四川红层地区基岩顺层滑坡干湿循环下滑带土强度特征研究

李春旭 肖学沛

（四川省公路规划勘察设计研究院有限公司，四川 成都 610059）

0 引言

滑坡对公路建设影响十分巨大，而基岩顺层滑坡以其破坏范围大，破坏力强著称，以往的研究主要关注于滑坡地区滑带土在暴雨过程中充分浸润饱和软化后的强度弱化研究。对于一般滑坡可以认为滑带土长期处于饱和状态，强度不断弱化从而导致滑坡的发生。但实际工作中，处于库区的滑坡，滑带土长期受库区内水位涨落影响，其强度变化与普通滑坡有一定的区别，本文结合工程实例，通过对四川乐山至马边高速公路初步勘察过程中发现的马边县某库区内红层基岩顺层滑坡为例，通过野外勘察、室内试验的手段对山区红层基岩顺层滑坡干湿循环下滑带土强度特征研究进行研究。

对揭示滑带土强度特征、认识滑坡的形成机理、判识滑体的再滑与否等都具有重要的指示意义[1]。

通过采用压汞试验获取土体微观结构参数的方法，曾召田等[2]研究了干湿循环作用下膨胀土的孔径分布特征与基质吸力的变化规律;张英等[3]发现，在冻融循环作用下，土体的孔隙分布发生改变，其孔径、孔密度均增大;唐瑞华等[4]的研究表明，孔隙分布特征与其形成过程密切相关。张芳芝等[5]研究发现，干湿循环改变SWCC，同时也会使同等含水率所对应的基质吸力减小。

1 工程概况

在工程区内，构造类型以NE 向和NS 向的褶皱为主，受利店～新繁向斜与路线尾部相交，向斜影响，岩层倾向坡外，发育有大型基岩顺层滑坡（图1-1）

图1-1 两处基岩滑坡

2 地形地貌

滑坡区地处四川盆地向西南山地过渡地带，高程一般600～1000m，高差100～400m，属于中等切割构造侵蚀低山、中山地貌，河流切割较深，多呈“U”字型，纵向沟谷与山脉走向近于平行，形如梳状或树枝状。

3 地层岩性

走廊带内出露的地层为侏罗系（J）、白垩系（K）和第四系（Q）。侏罗系及白垩系则主要为砂岩、粉砂质泥岩沉积；第四系为松散砂砾、粘土、块碎石土等沉积。

4 地质构造

研究区位于扬子准地台西部的二级构造单元上扬子台褶带西北侧。西邻康滇地轴，东接四川台拗。新构造运动以大面积整体性、间歇性抬升为主，并具有抬升幅度西部大于东部的掀斜性和沿边界断裂的差异性运动的特点，主要表现为河流下切形成多级阶地。第三纪末期以来，由于本区剧烈抬升，形成强烈下切的峡谷地形，山势陡峭，冲沟短而坡降大。

5 气象水文

滑坡区地势高差悬殊，气候垂直变化显著。平均降水量586.3～851.2mm，研究区暴雨多集中在6、7、8 月，最大日降雨量可达100mm，在暴雨中心区往往触发滑坡复活，是不良物理地质现象发生的主要诱发因素。区内水系发达，水资源丰富。河流主要马边河。

0 水文地质条件

地下水丰富，类型齐全。根据地下水形成的自然条件、水理性质及水力特征，地下水可分为四大类：松散岩类孔隙潜水、碎屑岩孔隙裂隙层间水、基岩裂隙水。

6 滑坡特征

1 号基岩顺层滑坡后缘及两侧以山梁为界，下部以马边河为界；总体平面形态呈舌状，后缘高程约为620m，前缘高程约450m，相对高差约170m，其长度约940m，横向宽度约620m，坡向约337°，坡表主要由粉质粘土和块石组成，滑体下部在降雨期经常发生局部土质蹓坍和垮塌。

