大型古滑坡变形原因与机理分析

■林志平

（1.福建省高速公路有限责任公司，福州350001；2.宁德沈海复线宁连高速公路有限公司，宁德352100）

大型古滑坡变形原因与机理分析

■林志平1,2

（1.福建省高速公路有限责任公司，福州350001；2.宁德沈海复线宁连高速公路有限公司，宁德352100）

介绍了福建省高速公路建设中出现的某大型古滑坡变形复活案例，通过对其变形原因和变形机理的分析和研究，发现了坡体变形复活的影响和控制因素，为大型古滑坡的工程治理提供了有力的依据和理论支持。同时，大型古滑坡存在多区、多块、多层等特点，通过对其变形机理的分析，结合工程现场裂缝调绘、深部变形监测、坡体地形地貌分析、工程地质分析等手段，查明了坡体变形破坏模式、变形规模，对其工程治理的可行性、可靠性、合理性及经济性分析具有重要意义。

高速公路古滑坡复活机理分析分区分块

1 滑坡概况

1.1 工程概况

本文所研究的滑坡为福建省高速公路扩建过程中发育发展的一处古滑坡复活工程。该滑坡位于宁德境内飞鸾镇，宁连高速公路飞鸾复合互通I匝道上部。因工程建设需要，在SK9+630～IK0+313.5段开挖原罗宁高速右侧山体形成I匝道。匝道边坡原设计最高约15m，第一级坡率1∶1.0，第二级坡率1∶1.25，采用普通植草防护。I匝道坡顶紧邻G104国道，本古滑坡位于国道上部（图1所示）。

图1 滑坡场区全貌

高速公路建设开挖形成匝道边坡，施工过程中匝道边坡局部发生变形，国道路面、边沟发展形成张开裂缝；后逐步开展坡体深部位移监测，揭示匝道边坡、后部山体深层存在变形位移反映，滑坡变形发展加剧，逐步发展为古滑坡变形复活。根据监测及现场变形裂缝调查分析，总体上该古滑坡体的变形体现为局部复活变形。本滑坡变形体横宽约300m，纵长约300～350m，平均厚度约20m，总体积约200万m3，是一个大型的山体滑坡地质灾害。

2 工程地质概况

2.1 地形地貌

滑坡场区为剥蚀丘陵地貌，天然坡度约15～25°，原地表植被较发育，种植树木等。坡体上见有大量孤石、滚石出露。滑坡场区整体上地形呈圈椅状，上部地形陡峻，中部变缓局部呈缓平台，下部地形较缓。滑坡场区山体顶部较缓，后山基岩出露；右侧（宁德侧）山脊基岩出露，滑坡前缘外（滑舌）凸状，并延伸至海平面（图1所示）。该滑坡场区地形地貌具有典型古滑坡特征。

2.2 地层岩性

滑坡场区上覆主要为残坡积土（Qdl-el），下伏基岩为（γ53）燕山晚期侵入花岗岩及其风化层。岩体岩土层自上而下以此为坡积粘土、坡积碎石（少量）、残积砂质粘性土、全风化花岗岩、砂土状强风化花岗岩、碎块状强风化花岗岩（少量）和微风化花岗岩（基岩）（特征断面如图2所示）。

古滑动带埋深较大约为33.3m，带内岩芯呈砾石状，铁锰化强烈，该古滑带位于砂土状强风化层底面。古滑坡带岩性呈黑色，岩芯呈砾石状，铁锰化强烈，岩质松散，手掰易碎，含少量腐植物。

2.3 地质构造

滑坡场区内未见区域断裂构造带或活动性断层，但沿线零星发育次级构造破碎带或节理密集带，局部为后期脉岩侵入充填，如闪长玢岩、石英岩岩脉等，导致场区的岩土层均匀性差，岩性接触带处岩体一般更破碎且风化较强，总体上对工程影响较小。

