伏软弱夹层或结构面。成都平推式滑坡多发育于红层斜坡中，以侏罗系、白垩系和三叠系的紫红色中厚层～巨厚层状砂、泥岩互层为主［4］。其中，滑动面一般为砂泥岩界面或红层中的软弱夹层泥岩。

红层中砂岩作为硬岩，典型特征是脆性强，抗压强度较高，抗拉张应力较弱。泥岩作为典型的软岩，泊松比较高，抗压强度低，遇水后强度在幅度降低，具有显著的流变特性。这说明砂、泥岩强度和变形指标相差大。这种差异性导致岩体内部形成拉应力，最终形成后缘拉裂缝。红层岩体常常发育竖直的1～2组甚至多组节理，这为后缘拉裂缝的形成提供了良好的结构特征。暴雨时，地表水迅速渗入裂隙或拉陷槽。当裂隙或拉陷槽内的水头高度达到临界水头高度时，滑坡体即可产生滑动。

2）岩层产状，岩层呈近水平产出，岩层倾角一般在10°以内。这样的结构特征促使静水压对滑体的作用大于重力对滑体的作用，这导致即使在逆向斜坡中，这样近水平产出的岩质斜坡也可能产生滑坡。

3.3降雨条件

暴雨是诱发多级平推式滑坡的促发因素。前人已得出平推式滑坡的启动水位，但是地质灾害的监测预警中，常用的方法是监测雨量。监测雨量才是判断面域内滑坡形成可能性的关键。

许强（2010年）［5］对四川盆地几次强降雨诱发群发性滑坡进行了统计，结果表明，平推式滑坡的日降雨强度一般应达到100 mm，累计降雨强度一般不应小于200 mm。

3.4控水条件

控水条件主要是指坡体发育的裂缝是否利于后缘拉裂储水。此条件需要坡体表层结构面具有一定的张开度，但两侧应基本处于封闭状态；或张开裂缝被碎块石土局部充填后，留下了囊状储水空间。如果岩体内结构面不张开，或结构面太发育，尤其是存在垂直于坡面的张开结构面，将失去其储水条件，平推式滑坡力学条件中的后缘静水压力和底部扬压力均不能形成。

综合上文分析，临空条件、地层岩性、降雨和控水条件条件构成了平推式滑坡的基本条件。

图10　平推式滑坡特征地层分布图

4　成都市产生平推式滑坡的防治建议

根据成都市的地质环境特征可知，成都市的山区主要集中于四川盆地与山区的交接带，这里受河流切割强烈，地形起伏大，为滑坡提供了地形条件。根据区域地质资料，成都市广泛分布着白垩系、侏罗系和三叠系的紫红色砂岩、泥岩，面积可达4000km2，占全市面积33%，其分布特征如图10所示。这种紫红色砂岩、泥岩构成了软硬岩层体系，可产生上覆硬岩下伏软岩的典型岩层结构，为平推式滑坡的形成提供了地层因素。成都这些特征区域仍有可能发生平推式滑坡，具体还需要看岩层是否呈近水平产出（≤10°）。成都山区受构照影响较大，岩层产状变化大，特征地层区均需要引起重视，做好排查和防治措施。

根据平推式滑坡的形成条件可知，平推式滑坡的防治措施主要为两方面：预防和治理工程。降雨是平推式滑坡的诱发因素，静水压力是平推式滑坡形成的力学条件，因此在滑坡治理中，截水和排水是治理平推式滑坡最有效的方法。具体方法为：①填埋后缘拉裂缝；②在后缘修建截水沟防止坡表流水进入滑坡体；③在滑动面附近钻挖泄水孔将坡体内水体排出，防止静水压力的形成。其次，抗滑工程可阻止滑体在下伏软层蠕变或静水压力作用下产生的滑动，从而防止后缘拉裂的变大和保护前缘建筑。具体方法为：①前缘修筑抗滑桩，在滑体前缘形成抗滑力；②对于厚度不大的滑体可打锚杆，在坡内形成抗滑力。平推式滑坡往往为中型或大型滑坡，治理措施所需的费用较高，也可采取监测预警或避让搬迁的预防措施。

5　结论

1）平推式滑坡体坡可能会产生多条拉裂缝，形成多级式平推式滑坡，在调查潜在平推式滑坡时，还需对后缘拉裂向坡后的一定范围作调查，以防因遗漏其它拉裂缝而把滑坡的危险区范围界定小了。

2）临空条件、地层岩性、降雨条件和控水条件构成了平推式滑坡的基本条件。

3）降雨是平推式滑坡的触发因素，为滑坡的形成提供了力学条件。因此，平推式滑坡的防治首要任务就是截水和排水，其次为设置抗滑工程。

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Forming Conditions and Control of Translational Gliding Landslide

XIAO Jian-guo1LUO Yong-kang1JIA Zhi-hong1CHEN Lu2LUO Hong3
（1- Chengdu Geological Environmental Monitoring Station， Chengdu 610041； 2- The Bureau of Land and Resources， Tianfu New District， Chengdu， Chengdu 610500； 3- Sichuan Geological Environmental Monitoring Station， Chengdu 610500）

The geological survey shows that single and multi-stage translational gliding landslides on a medium or huge scale are developed within the boundaries of Chengdu. This paper has a discussion on their shape， lithology， rainfall characteristic， storage condition and genetic mechanism by 3 examples of typical translational gliding landslides and puts forward some control measures.

translational gliding landslide； genetic mechanism； primary conditions of occurrence； control measure； Chengdu City，

P642.22

A

1006-0995（2015）04-0596-05

10.3969/j.issn.1006-0995.2015.04.028

2015-02-25

肖建国（1986-），男，四川新都人，助理工程师，硕士研究生，从事地质灾害防治、岩石力学与土力学