三明市莘口镇沙阳村公路滑坡成因机制及防治

2020-03-16

能源与环境 2020年1期

（福建省121地质大队福建龙岩 364021）

莘口镇山区公路段位于福建省三明市三元区海西三明生态工贸区东南部。莘口镇地形地貌受地质构造控制明显，特别是中生代以后的构造运动和新构造运动，对区内地貌的发生、发展起着控制作用。主干山脉多呈北东向延伸，北西侧和南东侧地势相对较低。发生的地质灾害威胁着铁路、公路、水利等重要设施。威胁学校、医院、厂房、集镇等人口集中地。此外，受用地条件的限制，削坡建房、劈山筑路，不断产生新的地质灾害隐患。导致地质灾害的规模、数量有扩展的趋向，地质灾害的防治日益严峻。因此，进一步查明区内地质灾害的分布、成因、规模及发展态势，有利于防灾减灾和保障人民生命财产的安全。本文以莘口镇公路边坡滑动为例，探析了内在因素和诱发因素，并提出相应的防护和整治措施。

1 地质概况

滑坡区位三明市三元区莘口镇沙阳村258°方位1.5km公路南西侧斜坡（如图1），严重影响行人及车辆的正常通行。

图1 调查区滑坡地质灾害现场图

1.1 地形地貌

对于地质灾害的影响因素，区内地处低山丘陵地带，地质灾害类型主要有滑坡、崩塌及不稳定斜坡（如表1），它们均属突发性地质灾害，具有点多、面广、规模小，危险性、危害性大的特点。坡面植被主要为杉树、灌木等，在连日强降雨期间，该段公路沿线发生多次滑坡、崩塌（如图2），影响对象主要为坡脚公路上的行人和车辆。

表1 沙阳村公路段沿线地质灾害类型统计结果

1.2 地层岩性

边坡滑坡区斜坡的覆盖层为第四系全新统残坡积层（Q4el-dl），岩性下部为白垩纪早世坂头组（K1b）粉砂岩，砾卵石之间以砂充填为主；上部为粉质粘土，局部有淤泥质土。

图2 沙阳村公路段沿线地灾分布情况

1.3 地质构造

（1）区域地质构造特征。本次工作范围在海西三明生态工贸区内，位于闽西南拗陷带东部胡坊-永定隆起与大田-龙岩拗陷的交接地带，在漫长的地质发展过程中，经历了多次剧烈的构造变动，每次变动都留下了众多的构造形迹，主要有东西向、南北向、华夏系、新华夏系、北西向等构造体系；中生代的火山侵入作用达到鼎盛时期。

（2）新构造运动特征。区内新构造运动特征主要表现为地壳差异升降运动。

本区新构造运动是在燕山、喜马拉雅山运动的基础上，继续发展起来的，具有继承性、间歇性和断块差异上升活动的特点，构造的形态以断裂为主。①继承性。本区山脉走向基本呈北东向、北西向，水系呈格子结构，热水点（热水口、横坑和沙县后底温泉）多呈北东向分布，均与区内主要的断裂构造走向一致。②断块差异上升活动。本区以沙溪河为界，地势东高西低，沟谷深切，基岩裸露，第四系不发育，反映本区地势以上升为主，但上升幅度差异较大。沙溪左岸上升幅度较大，并以整体上升为主，沙溪右岸上升幅度中等，以断块上升为主。外围山地山峰挺立，发育“V”型峡谷、急流与瀑布，断崖十分典型也与新构造运动有关。

1.4 岩土体特征

土体主要以坡积粉质黏土为主，棕黄色，稍湿，可塑，切面光滑，韧性中等，干强度中等，主要由黏性土组成，含少量细砂及角砾。本层厚度2.6～5m。

岩体为强风化粉砂岩，灰紫色，岩石风化强烈，节理、裂隙较发育，岩体较破碎，锤击声哑，较易击碎，属于软岩，岩体基本质量等级Ⅴ级。本层出露厚度7～10m。

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中风化粉砂岩：灰紫色，中厚-厚层状，岩石中等风化，层面产状为58°∠26°，节理较发育，节理无填充，层状结构，岩体较完整，锤击声不清脆，轻击较易碎，属较软岩，岩体基本质量等级为Ⅳ级。本层未见底，边坡出露厚度约3～4m。

