山西浑源县落子洼村滑坡形成机理初步分析

杨 柳

（山西省地质勘查局217地质队，山西大同037008）

1 概述

浑源县东(坊城)-大(磁窑)公路于2008年修建，从东坊城乡落子洼村南侧通过。K5+490～K5+700为挖方路段，挖深3～5m，挖方底宽10m，顶宽25m。2009年春季路基南侧山坡出现与挖方路段平行的裂缝，裂缝宽0.05～0.1m，南侧排水沟、护坡及路面发生多次开裂、鼓包，修整后仍时有排水沟护坡和路面被挤压损坏的现象发生。至2013年春季，南侧山坡裂缝条数增加、宽度加大，路面鼓包高出路面0.5～1.0m。

东大公路北侧山包于2012年发生滑动变形，滑坡中前部东大公路与村委会连接道路水泥路面出现下沉裂缝，后缘及中部产生张裂缝。前缘黄土沟壁出现挤压裂缝。至2013年春季，后缘及中部张裂缝宽度增加、修补后水泥路面裂缝重新开裂。落子洼村滑坡分为2个紧邻的滑坡体HP1和HP2。2个滑坡目前仍处于不稳定状态，严重威胁落子洼村和东—大公路过往车辆和人员的安全。

2 环境地质条件

2.1 地形地貌

滑坡区地处大同盆地东南部边山区，地貌类型属低中山区与山前丘陵区的过渡带。地形切割强烈，滑坡区东侧为小冲沟，深度3～5m，西侧沟谷切割深度10～20m，呈“V”字形，大部为黄土覆盖，沟谷底部有基岩零星出露。滑坡区地面海拔标高1245～1310m，相对高差65m。总体地势为南高北低，地面坡度12°～15°。

2.2 岩土体结构

滑坡体表面大部为第四系上更新统（Q3）黄土覆盖，只在公路切坡处坡脚、HP1滑坡后缘东南角有小面积白垩系羊投崖组（Ky）砾岩、泥岩出露。两滑坡岩土体结构分述如下。

2.2.1 HP1滑坡

（1）上部黄土层：依坡披挂式堆积。一般厚度3～8m，出露长度约110～150m。非自重湿陷性黄土场地，湿陷等级Ⅰ-Ⅱ级。垂直节理和大孔隙发育，沟壁陡立，在滑坡体东边界冲沟中见有2处落水洞，洞口直径1～2m，深度3～5m。

（2）中部粉质粘土及砂砾石透镜体：粉质粘土厚度2.5～6.5m，稍密—中密，含少量中粗砂粒，可见钙质结核及铁锰质浸染，非自重湿陷性黄土场地，湿陷等级Ⅰ级。

（3）下伏白垩系羊投崖组：由砾岩、砂岩及砂质泥岩、泥岩组成，呈互层状。岩层倾向为NW310°～320°、倾角15°～20°。最大揭露深度55.20m、揭露厚度50.70m。

①砾岩为厚层状，单层厚度1.30～16.10m。基座式接触，泥质胶结，为较硬—较软岩，易风化，风化后呈松散状。

②砂岩及砂质泥岩为中厚层状，单层厚度1.10～6.50m，为较软岩。

③泥岩呈薄层状，单层厚度0.4～3.5m，为软岩。

2.2.2 HP2滑坡

（1）上部黄土层：一般厚度8～10m，垂直节理和大孔隙发育，滑坡体西边界黄土冲沟沟壁陡立。

（2）下伏白垩系羊投崖组：由砂质泥岩及砾岩组成，揭露深度22.0m。

3 变形特征

3.1 HP1滑坡变形特征

HP1滑坡体主滑方向为NW305°～310°，与地形坡向及白垩系地层倾向基本一致。滑坡体变形特征总体表现为后缘错台裂缝，中部有滑坡台阶，横向裂缝密集、垂直落距大，前缘剪出带鼓起明显。前缘为挤压变形，后缘为张拉变形，滑坡运动形式为牵引式。

3.2 HP2滑坡变形特征

HP2滑坡体主滑方向为W270°～NW280°，与地形坡向基本一致。滑坡体变形特征总体表现为后缘张拉裂缝，中部横向张裂缝，前缘剪出。滑坡运动形式为推移式。

据勘查，2个滑坡区共发育裂缝39条，裂缝宽度一般为0.1～0.5m，最大为2.5m，垂直落距0.1～0.3m，最大为2.0m，倾角85°～90°，平面呈锯齿状。

3.3 变形监测情况

勘查期间在HP1、HP2滑坡区布设了12个地面变形监测点，监测周期为40d（2013年6月23日至7月30日），监测期内最大水平位移101mm，位移方向为NW向，最大垂直落差30mm。

4 滑坡体和滑带（面）特征

HP1滑坡属中层牵引式土质滑坡，体积约49.42×104m3，规模等级为中型；HP2滑坡属浅层推移式黄土滑坡，体积约3.51×104m3，规模等级为小型。

4.1 滑坡体特征

（1）东—大公路南滑坡体（HP1）：平面呈近“倒梯形”，南北长约220m，北部宽约140m，南部宽约80m，面积约为25300m2。后缘标高1295～1300m，前缘标高1248～1253m，高差47～52m。地面总体坡度为12°～15°，滑坡中部15°～20°。中部及中上部有2个滑坡台阶，高差3～5m，东西两侧为冲沟。

