九江市网纹红土滑坡机理及其成因分析

康怀信

摘要：网纹红土广泛分布于长江中下游地区，在长江经济带重要活动断裂与区域地壳稳定性调查中，发现九江地区网纹红土中发育丰富的节理缝，同时伴随着滑坡的形成，滑坡导致周边路面变形、交通堵塞、房屋开裂倒塌及人员伤亡等，尤以长虹东大道滑坡危害较严重，对人类的生命及财产造成巨大的损害，因此，研究网纹红土的滑坡机理具有重大的意义。

Abstract： Reticulated red soil is widely distributed in the middle and lower reaches of the Yangtze River. In the investigation of important active faults and regional crustal stability in the Yangtze River Economic Belt， it is found that the rich joints are formed in the reticulated red soil of Jiujiang area， accompanied by the formation of landslides. Landslide causes surrounding road surface deformation， traffic jam， house cracking and collapse， and casualties， especially the Changhong East Avenue landslide is more serious， causing great damage to human life and property. Therefore， it is of great significance to study the landslide mechanism of reticulated red soil.

关键词：九江;网纹红土;滑坡;机理;Geoslope

Key words： Jiujiang;reticulated red soil;landslide;mechanism;Geoslope

中图分类号：P642.13+2                                 文献标识码：A                                  文章编号：1006-4311（2019）16-0161-04

0  引言

江西省是全国地质灾害易发、多发、频发且危害比较严重的省份之一，每年因崩塌、滑坡造成的灾害损失较大，据已完成的县（市）地质灾害调查结果，2000年至2012年，全省共发生崩塌、滑坡地质灾害6745处，共造成262人死亡，毁房9440间，直接经济损失10079.07万元[1～2]。尤其以鄱阳湖生态经济区内的九江地区最为严重。

九江市是江西省的北大门，以长江为界，南靠廬山北麓，东邻鄱阳湖畔，西隅七里湖和赛湖，地形和地质条件复杂，属地质灾害频发的城市。长虹东大道位于九江市北侧，于2014年建成，总体走向为东西向，是九江市交通主干道。近些年，九江市发生了较多的山体滑坡及土质滑坡，据调查，发现九江市区内已发生的中小型滑坡33处，尤其以S37高速公路边及长虹东大道滑坡地质灾害最为严重，影响最大，对当地交通和经济造成了巨大的损失。长虹大道滑坡发生后，研究小组对该处进行了详细的地质地形地貌、地层岩性、构造节理等的勘察，对该处滑坡进行系统的分析该区域及其周边地质环境，进行滑坡体分块，研究其地质特征、变形破坏特征、成因机理等，最后综合分析认为长虹大道南侧滑坡是由斜坡结构、构造节理裂隙、物质因素、降雨及人类工程活动等因素共同作用孕育而成的。通过对该处滑坡成因进行系统的分析，从而为该区域的滑坡的防治设计工程提供有力的理论支撑，达到有效的防治效果。滑坡在长虹东大道两侧都有发育。

1  滑坡区地质背景

1.1 地形地貌

九江市北临长江，南依庐山北麓，主要属丘陵、平原地区，山脉走向与主构造方向一致，主要为EW、NE、NNE走向，在经过燕山期运动、喜山期运动及第四纪所发生的新构造运动，该区经历过多次升降运动，进入全新世以来，地势缓慢下降，逐渐趋于平坦，地貌成因主要为侵蚀堆积和堆积两种类型，滑坡区的地貌形态多为冲积丘岗。

1.2 地层岩性

九江长虹东大道滑坡区所处地层岩性主要有第四系进贤组网纹红土（Qp2）、第四系九江组砂砾石层（Qp1）和第三系新余群、泥质粉砂岩（Exn）等地层。全新世亚黏土（Qh）和第四系新港组黏土（Qp3）胶结松散，为残坡积层分布在滑坡区南部岗丘及河谷地带，主要岩性为浅黄、灰黄、灰褐色亚黏土、黏土、亚砂土、粉质黏土等;网纹红土多为粉砂质粘土，蠕虫状构造发育，具有砂感且含有少量砂砾石，于庐山-大姑间冰期或更新世堆积[3];砂砾石层的上部往往为粘土质砂砾石过渡带，下部出现大量砂砾石，砾石成分主要为石英砂岩、硅质岩、长石石英砂岩以及局部出现灰岩砾石，粒径约3-8cm，磨圆度为次圆-次棱角状，砾石不具定向性，局部可见平行层理及交错层理;滑坡区基岩为全风化泥质粉砂岩，风化程度高，原岩结构已基本破坏，泥质含量较高，呈可塑-硬塑状，岩芯呈土柱状，力学性质较差，遇水极易崩解，易产生变形和滑动。

