舟曲县东山镇牙豁口滑坡特征及形成机制研究

王 蒙

（甘肃省地质矿产勘查开发局第三地质矿产勘查院，甘肃 兰州 730000）

牙豁口滑坡体发育于坪定—化马断裂带上，其主滑方向与断裂带走向接近似平行，属坪定—化马断裂带控制的断裂带滑坡。自有史记载以来，牙豁口滑坡就发生多次滑坡灾害，具多级多次滑动的特征，最近一次较大规模的滑动发生于1989年8月，滑坡体自启动至停歇耗时近一个半月，呈流塑状沿断裂带地表“凹槽”内自上而下缓慢滑动，最终冲入岷江形成堰塞湖，造成了严重的危害。为了减少滑坡等地质灾害对人民群众生命财产的破坏，作者针对滑坡易发地段开展地质灾害调查及形成机制分析，为后期地质灾害治理提供可靠的依据［1］。

1 地质环境概况

1.1 地形地貌特征

勘查区位于舟曲县东北部，岷江右侧山体顶部，地势总体西高东低，山顶海拔2 053 m，滑坡前缘海拔1 640 m，相对高差达400 m，地形起伏大，为强烈上升的侵蚀构造地形，属滑坡易发区。

1.2 区域地质特征

勘查区出露地层主要为泥盆系、石炭系和第四系地层，岩性组合主要为灰岩、千枚岩、板岩等。岩体风化强烈、裂隙发育、崩塌发育。勘查区主要受坪定—化马断裂的控制，该断裂西起九原，经坪定南靖边、舟曲县城西向东至中牌、化马一带，东延至励志坝，全长约55 km，裂破碎带宽约500～1 500 m，由2条次级分支断层组成，带内断层泥、断层构造发育，局部可见泉水出露，属典型的构造破坏带（图1）。勘查区新构造运动十分活跃，区域上处于西秦岭构造体系断块强烈隆起区，上升速度1～4 mm／a，坪定—化马断层走滑速度为2～5 mm／a。

图1 坪定—化马断裂控制的滑坡分布

2 滑坡基本特征及形成条件

2.1 滑体形态特征

牙豁口滑坡堆积体平面形态呈“长舌形”。滑体主要在两侧山梁之间的洼地内滑动，受地形控制，滑体在平面上呈上窄下宽的态势，平均宽度84 m，面积5.6×104m2；依据调查结论，在滑坡堆积体后缘发现局部裸露的滑床，滑床可见明显黑色擦痕，成分为灰黑色炭质板岩碎屑，经测量，与水平夹角为18°，说明该区段滑动面角度约为18°，滑坡体后部最薄，前缘次之，中部最厚的特征，平均厚度14.6 m，总体积81.76×104m3。滑坡体前缘海拔为1 643 m，后缘海拔为1 863 m，相对高差203 m；滑坡体整体上后部较为陡峭，约27°，中下部坡度较为平缓，约14°，平均坡度约17°；滑体主滑方向受地形控制呈不规则“S”形，由后部至前部主滑方向分别为45°、60°和80°。

滑坡体成分较为松散，表层多为碎石土和灰黑色炭质板岩混杂堆积体，土体呈黑黄色，其下部滑体披覆大量块石，块石平均粒径约1.2 m，最大粒径约3.3 m，母岩岩性为灰岩。究其原因，主要是左侧侧壁的崩塌体堆积至滑坡体上部，受滑坡的滑动的影响，被搬运至滑坡体下部所致，据现场调查部分滑坡堆积体受推力和重力的作用呈“土石流”状态沿陡壁向下塑性流动，致使前缘拉裂形成多条拉张裂缝。

2.2 滑坡形成机制分析

滑坡形成原因复杂［2］，根据本次勘查分析认为，牙豁口陡峭的地形条件、软弱的岩土体组合、强烈的构造运动、降水的入渗是滑坡灾害发生的主要原因。（1）地形条件。地形条件是影响滑坡发育的决定因素之一。牙豁口滑坡所处的斜坡陡峻，属高山峡谷地貌，相对高差203 m，其表面坡度自上而下依次为19°、17°、15°，这种后缘高陡，前缘开阔的地形为滑坡的形成提供了良好的临空条件，位于斜坡高处的岩土体由于势能大，在重力作用下，就产生了向坡底移动的趋势，在这个趋势力的作用下，斜坡上部的岩土体具备有一定的下滑动力条件。

