红层地区边坡潜在滑动带成因分析及蓄水影响

杨 鹏

（四川蜀禹水利水电工程设计有限公司，成都610097）

红层地区边坡潜在滑动带成因分析及蓄水影响

杨 鹏

（四川蜀禹水利水电工程设计有限公司，成都610097）

红层地区位于四川省南江县规划的某水库库区内，该边坡发育临空向的软弱夹层形成潜在滑动带，水库建成蓄水后，对该边坡稳定造成重大影响。通过对该潜在滑坡地形地貌、地层岩性、地质构造、水文地质条件分析，确定了该边坡潜在滑动带的成因，探讨了水库蓄水后对该边坡的影响。

红层；软弱夹层；潜在滑动带；成因分析；蓄水影响

研究边坡位于四川省南江县规划的某水库库区内，边坡发育一条倾向临空面的软弱夹层。该软弱夹层控制边坡的稳定性，是典型的红层地区边坡潜在滑动带。坡脚为库区支库河床，基岩裸露。其上有居民聚集点。在水库蓄水后，河床水位抬升，对该边坡软弱夹层性状产生较大影响，进而使该边坡稳定性下降，威胁其上居民的人身和财产安全。本文在野外地质调查、地质勘探基础上，通过对地形地貌、地层岩性、地质构造、水文地质条件等进行分析，探讨该边坡潜在滑动带的地质特征、成因及水库蓄水后的影响。

1 边坡概况

1.1 地形地貌

研究区地处四川盆地红层地区，属川北中山～低山丘陵区，地势北高南低。受南阳背斜影响，该地区发育以单面山为主的中山地形。边坡长150m，宽50m，潜在滑动边坡体积3.0万m3，边坡坡向230°～235°，坡度15°～25°。边坡为顺向坡。西侧及南侧受河床切割，形成临空。北侧为边坡后缘，有砂岩60°～70°砂岩陡坎；东侧为平缓斜坡。边坡中部较为平缓，为居民聚集点及公路；下部伸入河床，受河水侵蚀，形成陡坡，坡度30°～35°，基岩裸露。

1.2 地层岩性

1.3 地质构造

研究区位于南阳背斜东翼，轴线距边坡2km。边坡岩层产状单一，为N88°W/SW，∠9°～11°。岩层中主要有发育两组节理裂隙：

（1）L1产状N77°～85°E/SE，∠80°～85°，节理面光滑平直微张，裂面平直光滑，微张～张开，张开宽度0.5～8mm，间距1.2～5.0m，延伸长10～15m，不同部位间距和延伸长度差异较大，在河床边滩张开5～10cm；该节理对边坡后缘造成切割，在雨季为地表运移排泄通道。

（2）L2产状N15°～20°W/NE，∠75°～80°，裂面平直光滑，微张，间距1.8～5.0m，延伸长8～15m，裂面有弯曲现象；该节理为边坡侧缘控制切割裂隙。

1.4 水文地质

研究区内水文地质条件较为简单，按照地下水储藏条件及地下水动力特征可分为基岩裂隙水和第四系孔隙水。基岩裂隙水主要分布于构造较为发育的砂岩中，张开的节理裂隙为地下水的运移提供了良好的通道，砂岩透水性较好，为地下水的储运介质。边坡后缘及表面局部砂岩裸露，裂隙较发育，可以接受大气地表降水补给和地表居民聚集区生活污水补给，并排泄于坡脚河流内。第四系孔隙水主要赋存在第四系坡积堆积层中，接受大气降水和地表水补给，补给其下砂岩地下水或排泄于河流，水量较小，地下水位受季节影响较大。

2 潜在滑带成因分析

通过地质钻探揭示，该边坡厚层砂岩与其下泥岩接触部位存在软弱夹层，厚1～3cm，以岩块岩屑为主，属岩块岩屑型软弱夹层。岩块岩屑表面多见擦痕，在下伏粉砂质泥岩顶面与砂岩接触部位存在1～2mm厚的泥漠，连通性较好，是控制该边坡稳定性的结构面，为潜在滑动带。

该边坡在多种因素综合作用长期影响下，主要受地层岩性、地质构造、水文地质条件等综合作用而形成了潜在滑动带。典型地质剖面如图1。

图1 潜在滑坡典型剖面

2.1 地层岩性影响

边坡上部为4～5m厚度的砂岩，下伏粉砂质泥岩。受河水侵蚀，出露于河床的砂岩在漫长的地质时期内被冲刷侵蚀殆尽，形成“切脚”效应。一方面，使边坡形成朝向河床的临空面，为滑坡的发展提供了空间条件；另一方面由于砂岩的强度较高，坡脚深入河床的砂岩在边坡变形过程中起主要抗滑作用，“切脚”效应使得边坡的抗滑力减小，导致砂岩与粉砂质泥岩接触面薄弱部位剪切应力增大。