（2）村委会南侧滑坡体（HP2）：南以东—大公路北侧路基为界，平面形态近圆形，南北长约70m，东西宽约60m，面积约3900m2。后缘标高1250～1257m，前缘标高1240～1245m，高差约10～15m，后缘及顶面平缓，前缘为将军墓沟底。地形特征为东南高西北低的斜坡，西侧为冲沟。

4.2 滑带（面）特征

根据滑坡区地质灾害调查、防治工程勘查结果，HP1滑坡主要是沿泥岩与砾岩及砂岩、泥岩与砂质泥岩、黄土与砂岩接触带（面）及表层风化砾岩层滑动。HP2滑坡滑带（面）是沿黄土与砾岩接触带（面）滑动。

据勘查钻孔资料，HP1滑坡滑带（面）深度6.80～22.90m，一般深度为13～16m。其总体特征为后缘浅→中部深→前缘浅，滑坡主滑线深→两侧边部浅。HP2滑坡滑带（面）深度为6.0～12.0m，一般深度为8～10m。其特征为后缘浅→中部深→前缘浅，滑坡主滑线深→两侧边部浅。

据钻孔岩芯观测，HP1滑坡黄土覆盖层下滑动带中泥岩为中等—强风化，岩石强度低，泥岩中多处可见滑动擦痕及镜面，在滑坡中后部（后缘）砾岩出露地表，强风化，岩石呈松散状，在岩层中形成滑面。

5 滑坡成因初步分析

（1）HP1滑坡区地处地形东南高、西北低，地面标高1250～1307m，相对高差 57m，平均坡度 12°～15°。南部后缘至烽火台前高度3～5m陡坡，地面坡度30°～40°。滑坡区呈南、东、西三面高、北边低的圈椅状地形。

（2）HP1滑坡体表层为黄土及粉质粘土覆盖，垂直节理和大孔隙发育，沟壁陡立；其下为白垩系羊投崖组砾岩夹灰黑色泥岩及砂质泥岩。砾岩单层厚度1.30～16.10m，基座式接触，泥质胶结，为较硬—较软岩，岩石强度低，内聚力及摩擦系数较小，易风化。0～15m深度内均为强风化，地表出露及钻孔岩芯为松散状。

黄土及粉质粘土层与下伏岩层接触面及风化软弱砾岩层为软弱结构面，为滑坡提供了滑动面，属不利的岩土体组合。

（3）HP2滑坡体地形为一东南高、西北低的斜坡，地面标高1227～1260m，相对高差33m。地面坡度25°～27°。滑坡体西北边界为一切割深度5～13m的黄土冲沟，东南边界为东大公路北侧，北部剪出带为冲沟沟壁（临空），南部后缘为路基坡顶。中前部为人工切坡修筑的通往村委会院道路，边坡高度为5～9m，道路宽3～5m，滑坡区呈东南高、西北低的台阶地形。

（4）HP2滑坡体表层为黄土覆盖，其下为白垩系羊投崖组砂岩及砾岩，0～15m深度内为强风化，地表出露及钻孔岩芯为松散状，岩石强度低，内聚力及摩擦系数较小。黄土与下伏岩层接触面为软弱结构面，为滑坡提供了滑动面，属不利的岩土体组合。

（5）地下水：滑坡区地下水主要为白垩系羊投崖组砾岩裂隙水，泥岩为相对隔水层，主要接受大气降水入渗补给。在落子洼村东沟谷底的扩泉井，水位标高1214.55m。ZK4、ZK5钻孔终孔稳定水位埋深分别为37.6m、42.3m，水位标高1220.05～1221.28m。HP1滑动面标高1244.72～1296.99m，高于地下水位20m以上，勘查中未发生滑坡前缘及两侧沟谷有泉水渗出。HP2滑动面亦高于地下水位，对滑坡影响较小。

（6）大气降水：2个滑坡体周边无地表水体。地表为黄土覆盖层，地面降水沿黄土层垂直下渗或沿后缘岩石裂缝渗入滑坡体中，既增加了滑坡体的重度，同时又对黄土与下部岩层接触面（软弱结构面）及砾岩胶结物起到软化作用，降低了岩土体强度。

（7）人类工程活动：HP1滑坡体前缘东—大公路建设前地面标高1256～1261m，建设后路面标高1249～1256m，挖方高度3～5m，挖方路基底宽13m，顶宽25m，造成滑坡体前缘出现临空面，为滑坡下滑提供了空间。

HP2滑坡体前缘为一切割深度5～13m的黄土冲沟，沟壁坡度40°～45°，中前部位人工道路切坡，切坡高度5～9m。后缘为东—大公路挖方路段，挖方高度3～5m，挖方路基底宽13m，顶宽25m。造成滑坡体前缘及中前部出现临空面，为滑坡下滑提供了空间。

综合以上条件，特定的地形、岩土体结构、大气降水等自然因素为滑坡形成提供了先决条件，修路切坡挖方是滑坡发生的主要诱发因素。

6 结论

综上所述，落子洼滑坡的形成既有偶然性，又有必然性。看似偶然发生的地质灾害，实际上有着内在的必然性。在特定的地形、地貌、地质条件下，因为公路施工削坡形成高陡临空面，人为破坏了岩土内部的应力条件，为达到再平衡，从而导致软弱结构面上覆的岩土体沿滑床向下滑动。