1.3 地质构造

九江市在区域构造上主要位于江西省九岭东西向构造带与华夏系、新华夏系构造带复合交接部位。构造形迹主要有褶皱和断裂。根据构造形迹的发育方向，展布形式、活动期次及相互关系，将区域内构造划分为东西向构造、北东向构造、北北东向构造。新构造运动主要表现为第四纪时期的升降运动，活动性断裂及地震。研究区隶属赣西北上地幔凹陷区和鄱阳湖盆上地幔隆起区之间的深层构造变异带上。晚第三纪末，本区开始进入第四纪时期的新构造运动发展期，地壳运动以差異升降运动为主，庐山、沙河—瑞昌一带的山地、丘陵和岗地总体趋势以抬升为主，庐山山体受东、西两侧断裂构造夹持，在燕山运动的基础上进一步强烈抬升，形成断块山，是本区域抬升最强烈的地段。据周边环境地质调查及钻孔资料分析，区内新构造运动只是在原构造运动基础上的发展与延续，具有继承性、间歇性等特征，未见明显的差异性构造运动的迹象。勘查区如图1所示。

1.4 气象水文特征

九江市地处中亚热带向北亚热带过渡的湿润季风气候区，兼受庐山和长江的双重影响，冬冷夏热，四季分明，日照充足，雨量丰富，雨热同期。据九江市气象局（1992～2012年）资料，多年平均气温15.5～17.3℃，极端最高气温40.2℃、极端最低气温-10.3℃;多年年平均降雨量为1300～1600mm，最大年降雨量为1999年的1748.0mm，最小年降雨量为1992年的1005.5mm，2005年9月2日受13号台风“泰莉”影响，当日降雨量达381.9mm，连续24小时最大降雨量达480mm。降雨东多西少，山区多于盆地。降雨量年内分配不均，受季风环流影响，每年3～8月为集中降雨期，降雨量占全年降雨量的74.37%，12月至翌年2月降雨量最少，仅占全年降雨量的13.8%。

研究区内地表水系发育，以鄱阳湖为中心构成向心水系，绝大部分的河流属于“五河”水系，汇流于鄱阳湖。滑坡区地下水类型主要为第四系松散孔隙水，属上层滞水，位于素填土底部，初见水位埋深0.80～16.30m，初见水位标高39.78～79.78m，该层水位局部性存在，贯通性差，无连续稳定的水位面，主要受大气降水补给，蒸发排泄，呈季节性动态变化，年变化幅度2～3m，水量较小。主要赋存于第四系各土层及土状基岩全风化带中。含水量小、富水性较弱。地下水一般受大气降水补给，地下水位年变化幅度在0.5～1.00m之间。

2  滑坡区地质及坡体结构特征

2.1 滑坡基本特征

九江市长虹东大道南侧滑坡，总体走向为东西向，地势呈南高北低，滑坡最大宽度190m，最大水平长度54m，滑坡后缘与坡角相对高差20m，平均厚度约5m，地形坡度约15°-35°，滑坡体积近4000m2，隐患方量近1.4万m3。滑坡体冲到路面，距原始路基9.2m，网纹红土节理裂隙发育，部分可见共轭节理，主要受滑坡面上的小断层控制。