边坡下部水云母鳞片状泥质物含量80%～85%、石英粉砂4%～8%、微粒方解石2%～5%，微粒白云石5%～7%。岩体强度较低，为较软岩。粉砂质泥岩失水易开裂崩解，遇水有微弱膨胀性。粉砂质泥岩在地下水位变动过程中，形成干湿交替循环，加之裂隙与地表联通，使得粉砂质泥岩顶面接触空气，更容易崩解风化，为软弱夹层的形成提供了物性可能。

2.2 地质构造影响

工程区内发育的L1和L2节理延伸长度均大于砂岩厚度，将砂岩沿走向切割，节理将砂岩切穿，并深入到下伏粉砂质泥岩顶部。同时节理对砂岩的切割使得边坡上部砂岩岩体与后缘陡坎和侧翼岩体分开，降低了后缘及侧翼对边坡范围内砂岩的摩擦强度，减小了边坡后缘和侧翼対边坡的抗滑力。同时微张～张开的节理面为地下水的赋存及运移提供了空间。

2.3 水文地质条件影响

汛期，边坡地下水位较高，边坡地下水补给河水。大气降水沿L1和L2节理面，可入渗至砂岩与下伏粉砂质泥岩接触部位，使得下部粉砂质泥岩体积产生微弱膨胀。粉砂质泥岩体积的膨胀对上部砂岩产生膨胀力，由于砂岩与粉砂质泥岩的岩性差异及膨胀系数的差异，使砂岩相对于粉砂质泥岩产生极为微小的向上的位移。枯期边坡地下水位较低，地下水位线位于粉砂质泥岩以内，上部粉砂质泥岩与砂岩接触部位失去水分，受砂岩自重应力影响，粉砂质泥岩体积微小收缩，砂岩产生向下的微小位移。

在下伏粉砂质泥岩的顶部，砂岩的微小位移对下伏粉砂质泥岩产生轻微挤压和错动，长期作用过程中使得下伏粉砂质泥岩顶面软化。同时砂岩与粉砂质泥岩接触部位由于地下水位的变动引起干湿循环，不断加剧接触部位的粉砂质泥岩风化，因此在砂岩与粉砂质泥岩接触部位的粉砂质泥岩中形成了软弱夹层。

由于砂岩与粉砂质泥岩透水性不同，使地下水在砂岩与粉砂质泥岩接触部位流向发生改变。在流动过程中，地表水带动黏粒成分更易聚集填充于该部位，加快软弱夹层的形成。

3 水库蓄水后对边坡的影响

天然状态下，边坡处于稳定状态，但水库蓄水后，边坡前缘及中部将浸没于水中。边坡水文地质条件发生较大变化。库水位变化周期较天然地下水位升降周期加快，软弱夹层的“干湿交替”周期将加快，使软弱夹层由岩块岩屑型向岩屑夹泥型甚至泥夹岩屑型转化，软弱夹层的力学指标进一步降低，抗滑力进一步减小。

在库水位骤降的情况下，边坡由天然重度变为饱和重度，增大了下滑力。边坡后缘裂隙内地下水向河床排泄，水体汇入裂隙内，产生静水压力，进一步增大了下滑力。在该情况下边坡稳定性低于天然状态，易沿软弱夹层产生滑动。

4 结语

（1）边坡受地层岩性、地质构造、水文地质条件等综合作用影响，在砂岩与下伏粉砂质泥岩接触部位的粉砂质泥岩顶部产生了软弱夹层。裂隙切割使得边坡与后缘、边坡与侧翼的摩擦强度降低。

（2）边坡稳定性受软弱夹层控制，为边坡滑动提供了潜在滑动带，不利于边坡稳定。蓄水后，软弱夹层进一步发育，力学指标较蓄水前降低，边坡稳定性进一步降低。

［1］张倬元，王士天，王兰生，等.工程地质分析原理（第三版）［M］.北京：地质出版社，2008.

［2］唐辉明.工程地质学基础［M］.北京：化学工业出版社，2007.

［3］曾锋，彭静.红层地区软弱夹层地质问题研究［J］.人民长江，2015（20）.

［4］郑密.含软弱夹层某岩质滑坡形成机制分析［J］.资源与环境，2011（42）.

Genetic analysis and impoundment effect for the potential sliding belt of a slope in red beds area

YANG Peng
（Sichuan ShuYu Water Conservancy and Hydropower Design Co.，Ltd.，Chengdu 610097，China）

A slope in the red beds area is located in the planning reservoir area in Nanjiang county Sichuan Province，the slope have a weak interlayer which will become a potential sliding belt.After the impoundment of the reservoir，it has a significant impact on the slope stability.This paper analyzed of the slope’s landslip topography，stratigraphic lithology，geological structure and hydro-geological conditions，the cause of the potential sliding slope belt is determined and the effect of reservoir after impoundment to slope is discussed.

red beds area；weak interlayer；potential sliding belt；genetic analysis；water storage effect

TD824.7

B

1672-9900（2017）05-0092-03

2017-07-07

杨 鹏（1988-），男（汉族），河南洛阳人，助理工程师，主要从事水利水电工程地质勘察工作，（Tel）15982118075。

（责任编辑：王艳肖）