（2）岩土体特性。岩（土）体是滑坡发育的物质基础，牙豁口滑坡发育于坪定—化马断裂带上部，滑向与坪定—化马断层走向平行。勘查区内滑体由次生黄土、风化破碎带岩体及二者混杂组成，滑体在剖面上具双层结构，其中，碎石土由粉质黏土混杂搓碎的灰岩、炭质板岩、千枚岩角砾等组成，属次生黄土与风化破碎带岩体混杂堆积体，其裂隙发育，结构松散，极易风化，且具架空结构，利于地表水的渗入和流通；下层为炭质板岩碎屑，属风化破碎带岩体，工程性质极差，属于易滑地层。加之受断裂影响，地层整体较为破碎，决定了滑坡的发生和发展。

（3）地质构造与地震。勘查区内新构造运动强烈，山势陡峻巍峨，河谷阶地发育，沟谷狭陡，显示出地壳处于长期的上升过程中，经历了多期构造运动，山高谷深，河流发育。区域上主要受坪定—化马断裂控制，该断裂为一走滑逆冲断裂，兼有挤压性的特征，规模大，延伸长，破碎带宽度约1～1.5 km，牙豁口滑坡即发育断裂带上部，滑向与断裂带走向近于平行，受断裂活动的影响，斜坡体岩土体结构破碎，小型褶皱、次级断裂发育，使区内岩体严重破碎，为地质灾害发育提供了良好条件。

同时勘查区处于舟曲—武都地震亚带为地质多发带，近年来，频繁的地震作用是诱发和加剧滑坡的因素之一。

（4）水文地质特征。勘查区夏季降雨较多，由于牙豁口滑体位于洼地内，地形上极具汇水条件，且滑坡体结构松散，岩土体破碎，坡面裂缝较多，为降水入渗提供了输送通道。在强降雨影响下，雨水迅速渗透进入坡体的孔隙、裂隙中，使滑坡岩土体含水量增加。当地表水入渗至滑体下伏不透水层时，滑动带饱和，滑体和滑动带抗剪强度降低，使滑体失稳下滑。

3 滑体稳定性定量评价

根据土体莫尔强度理论及滑坡动力学平衡原理计算，判断滑坡体的稳定性，计算公式如下：

式中：K为稳定系数；Wi为第i条块的重量，kN／m；Ci为第i条块内聚力，kPa；φi为第i条块内摩擦角，（°）；Li为第i条块滑面长度，m；A为地震加速度；rv为孔隙水压力比；

式中：ψi为第i块段的剩余下滑力传递至第i＋1段时的传递系数（j＝1），即：

根据上述公式对滑坡体前缘的松散堆积体在天然、饱和和地震工况下的稳定性进行验算，鉴于该松散堆积体现阶段并未发生滑动。计算参数如下：天然工况下，土体重度取20 kN／m3，内聚力C取10 kPa，内摩擦角φ取16°；暴雨工况下，土体重度取22 kN／m3，内聚力C取9 kPa，内摩擦角φ取15°；地震动峰值加速度取0.2 g。依据计算得出，K值为1.137，坡体为基本稳定状态；当坡体水饱和，且无地质作用的条件下，K值为1.018，坡体为欠稳定状态；当坡体在干燥状态下，地震力为0.2 g时，K值为0.097，坡体为不稳定状态。

4 结论

（1）勘查区地貌类型为侵蚀构造中高山地貌，区内山坡陡峻，沟谷发育。出露地层主要为石炭系中厚层灰岩、泥盆系水群古道岭组灰岩、千枚岩、板岩和第四系全新统滑坡堆积物等，岩土体工程地质性质差，新构造运动强烈，人类工程活动较为强烈。

（2）勘查区位于侵蚀构造中高山区，为滑坡形成提供了良好的临空条件，加之滑坡体位于断裂带形成的构造凹地内，地形上极具汇水条件，利于地表水入渗，致使滑体内部地下水赋存，最终在汛期连续强降水的诱发下，导致滑坡灾害发生。

（3）通过对牙豁口滑坡体稳定性定量评价，可判断滑坡体的稳定状态，对预防滑坡地质灾害做出准确判断，提高地质灾害发生的预判能力，减少地质灾害造成的损失。