1.5 水文地质条件

边坡滑动区的地下水类型主要有松散岩类孔隙水、碎屑岩类孔隙裂隙水、基岩裂隙水。

松散岩类孔隙水：主要赋存于第四系全新统的冲洪积层中的砂砾卵石层中，富水性多贫乏。

碎屑岩类孔隙裂隙水：主要赋存于侏罗系长林组、二叠系文笔山组和童子岩组的细-中粗粒砂岩、粉砂岩，多呈薄-中厚层状夹于隔水性较好的泥质岩中，富水性贫乏。

基岩裂隙水：主要赋存于层状类（包括碎屑岩和变质岩）及块状岩类（包括侵入岩和火成岩）各种成因的裂隙中，多为潜水，富水性因地而异，补给来源多为大气降水。

2 滑坡体发育特征及时间分布规律

图3 三明市三元区莘口镇沙阳村006乡道滑坡区剖面图

图4 牵引式滑坡示意图

（1）发育特征。滑波点处为一滑坡体，滑坡体堆积于坡脚，部分清理，滑坡体长22m，宽50m，高12.50m，厚3.50m，土方量约3500m3，滑体后缘高差6m。滑坡点所在边坡高26m，自然坡度42°。滑坡体上方山体坡面调查未见滑坡裂缝，坡面植被主要为原始生态林。坡脚为公路，影响对象主要为坡脚公路上的行人和车辆。为小型浅层土质滑坡，见图3。

从引起滑动的力学性质来看，该滑坡属牵引式滑坡（如图4）。

（2）时间分布规律。近年来，一方面，由于人类工程活动的影响，该段公路已经陆陆续续发生过多次滑坡，山坡体上的破坏迹象明显加剧，滑坡由蠕变阶段进入滑动阶段。调查区内发生的1处滑坡与公路开挖密切相关；另一方面，调查区内发生的4处滑坡是在持续的强降雨期间发生的，滑坡次数与同期的月平均降雨量有正相关的关系（如图5），可见集中的强降雨是该调查区滑坡地质灾害发生的主要诱导因素。

3 成因机制及影响因素分析

根据滑坡所处的地质条件、特征，滑坡区的地形地貌、地层岩性、山坡体的结构和气象、水文等条件对滑坡的稳定性均有不同程度的影响，分析如下：

（1）地形地貌。滑坡区地形为斜坡，前缘为公路边坡，修路人工开挖坡脚，形成临空面，不利于山坡体的稳定。

图5 滑坡数量与月平均降雨量关系图

（2）地层岩性。滑坡的滑体物质为坡体表层岩土体，类型主要为残坡积砾质黏土，土体较松散，渗透性较好。

（3）地下水。滑坡地下水主要以大气降水为补给来源，边坡岩土体经降雨入渗，孔隙水压力和动水压力上升，坡体自重增加，达到临界点，原有的应力平衡状态受到破坏，降水是影响该路段滑坡的主要诱发因素。

（4）人类工程活动。坡脚因006乡道公路建设，开挖山坡，形成的人工开挖边坡，造成山坡体前缘的临空面加大、坡体松动，导致进一步恶化坡体的稳定性，坡体发生滑动。

综上所述，由于滑坡体物质主要为残坡积砾质黏土，坡体物质胶结较差，节理发育，由于降雨入渗，进入坡体内的水会进入导水断层，使土体抗剪参数降低，加上公路山坡前缘挖脚等人类活动因素的综合作用，沿逆断层位置的坡体先发生了变形滑动，牵引两侧坡积土偏向逆断层滑移。边坡表层土体沿岩土结合面发生向下滑动，最终形成滑坡地质灾害。滑坡总体表现为逆断层的前滑坡后缘坡度为64°，高差4～6m，存在临空面；坡体上部为坡残积砾质黏土，土体较松散，雨天发生滑塌地质灾害的可能性较大，边坡稳定性差。

4 治理措施

目前该滑坡为浅层滑动，其发展趋势为顺层滑动，从公路坡脚剪出。直接威胁坡前公路行人车辆的安全，考虑到该滑坡的发展趋势，建议对该滑坡进行综合治理。

（1）危险区范围划设。该滑坡体威胁莘口镇沙阳村村民的行人和车辆的安全通行，应在坡体下方006乡道滑坡区段划设危险警戒区域。在开展治理前，应安排专人值班值守，及时预警预报，提醒来往车辆和下方居住群众。同时汛期应注意加密监测，发现异常，及时组织人员转移避让，必要时可临时中断交通。严禁在滑坡体上及其周边从事生产劳动等活动。

（2）设置排水沟及坡面治理。由于滑坡体节理发育，岩层为顺层，对边坡的稳定性不利，目前应设置环形截水沟，防止地表水流入坡体内，尤其是现存在的裂隙。在边坡脚与山坡原始地形交接处设置排水沟，将水引入两侧自然山沟，及时排除雨季时的地表水。应急削坡卸载，加强坡面防护措施。

（3）监测。对滑坡点边坡地表变形形迹开展简易监测，包括滑坡区内出现的各种微细变化，用以判断坡面裂缝等地表变形形迹的扩张及位移动态。巡查追踪该路段边坡有无裂缝扩张及坡体变形形迹。