图2 典型地质断面

2.4 气候气象与水文地质

滑坡场区属于亚热带海洋性季风气候，年均降雨量1342.5mm，主要集中在3～9月。7～9月常有台风影响，台风来临或发生短历时强降雨、暴涨陡落。场区内多条小型冲沟季节性有流水，区内发育地下水主要为坡残积风化层孔隙水和基岩裂隙水，水量较为丰富。其中，坡残积层孔隙水主要分布于松散坡残积土中，为上层滞水，主要接受大气降水补给，顺地形排泄，此类水降雨后地下水垂直径流速度较快，并在相对隔水的基岩顶面汇集，为微承压水，基岩裂隙水主要赋存于深部基岩裂隙及构造带中，以构造破碎带相对富水。

3 滑坡病害原因分析

3.1 脆弱的地质基础

(1)古滑坡体：滑坡为一古滑坡体的变形复活。其滑坡深度较厚，由于老滑动面（或滑动带）的存在，滑动面区域岩体强度指标较低，且滑动面附件受地下水渗流等因素的影响，古滑体易沿老滑动面（或滑动带）发生变形破坏。

(2)地质构造：坡体不规则岩脉发育，致使场区岩土层均匀性差，岩性接触带处岩体破碎且风化强。地质构造的作用是造成古滑坡变形的内因之一。

(3)工程地质：滑坡场区主要地层以坡残积层、全风化层及砂土状强风化层的花岗岩为主，风化层厚度较大（滑坡中部风化层深度约为30m～40m），下覆弱风化的花岗岩地层，岩体差异风化大，局部区域含碎块状强风化层，较薄，该场区地层结构为滑坡滑动面的形成变形提供了工程地质基础，深层的岩体差异风化界面，为滑坡的潜在深层滑动面。工程地质条件较差为该滑坡变形的主要内因之一。

(4)岩体性质：场区的坡残积层、全风化层及砂土状强风化层的花岗岩，遇水极易软化，饱水后极松软，呈软-可塑状地下水对其力学指标影响明显；坡残积层、全风化层岩体松散，降雨后土层入渗性好（砂质土），接受地表水补给能力强，持水能力强，故大气降水对其形成良好的地下水补给；同时，坡体中孤、滚石、碎块石含量较多，瓦解了坡体的完整性，进一步加剧了坡体地表水的入渗和地下水的渗透，使坡体在降雨、重力等外因作用下易滑动变形。场区松散地层结构为古滑坡的受降雨影响的主要工程地质基础。岩体强度指标较低，受外界影响较大，为该滑坡变形的主要内因之一。

3.2 丰富的地下水作用

场区大部分区域地下水埋深较浅，地下水丰富，受季节影响较为明显；坡体内多处泉眼出露，常年流水；地表局部区域渗水，坡体潮湿。滑坡场区岩体受地下水作用，加剧岩土体岩体结构的变化，并降低岩体力学指标。为该古滑坡变形的主要外因之一。

3.3 大气降雨影响

滑坡场区范围面积大，整体呈圈椅状，坡体上部较陡，中部发育台地，下部场区相对较缓，场区发育2道冲沟，场区整体为汇水地形，汇水面积大。受大气降雨影响，地表水入渗坡体，延地下水系渗流，致使深厚的风化地层饱水软化，降低岩体力学强度指标，同时土体自重增加，致使该滑坡变形，加剧滑坡变形发展，最后形成土体变形失稳。大气降雨是造成该古滑坡体变形的主要外因之一。3.4路堑边坡开挖扰动

高速公路建设造成小量开挖滑坡前缘坡体，形成最高约16m的临空面，削弱了自然坡体的前缘支撑，降低了坡体前部的抗滑力，改变原有山体的整体应力平衡，致使滑坡变形。人工活动为引起古滑坡变形外因之一。

4 滑坡变形复活机理分析

4.1 坡体结构类型

坡体主要地层以坡残积层、全风化层及砂土状强风化层的花岗岩为主，风化层厚度较大，该滑坡主要变形破坏区域位于全风化-砂土状强风化地层，其破坏受地质构造结构面控制较小，主要受其坡体应用分布、变化及土体强度控制，可近似视为为类均质体结构，故其为类均质体结构滑坡，其滑动面分区段呈圆弧状。