2.2 滑坡变形特征

2015年6月在强降雨后，长虹东大道南侧路堑边坡发生滑坡，滑坡体物质由素填土、粉质黏土、含砾卵粉质黏土层组成，不均匀，厚1.0～8.5m。滑坡体的后缘形成陡立的滑坡面，多为含砂砾石网纹红土层，在滑坡壁上可见一系列的拉张裂缝，裂缝呈“V”型张开，无填充物，在与滑动面交界处可见擦痕，擦痕长3.0～10.0cm，宽1.0～3.0cm。滑动带总体上呈折线型，后缘一带陡直，角度近90°，滑面前缘临空。滑带厚约0.2～0.5m，滑面上下有多条挤压错动裂缝及土体，滑带物质主要为软塑的含砾粉质粘土层，透水性及饱水性较强，遇水易崩解软化，内夹可塑状粉质粘土及圆砾或砂层，易被水冲刷流失，导致土体变形和滑动，同时粉质粘土经雨水及地下水侵蚀浸泡后易软化，黏聚力及内摩擦角降低，形成不利的软弱带，为隐患体整体滑动创造了条件。滑坡滑床物质组成主要为红褐色全风化泥质砂岩，岩芯块状及短柱状，工程地质性能较好，强度由上而下逐渐增大。剪出口处是变形最严重的地段，路缘石、路基、树池都在不同程度上受到破坏，公路非机动车道隆起高达1.3m，滑坡后缘坡顶乡道可见垂直于滑坡主滑方向的张裂缝，滑坡前缘辅道沥青路面未见明显裂缝，可见延伸长达十余米的滑坡鼓丘、，剪出口在路缘石与沥青路面交界处。

2.3 网纹红土特征

网纹红土中发育节理裂隙，节理缝内均有灰白色泥质充填物，一般厚度5～10mm，灰白色泥质充填物主要是粘土矿物，粘土矿物和裂缝壁表面可见水平擦痕，显示走滑性质。滑坡后缘可见较多共轭节理，主要受滑坡面上的小断层及控制，根据节理裂隙作出的玫瑰花图显示，Q2中节理规律性好，主应力方向主要为北东向，并指示区域第四纪期间以北东东向挤压作用为主。

研究区内的大部分网纹红土形成于更新世之后，具有含水率低、密度高、土体强度高等特点，受外力后易发生脆性断裂。实验分析结果表明，研究区的网纹红土在垂直剖面自上而下物理力学性质一般有如下规律：含水率及液性指数逐渐增大，上部多为坚硬状，中部为硬塑状，下部逐渐变为可塑状，粘粒含量相对粗颗粒含量减少;土体的强度自上而下由高变低，压缩性由低变高，网纹红土的物理力学性质良好，压缩系数小于0.5MPa-1，液性指数一般小于0.5，压缩模量在11.73～13.23MPa，为中低压缩性地基，是各种建筑物基础良好的持力层。

3  Geoslope数值模拟分析

利用Geoslope软件进行模拟分析，通过钻孔取样进行室内实验及原位测试试验，同时综合九江地区工程资料分析选取各地层物理力学参数如表1。

模拟结果（见表2）表明，在自然工况无地下水状态下，滑坡稳定系数约为1.144，滑坡处于基本稳定状态;当在自然工况常规水位条件下，滑坡稳定系数为1.093，处于欠稳定状态;但暴雨或者久雨过后，地下水位升高，稳定系数急速降低，为0.673。Ordinary、Bishop和Janbu法的结果与Morgenstern-Price法总体一致，说明了Morgenstern-Price法具有可靠性。

4  滑坡成因及机理分析

4.1 滑坡的成因分析

滑坡的形成受地形地貌、地层岩性、地质构造、水文地质条件等系列因素影响[4-5]。滑坡的影响因素可分为外部因素和内部因素两大类，外部因素包括降雨特征（降雨强度和持续时间）和人类活动等;内部因素包括斜坡结构、构造节理裂隙、物质因素等。

①降雨的影响：根据调查研究发现，九江地区滑坡大多发生在当地雨季，长虹东大道滑坡也是发生在汛期。滑坡区降雨频繁，良好的地形地貌给降雨提供优越的运移空间，同时降雨也是地下水与地表水的直接补给来源，在降雨的补给下，地下水不断渗透侵蚀，使得土体物理力学性质急速降低，同时也增加了坡体自身的重力，加速了土体软化，为滑坡的变形失稳创造了有利条件从而加剧了滑坡的形成。

②人类活动的影响：自2011年12月5日长虹东大道正式开工修建以来，进行过多次拓宽修建，大量的开挖边坡坡体，将原始地形地貌及地表植被被破坏，形成了人工高陡边坡，导致原有的应力平衡状态被破坏，造成边坡前临空状态。同时在开挖出来的边坡上缺少排水系统，地下水渗流加快，排水不連通，大量的积水易加速软弱层土体软化，破坏原始的土体结构，进而加剧了滑坡的产生。

