牡丹江市青梅东山牵引式滑坡特征与成因机制分析

王忠禹 佟智强 杨洪祥 宋林旭 王建伟 宋立东

摘 要：2019年7月9日，受强降雨影响，牡丹江市青梅山东坡发生一中型牵引式山体滑坡，总体积约30.43×104 m3，滑动距离约为20 m，滑坡前缘已延伸至鹤大高速公路边沟，鹤大高速公路长约400 m的路段受到威胁，潜在经济损失巨大。利用遥感、物探、无人机航测等手段研究青梅东山滑坡形态特征及形成机理，结果表明：青梅东山滑坡为牵引式中层滑坡体，呈塔式扇形外貌，由于地层岩性特征加之人工修路、开挖坡脚等诸多原因，致使坡体稳定性失衡，从而发生滑坡。

关键词：滑坡成因;猴石沟组砂岩;灾害演化趋势;牵引式滑坡

Abstract：On July 9， 2019， a medium-sized traction landslide occurred at the East slope of Qingmei mountain， Mudanjiang city affected by heavy rainfall， with a total volume of about 30.43 × 104 m3 and a sliding distance of about 20 meters. The landslide reached the side ditch of Heda expressway threatening an area of with a length of about 400 m of Heda expressway and resulting in huge potential economic losses. The landslide form and formation mechanism of this  landslide are studied by means of remote sensing， geophysical prospecting and UAV aerial survey. It is concluded that this landslide is a traction middle-layer landslide with a tower-shaped fan shape. Due to the formation lithology characteristics and many original reasons such as road construction and excavation at the foot of the slope， the slope stability is disturbed， and thus landslide occurs.

Keyword： landslide genesis; Houshigou formation sandstone; disaster evolution trend; traction landslide

滑坡體位于牡丹江市鹤大高速公路桦林—铁岭河段青梅山东坡，地理坐标为东经：129°41'17.30"，北纬：44°36'55.91"。经过现场勘查，滑坡体可见多处拉张裂缝，裂缝宽度0.05～0.20 m，滑坡壁向下延伸倾角变缓并与滑坡体滑动面相连，形成的封闭洼地宽度约3.2～20.4 m，与此同时在滑坡体前缘高速公路西侧约15 m远处发现滑坡鼓丘，高约2.3 m，长度约42.6 m。滑坡壁上可见垂向擦痕。调查过程中，首先利用遥感、无人机、航拍和航测等手段将滑坡体整体形态与外部边界进行圈定，进而通过钻探和物探手段相结合的方式查证并推断出该滑坡主滑断面及其埋深情况，为下一步工作部署打好基础。调查显示滑体地层岩性为白垩系下统猴石沟组（K1h）砂岩、含砾砂岩和泥岩互层，滑体整体透水性较强，而滑动带低层为粉砂质泥岩，其透水能力差，遇水湿滑，此类特征均有利于滑坡产生，而且该滑坡由于修筑道路、开挖坡脚导致斜坡体前缘应力缺失、稳定性遭到破坏，加之连夜暴雨渗透台体，加重滑坡质量，最终导致滑坡产生。通过比较，牡丹江市天仙宫滑坡也位于该组地层之上，滑坡机理类似（王忠禹，2019）。本文以青梅东山滑坡为例，详细研究了牡丹江市此类地区滑坡特征和形成机理，希望能为牡丹江市减灾防灾工作提供参考依据，并对研究该类地层滑坡提供参考依据。

1 地质环境条件

1.1 地形地貌

牡丹江市位于三面环山的状似“马蹄形”盆地之中部，该盆地北及西部为海拔350～500 m，馒头状，少数为鳍脊状山体;南及东南海拔 350～500 m，缓坡状漫岗地形区。区内为沿牡丹江河谷形成的南北长 14 km、东西宽 8～10 km的冲积平原，两岸对称，海拔220～300 m。牡丹江市所属地貌单元，由南东向北西依次为河谷漫滩，一级阶地，二级阶地，地貌界线较为清楚，地势南东低、北西高（王丽君等，2004）。牡丹江市区域地貌按其成因、形态可划分为低山区、丘陵区和河谷平原区。

滑坡区为低山丘陵地貌，地形局部起伏较大，地形西高东低（图1），最高海拔高度350.6 m，最低侵蚀基准面281 m，相对高差69.6 m。滑坡区地形向东倾斜，坡角10°～15°。东北部植被较发育，一般为次生林为主，局部有人工林，西南部主要为村庄以及一些小型工厂。

1.2 地层岩性

区内分布的地层由老至新分为中生界、新生界（图2），中生界以白垩系下统猴石沟组（K1h）区域上出露面积较广，工作区全区分布（佟智强等，2019）。该组地层不整合覆盖在黑龙江群之上，为一套河湖相碎屑沉积，下部为灰白色砂砾岩，夹长石砂岩及泥质粉砂岩;上部为灰白色、灰绿色、砂岩、含砾砂岩与泥岩互层，夹砾岩及砂质泥岩;新生界由高漫滩冲积层和低漫滩冲积层组成，主要呈条带状分布在牡丹江、铁岭河谷底两侧，上部为黑黄黏性土，下部为灰白色和浅黄色的砂、砂砾石。

