某牵引式滑坡的形成机制与处治探究

■徐成光

（福建省交通规划设计院，福州350004）

某牵引式滑坡的形成机制与处治探究

■徐成光

（福建省交通规划设计院，福州350004）

以某工程实地发生的牵引式土质滑坡为例，从滑坡发展过程及变形破坏特征分析该牵引式土质滑坡的形成特性；从地质条件、地质特征、水文地质条件等方面分析该牵引式土质滑坡的成因机理，并进行了滑坡坡体的稳定性评价，提出了相应的处治建议。

牵引式滑坡因子分析处治措施

1 引言

牵引式滑坡往往是滑坡前缘因侵蚀或人工削坡等原因造成坡面变陡以致坡体失稳，在后缘引起裂缝，随着变形的发展，后缘以后的斜坡体也产生变形失稳，出现新的滑动，从而导致滑坡体向后向上发展，最终形成一个面积较大且相对稳定的坡面。随着高速公路的迅速发展，山区进行的高速公路挖方边坡中会遇到大量的牵引式滑坡，本文以某工程的牵引式土质滑坡为例进行了滑坡成因分析。

2 滑坡概况

该斜坡位于山坡坡麓上，属剥蚀低山丘陵地貌区，天然坡度约10°～25°，上陡下缓，山坡上植被较发育，坡体上多为人工种植果树，山体较稳定。随着高速公路建设，坡脚处开挖路基边坡高度达25m,而开挖后的坡面未采取有效的防护措施，受连续降雨的影响，坡顶开始开裂，出现细微裂纹，宽度约在1cm；随着降雨增加，坡积土层底部在开挖坡面上，出现了多个泉点，坡底水量增加，坡顶裂缝增大甚至局部出现滑塌；在尚未采取坡脚反压施工等有效防护及当地持续强降雨的影响下，滑坡往后缘和两侧发展，滑坡平面规模明显扩大，滑坡迅速发展扩大，整个坡面几乎全部滑塌。从滑坡发生、发展过程看，该滑坡属于典型的牵引式土质滑坡。其发展过程如图1～图4：

图1 开挖后坡体稳定未见滑动

图2 坡顶出现细微裂纹

图3 局部出现滑塌

图4 大面积滑坡

3 滑坡变形破坏特征

滑坡现场观测到的坡体变形特征如下：

（1）坡体后缘（图5）：裂缝普遍宽度约5～25cm，裂缝延伸范围一般大于50m，裂缝落距明显,约1.5m左右，现场存在错断面。

（2）坡面（图6、7）：在坡体土体的饱水作用后，自重增加，加上高速公路开挖形成临空面，坡体应力状态改变，产生不稳定的变形，坡面产生滑塌。出现局部的错断，坡面可见较多的隆起裂缝，也给土体提供了临空面及渗水途径。

（3）坡脚前缘（图8、9）：坡体前缘剪出破坏，剪出口产状：45°∠12°，经回填反压加固处理后，坡体暂时稳定。

（4）滑动面：坡体前缘破坏处可见滑动面滑痕（如图10）。

(5)钻孔岩芯：钻孔显示9.0～10.5m间岩芯为坡积粉质粘土，灰黄色、灰色，饱和，软-可塑，以粘粉粒为主，粘性一般，手捏粘手，质软，滑，湿时刀切面平整光滑，为滑动带土。76g锥液限ωL=60.4%，为高液限土；反复直剪残余强度标准值黏聚力c=18.9kPa、内摩擦角φ=10.5°（如图11）。

图5 后缘拉裂隙

图6 坡体侧壁裂缝

图7 坡体后壁陡坎

图8 坡体前缘剪出口

图9 前缘反压加固

图10 滑动带土滑痕

图11 钻孔9.0～10.5m间滑动带土

3 滑坡成因分析

牵引式滑坡一般发生在断裂带、堆积层、风化带及岩土体的软弱夹层所组成的斜坡地带，自下而上发展，规模不断扩大。从总体上来看，影响该滑坡的成因有以下几个因素：

3.1 地质构造因素

（1）火山作用与火山岩相

滑坡场址区处于多座火山中心附近，其正北方向约6km处有一火山口，为该火山的空落相区域；西南方向约2.5km处有一处火山喷发中心，为该火山的碎屑流相、空落相区域；南方约6km处有一破火山中心，为该火山的空落相区域；正东方向约1.7km处有一锥状火山中心，火山通道相、喷溢相区域。多座火山交互作用形成了该区域火山灰、熔岩流交互沉积复杂的地质环境，场区内因火山灰形成的沉凝灰岩相对熔岩流沉积形成的熔结凝灰岩易风化。再经区域地质构造运动，使得场区内地层地质构造条件异常复杂