③斜坡结构：滑坡区具有明显的三层易滑结构，即上部网纹红土，中部砂砾石层，下部泥质粉砂岩三层结构。表层第四系的网纹红土多为粉砂质黏土，抗剪强度高，承载力较好，砂砾石层中常夹有粉质黏土层，其透水性及饱水性较强，降雨入渗易形成软弱层，软弱层内夹可塑状粉质粘土及圆砾或砂层易随水流失，导致滑坡变形失稳，底部为泥质粉砂岩，属于亲水岩，透水性极差，抗滑能力较差，抗风化能力弱，遇水极易软化，大气降水及地表水下渗后在砂砾石层中长期侵蚀渗流，逐渐在裂隙中形成了软弱带，为滑坡的变形失稳创造了有利条件。

④构造与节理裂隙：第四系以来的新构造运动地壳以间歇性上升为主，滑坡区的隐伏断裂及活动断裂对滑坡的形成具有较大的推动作用。断裂的活动形成冲沟及地裂缝，为水岩作用补充大量的水源，而加速了土体软化的进程，致使软弱结构面贯通，为滑坡提供良好的滑动面;滑坡区内的网纹红土物理力学性质良好，具有含水率低、密度高、土体抗剪强度高等特点，在外力作用下易发生脆性断裂。网纹红土的表面往往发育垂直节理裂隙，部分区域可见共轭节理发育，易于地下水的流通，局部常存在铁锰质胶结，对强度影响较小，在一定程度上节理裂隙增加了降雨入渗的通道，为地下水的连通提供了良好的场所。

⑤物质因素：滑坡区网纹红土节理裂隙发育，裂隙中往往充填可塑性较高的粘土，粘土主要矿物成分为高岭石、伊利石、蒙脱石等，遇水极易软化，且具有极强的吸附性与膨胀性，频繁的降雨及地下水的补给使得粘土矿物的水岩作用强烈，粘土矿物不断膨胀，网纹红土节理裂隙不断扩张拉宽，导致原土体结构遭受破坏而崩塌解体。滑坡区砂砾石层中的砾石磨圆度较差，砾石大小不一，杂乱排列，无定向性，砾石间空隙较大，易于水体流通，承载力较差，使得上部地层处于架空状态，在重力等外力的影响下，极易发生滑动崩塌。

4.2 滑坡机理分析

基于以上因素，长虹东大道滑坡的形成机理分析如下：

长虹东大道滑坡在人工开挖的过程中形成了不稳定斜坡，在一定程度上使得土体释放和调整形成卸荷裂隙，卸荷裂隙往往受到重力、风化及斜坡的物理地质作用进一步张开和位移，与此同时降雨及地下水不断地在网纹红土发育的节理裂隙中运移，侵蚀并冲刷砂砾石层中的粘土矿物，并渗流到底部弱透水性的泥质粉砂岩，使得储水量不断增加，形成高水头，加速土体的软化，加快了软弱层的形成，并在新构造运动间歇性活动的影响下，土体抗剪强度降低，最终坡体在自身重力下的下滑力大于抗滑力，坡体沿着网纹红土与砂砾石层的软弱结构面滑动，形成滑坡。其形成机制过程如图5所示。

5  结论

①通过野外地质调查及室内资料统计，分析了网纹红土的结构特征及物理力学性质，探讨了滑坡的要素、变形、结构特征，掌握了滑坡区地质环境背景，证实了滑坡为小型浅层滑坡。②基于Geoslope对长虹东大道南侧滑坡进行数值模拟分析，分别以三种工况计算其稳定性，以Morgenstern-Price法计算结果为：工况一条件下，稳定系数为1.144，处于稳定状态;工况二条件下，稳定系数为1.093，处于欠稳定状态;工况三条件下，稳定系数为0.673，处于不稳定状态。

③长虹东大道南侧滑坡形成受控于滑坡区本身不利的地质结构及斜坡结构特征，滑坡区网纹红土发育的节理裂隙及砂砾石层较高的孔隙度为地下水的渗流提供良好的场地;其次底部弱透水性的泥质粉砂岩，使得储水量不断增加，形成高水头，加速土体的软化，加快了软弱层的形成;最后在连续的强降雨及人类的工程活动切坡的诱发因素下，粘土矿物水岩作用强烈，吸水膨胀，土体抗剪强度降低，坡体自身重力的下滑力大于抗滑力，坡体沿着网纹红土与砂砾石层的软弱结构面滑动，形成滑坡。

参考文献：

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