4.2 滑坡变形发展阶段

滑坡地表位移和深部位移监测数据表明该滑坡已发生明显变形，但滑坡体内及滑坡后缘未见明显的拉张裂缝，同时结合滑坡区内工程地质条件复杂，岩层风化深度大、差异分化明显，且土体孔隙率大、岩层含大量孤石，地表汇水面积较大，地下水发育，对滑坡稳定发挥不利作用，该滑坡目前整体稳定性差，局部处在不稳定状态。综合以上情况分析，该滑坡目前处于局部失稳的蠕动挤压阶段，且滑坡呈发展趋势。同时该滑坡区域内分布有沈海高速、沈海复线两条高速公路以及G104国道，为沿海南北交通的大动脉，该滑坡若发生古滑坡的整体复活，将严重危害和威胁公路畅通和交通安全，对该滑坡的工程治理则尤为重要。

4.3 滑坡变形块体分析

结合滑坡场区现场踏勘调查，坡体区域微地形地貌分析，场区冲沟发育，地下水、泉眼出露，工程钻孔勘察局部区域漏浆严重等分析，该滑坡场区坡体结构复杂、地下水十分丰富，此类大型山体滑坡一般具有多级多块的滑移特点与形态特征。现阶段滑坡体内裂缝发育有限，结合滑坡深部位移监测数据分析其变形深度、变形发展趋势，综合对其进行滑坡分区分块。该滑坡分区分块具体如图3所示，自下而上大致可以分为三个区域（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ区）及三个独立局部变形区域A、B、C。

Ⅰ区位于滑坡主体部分，主要集中在滑坡的中部及下部区域。根据局部监测变形曲线分析，Ⅰ区滑体内可再分为2个小区域及2个局部区域，分别为Ⅰ—1、Ⅰ—2两个小的独立滑体区域，主要表现为浅层滑动变形和局部独立区域变形；其中Ⅰ—1滑体内结合监测数据及地表变形反映，可再分为Ⅰ—1—1、Ⅰ—1—2两个局部变形区域，该区域主要表现为局部的滑动变形特征。

Ⅱ区为滑坡的整体部分。其滑坡变形范围主要为：滑坡上部局部基岩出露，且后缘分布下错台坎地貌，分析其滑坡后缘位于下错台坎附近；滑坡右侧界（宁德方向）受右侧山脊控制，该山脊为微风化基岩出露，山脊陡坎明显，分析其为该滑坡右侧界；滑坡左侧界（福州方向）受控于左侧山脊及山脊下部沟槽，分析该沟槽为老滑坡早期侧界变形陡坎，受雨水等侵蚀演化为坡体汇水冲沟，形成流水沟槽；滑坡前缘从坡体地貌分析，在匝道IK0+050段面，海滩形成外凸滑舌，分析前缘潜在出口位于海滩附近，由此向两侧延伸。

Ⅲ区位于Ⅱ区滑坡的整体部分的后侧及左侧，分析为滑坡牵引变形部分。

图3 滑坡分区分块地貌图

5 结语

(1)大型古滑坡受地质年代影响，地形地貌改造较大，存在辨识难度大、地形地貌复杂的特点，后期工程建设过程中存在识别和判定差异的可能。对大型古滑坡的判识和分析是工程建设过程中需要重点关注的课题。

(2)大型古滑坡工程地质复杂，勘察分析难度大。对古滑坡的变形复活原因分析，需根据坡体的工程地质条件、气象降雨条件、地下水发育情况、人类工程活动等因素综合判定。分析和查明滑坡变形发展的趋势、复活的原因，是开展工程治理的重要前提。

(3)结合坡体变形发展的导致因素，根据其工程地质条件、变形破坏模式，开展坡体变形机理分析，是滑坡病害因素详细分析的重要手段。同时滑坡变形机理分析，是滑坡工程治理的重要前提，是滑坡变形内控因素、力学分析及工程治理措施的必要条件。通常大型古滑坡存在多区、多块、多层等特点，为滑坡变形规模的判定提供了理论依据，为病害整治的工程措施明确了方向。

(4)开展滑坡工程的治理，重点要对其滑坡的变形范围、深度及规模进行详细调查和分析。综合现有的工程现场裂缝调绘、深部变形监测、坡体地形地貌分析、工程地质分析等措施和方法，是查明大型古滑坡规模的重要手段，对其工程治理的可行性、可靠性、合理性及经济性分析具有重要意义。

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福建交通科技项目（201207）