（2）断裂构造作用

场区发现发育有F201A、F201B、F201C三条构造带，对滑坡区域产生较大影响，其交互作用致使场区差异风化强烈，发育多条风化凹槽。风化凹槽内，地下水相对丰富，是诱发滑坡重要因素。

3.2 岩土结构特征［1］

按坡体至上而下、从外到内的岩土各结构层的构成进行分析:

（1）坡积含碎石粉质粘土：呈灰黑色、灰黄色等色杂，可塑-硬塑状，很湿，以粘粉粒为主，粘性一般，表层50cm左右为耕植土，含多量植物根系，局部段落为坡积碎石土，碎石块径在3～7cm间，呈次棱角状，母岩为凝灰岩、含砾凝灰岩，碎块间充填物为粉质粘土，坡积成因，广泛分布，厚度约0.7～14.0m间，层底埋深在0.7～14.0m间。

（2）残积粘性土：灰黄色，可塑-硬塑状，很湿，主要由粘性土组成，干强度中等，韧性中等，遇水易软化，粘性一般，手捏易碎，其厚度约1.6～6.7m，层底埋深在2.9～13.4m间。

（3）全风化凝灰岩：灰黄色、灰黑色，原岩结构及构造尚可分辨，原岩矿物已风化成次生粘土矿物，岩芯呈粘土状，含水量较大，手搓易散，遇水易软化、崩解，相对于其它岩性的全、强风化岩层，该风化层强度相对较低，常呈夹层状穿插于其他强风化层间。锚索摩阻力小，建议设计时予以注意。该层普遍分布，钻孔揭示厚度在0.05～16.9m间，层底埋深在0.8～33.3m间。

（4）砂土状强风化凝灰岩：灰黄色、灰黑色，原岩结构及构造可分辨，原岩矿物已部分风化成次生粘土矿物，岩芯呈粘土状，含水量较大，手搓易散，遇水易软化、崩解，该层普遍分布，钻孔揭示厚度在0.5～12.9m间，层底埋深在6.5～38.0m间。

（5）全风化含砾凝灰岩：灰黄色、灰黑色，原岩结构及构造已破坏，原岩矿物已风化成次生粘土矿物，岩芯呈砂土状夹砾石，手搓易散，遇水易软化、崩解，局部见熔结凝灰岩块石，为差异风化所致，其粒径一般在2cm左右，个别大于8cm，多呈次棱角状，该层普遍分布，钻孔揭示厚度在0.3～13.7m间，层底埋深在4.3～24.5m间。

（6）砂土状强风化含砾凝灰岩：灰黄色、灰黑色，原岩结构及构造尚可分辨，原岩矿物已基本风化成次生粘土矿物，岩芯呈砂土状夹砾石，手搓易散，遇水易软化、崩解，局部见凝灰岩块石，为差异风化所致，其粒径在一般在2cm左右，个别达8cm，多呈次棱角状，该层普遍分布，钻孔揭示厚度在0.3～10.4m间，层底埋深在12～35.6m间。

（7）碎块状强风化熔结凝灰岩：灰黄色、褐黄色夹青色，熔结凝灰结构，块状构造，风化裂隙发育，岩体极破碎，风化不均，岩芯一般呈碎块状强风化局部夹砂包土状及中-微风化岩块，块径在3～9cm间为主，大部分碎块手折可断，暗色矿物风化强烈，斜长石及黑云母已部分粘土化，风化显著，但有一定结构强度；该地层钻探采取率较低约30%，利用合金钻头钻进困难，改用金刚石钻头，钻进过程中拔钻声明显，钻进较慢，局部段落偶见钻进进尺稍有变快现象.该地层广泛分布，钻孔揭示厚度在0.5～24.6m间。

（8）中-微风化熔结凝灰岩：青灰色，岩质新鲜，岩芯一般呈柱状，局部夹碎块状，块径在3～6cm间，岩质较硬，锤击声脆，回弹较强，不易击碎，饱和抗压强度大于30MPa，节理裂隙较发育，TCR=75%～95%，RQD=50%～85%，广泛分布，钻孔揭示厚度在15.0m以上。

坡积含碎石粉质粘土、残积粘性土、全风化凝灰岩、含砾凝灰岩及砂土状强风化凝灰岩、含砾凝灰岩等均为高液限土，土体饱和后抗剪强度迅速降低。其相应剪切实验指标如下表。

表1 土层室内试验成果表

3.3 水文地质条件

地下水主要为坡残积层、风化层孔隙水，水位高度受降水影响大，2011～2015年期间稳定水位范围在2.3～15.56m间。地下水主要沿地势自然排泄，土石界面等排水隔水层面及连通裂隙面等处形成集中排泄通道。持续强降雨期间，雨水量较丰富，开挖后的边坡坡脚附近泉眼有明显的地下水渗出，地下水水位受地形影响，急速抬高，变化幅度大于8.0m。坡体上崩落的土体潮湿，降水过后，坡底处可见地下水溢出。