2 号滑坡后缘及两侧以山梁为界，下部以马边河为界；总体平面形态呈舌状，后缘高程约为690m，前缘高程约450m，相对高差约240m，其长度约940m，横向宽度约620m，坡向约337°，滑坡后缘厚度约8m，前缘厚度约59m，总体方量约102.4 万方；地形坡度11～25°。

两处基岩滑坡前缘均处于库区水位线以下，库区水位呈长期周期性涨落，导致坡脚岩土体强度不断降低而诱发滑动。

7 工程地质特征

7.1 滑坡岩土体组成

两个滑坡体物质组成相差不大，滑坡表层土为1-3 米为粉质粘土，黄褐色，可塑状，下部为砂、泥岩呈互层状产出。砂岩呈灰白色，以长石为主，节理裂隙发育。粉砂质泥岩呈红褐色，以粘土矿物为主。

7.2 滑带土特征

通过现场钻孔岩芯揭示，两个基岩顺层滑坡滑带均为粉砂质泥岩软弱带，粉砂质泥岩具有饱水软化，脱水开裂的特征，通过钻探取样，岩芯呈碎块状、片状，滑带见明显挤压、破碎及镜面擦痕，图3-1、3-2。

图3-1 1号滑坡滑带

图3-2 2号滑坡滑带

8 试验方案

8.1 滑带土的天然物理参数

通过现场调查及钻探可知，滑坡岩土体以砂岩及粉砂质泥岩互层状产出，根据岩层产状及岩性，取滑坡体中后部岩性相一致的粉砂质泥岩样品，用保鲜膜包好后，24 小时内进行样品物理参数的测定，得到滑带土天然密度为2.21g/cm3，天然含水率为13.7%。

由于两处滑坡处于库区，库区内水位周期性涨落，滑坡坡脚内的岩土体经历失水-饱水的长期循环过程，这种周期性的干湿交替过程，引起岸坡岩土体的组成成分、物理结构、和力学性质的变化，可能使稳定的岸坡向不稳定方向演化发展。故试验将样品进行干湿交替试验，模拟实际情况，将样品进行饱水24 小时后进入烘箱烘干，烘干后进行剪切试验，如此交替7 次。

9 干湿交替下滑带土强度特征

先对样品进行剪切试验，得出第0 次的试验数据，之后对样品的每一个干湿交替循环后，进行剪切试验，通过对试验数据的分析可知，在干湿交替作用下，土体抗剪强度下降程度较大，在下降到一定程度后，抗剪强度逐渐趋于稳定。内摩擦角也有不同程度的降低，图6-1，表6-2。

图6-1 样品干湿交替循环下粘聚力和内摩擦角变化曲线

表6-2 样品干湿交替循环下强度参数表

根据试验数据，我们可以得出样品每次干湿循环下抗剪强度参数的变化幅度。内摩擦角变化幅度为第1 次降低2.52%、第二次降低1.03%、第三次降低2.47%、第四次降低3.86、第五次降低1.83%、第六次降低1.97%、第七次降低1.37%，单次变化幅度小于4%。粘聚力变化幅度为第一次降低31.21%，第二次降低33.02%，第三次降低39.49%，第四次降低25.85%，第五次降低19.54%，第六次降低5.25%，第七次降低2.10%，通过试验可以得出以下结论，样品在干湿交替循环后，强度有所降低，内摩擦角降低幅度在4%以内，粘聚力最大降幅为39.49%，前四次整体降低达72.1%，随后降幅减小，逐渐趋于稳定。

10 结论

以乐山至马边高速公路初步勘察工程研究区红层基岩滑坡为研究对象，通过室内模拟干湿循环试验研究了滑带土抗剪强度变化规律。得到以下结论：

(1) 干湿循环作用下饱和滑带的抗剪强度有明显的变化规律。

(2) 在干湿循环作用下，滑带土的黏聚力和内摩擦角有明显的降低规律，内摩擦角降幅小于4%，粘聚力在四次交替后强度下降幅度最大，之后下降幅度逐渐趋于稳定。

(3) 库区水位涨落会使处于水位变动区的坡体产生局部变形，不利于坡体的整体稳定。强降雨则会使坡体中部的浅表层产生明显变形。