从钻探成果和现场调查情况看，场地位于一小山坳中，有利于降水的入渗和地下水的相对汇集。坡积含碎石粉质粘土和强风化岩层透水性相对较好，降水后形成地下弱含水层，且山坡自然地形上陡下缓，边坡开挖后地下水潜能作用强，水动力作用明显。所以持续强降雨工况下，场地地下水不但使坡体岩土体饱水增重，软化岩土强度，且地下水动力作用和潜能作用下，部分因不均匀风化作用形成的透镜状强风化岩体为承压含水层，对上覆土体具浮托作用。毫无疑问，持续降雨下，地下水的作用是本路段滑坡形成的重要因素。

3.4 工程因素

边坡开挖施工前山体及附近范围均未有滑坡发生，局部因人工种植或建房开挖形成陡坎有小溜塌，天然边坡整体稳定。施工开挖改变了原有山体的应力平衡。

3.5 大气降水因素

持续集中降水使土体迅速饱水，导致土体自重增加，抗剪强度降低，诱发土体变形滑动。结合岩土结构分析，坡积土层下部大多含有30～50%碎石，透水性较好，而其下部的残积土层和全风化岩层透水性明显较差，导致降水后坡积土层底面渗流作用强，实际流速大，冲刷力强，动水压力大。由于边坡开挖，坡积土层直接暴露在开挖坡面上，持续降雨后，地下水径流加快，流速增大，动水压力增大，同时伴有接触流土作用，坡积土层底面产生“水膜”效应，导致摩擦系数明显降低，从而导致了近开挖坡面的坡积土层下滑，未采用防护措施前在已滑土体的牵引作用和持续降雨的作用下，滑坡往两侧和后缘发展。虽采取了回填反压措施，因反压方量有限，加之期间暴雨持续，滑坡体进一步扩大。

综合以上五点不难发现，持续强降雨及坡体长期饱水使土体软化是引起坡体变形的主控因子。

4 坡体稳定性评价

通过现场观测、测绘，滑坡体所反应的宏观变形迹象已明显，坡体前缘裂缝及后缘拉张裂缝明显，坡顶的裂缝未封闭及坡面的排水系统未完善，为地下水的入渗提供通道，前缘局部段落虽采取了回填反压措施，但仍未能有效阻止坡体的下滑，可能会牵引后方发生更大规模滑塌，对高速公路建设会造成直接威胁。

5 处治措施的建议[3]

该滑坡体场区属于丘陵坡地地貌，地层以残坡积土及凝灰岩风化层为主，天然边坡基本稳定。因工程施工需要开挖形成临空面，并在多次降水影响下，逐步发展形成较大规模的土质顺层牵引式滑坡。根据该坡体变形的原因，建议采取措施如下：

（1）该边坡路段受构造作用、不均匀风化影响，地质条件变化大，建议采取动态设计、信息化施工的原则进行工程设计、施工；并根据滑坡体的分布，计算采用相应的加固治理措施。

（2）建议主要采取引排疏干地表水与地下水的措施（对坡面应整平夯实，粘土夯填裂缝，使地表水尽快归沟，防止或减少地表水下渗；采用集水井与水平钻孔联合排水的方式进行深层排水）。

（3）现场需加强开挖坡面的岩土观测，锚孔施工地质记录和施工中抗滑桩桩侧、桩底岩土观测，并根据现场观测的地质条件变化特征，及时调整开挖方式和设计支护加固措施。当采用锚固时，锚索宜进入碎块状强风化岩体中；当采用抗滑桩时，抗滑桩持力层应穿透软弱风化层或断裂带，进入稳定完整的中、微风化岩层。

（4）施工中需加强边坡变形监测（含地表和深部）和锚索、抗滑桩的内力监测，若监测结果显示变形或内力超过规范允许值时，应调整边坡支护措施。在施工期间和建成后对整个坡体进行长期人工及仪器的变形观测，及时了解施工及雨水对坡体的影响和变形的发展趋势，保证施工安全。

6 总结

牵引式滑坡是地质条件、地质构造、水文条件、人为因素及大气降水等各种因素共同作用的结果，其中持续强降雨及坡体长期饱水使土体软化是引起坡体变形的主控因子。对于地质条件较差、雨水丰富的地区，要加强前期地质勘察，认真分析与总结，开挖前及开挖过程中及时做好各项预防措施，有效避免或降低滑坡带来的危害。

[1]GB 50021-2001，岩土工程勘察规范（2009版）[S].

[2]GB 50330-2013,建筑边坡工程技术规范[S].

[3]DZ/T0219-2006,滑坡防治工程设计与施工技术规范[S].