1.3 地质构造

根据资料，本区新构造运动较活跃，主要是继承和改进了中生代的构造格架，牡丹江断裂（F2，F3）与海浪断裂（F8）及其次生断裂均属继承性活动断裂，主要表现在：牡丹江及海浪河河谷两侧第四纪堆积物厚度存在一定差异，且下伏基岩两侧不对称。从一级阶地和低漫滩相对高差推算，其错动速率小于0.1 mm·a-1，属活动微弱断裂。由于构造运动使地壳间歇性抬升，使牡丹江河谷发育有一级阶地，即在第四纪早期，本区继续抬升，中晚期受牡丹江等活动断裂上下错动控制，形成牡丹江河谷。第四纪晚期和近代在缓慢抬升过程中，表现为间歇性震荡运动，形成阶地。

1.4 易滑岩体结构

滑坡区地质环境条件较为复杂，发育多种不良地质现象，由于人类活动修筑道路，开挖坡脚形成陡坎，致使白垩系下统猴石沟组裸露，原稳定状态下的坡体失稳，促使坡体上形成了多条表层裂隙，且坡面水作用形成了多条侵蚀冲沟，加之坡体后方地表水的不断汇集入渗，使地表水向坡体浸润，坡体内易形成软弱带等易滑岩体，为滑带的形成提供条件，在暴雨工况下容易发生滑坡等地质灾害。

1.5 水文地质条件

根据区域水文地质资料显示，滑坡区水源补给条件以大气降水为主，排泄方式分为蒸发、地表径流、渗入第四系孔隙潜水及浅层风化裂隙水等。滑坡体内未发育有稳定的含水层，土体中较难存在局部上层滞水，且未发现有泉水出露。该区域的地下水类型分为第四系孔隙潜水和基岩风化裂隙水，其中第四系松散岩类孔隙潜水赋存于砂砾石中，主要接受大气降水入渗补给，少部分从高地形区向低地形区径流形式排泄，部分入渗后大致沿坡体内部向坡体低洼处径流方式排泄;基岩风化裂隙水赋存于白垩系下统猴石沟组砂岩中，含水、透水性受岩性、节理裂隙发育程度及风化程度影响。其中，泥岩含水微弱，透水性差，为相对隔水层，砂岩含水层主要接受上层含水层补给，少量在基岩裸露区接受大气降水，及上覆松散层孔隙水补给，由于猴石沟组砂岩透水性强，在丰水期，临时性含水形成局部含水体，具有埋藏分散、浅循环，短径流交替的特点。相对而言，滑坡体所在斜坡地势西北高东南低，滑体主要由浅层地表土、全风化砂岩及含砾砂岩和粉砂质泥岩组成，其中浅层地表土、全风化砂岩及含砾砂岩的透水性较强、亲水性较差，粉砂质泥岩透水性较差，因此在地形因素影响下，滑坡体中的水体在重力作用下具有较强的流动性，滑带以上的滑体中不能形成稳定的含水层，属弱透水层。

2 滑坡发育特征

2.1 滑坡形态特征及规模

滑坡区地处牡丹江市鹤大高速公路桦林—铁岭河段青梅山东坡，鹤大高速公路桦林—铁岭河段西侧。滑坡整体分为两部分，包括滑坡区和斜坡区。不稳定斜坡区筑路时采用挡墙进行护坡，挡墙高8 m，总长约850 m，其中滑坡摧毁400 m。

现场调查该滑坡为一牵引式中层滑坡体，整体呈塔式扇形外貌（图3 a全貌）。坡体后缘及中部有多处开裂，滑坡体前缘已延伸至鹤大高速公路边沟，右侧以反压土堆为界，左侧以摧毁挡墙为界。滑坡壁向下延伸倾角变缓并与滑动面相连（图4），形成的封闭洼地宽度约3.2～20.4 m，长度约200 m左右，深度1～20 m，可见倾角约50°的垂向擦痕（图3 b）整体边界较为清晰，在边界范围内，可见有地表裂缝及挡墙开裂，边界之外未见有与滑坡相关的变形痕迹。与此同时，坡面可见十余条滑动裂缝（图3 c），裂缝与滑坡后缘大致平行，裂缝宽度0.05～0.20 m。

经调查确定滑坡地表面积约4.20×104 m2，厚度2.7～11.7 m，平均厚度约7.2 m，总方量约30.43×104 m3，属中型滑坡，主滑方向为81°，滑坡体坡度约15°，下伏基岩岩性为猴石沟组中砂岩、细砂岩及粉砂质泥岩，风化裂隙发育，呈碎裂结构。地层产状为105 ° ∠ 8 °，滑坡体以全风化含砾砂岩为主，主要含松散堆积的砂土夹砾石。

2.2 滑体特征

根据勘探资料揭示，滑坡滑体物质组成以腐殖土、回填土、素填土、残积土、全风化含砾砂岩组成。腐殖土：灰黑色，稍湿、可塑状态，透水性强，主要由砂土及腐殖质组成，结构松散，极不稳定;回填土：黄色—灰黄色，稍湿、可塑，由砂土、花岗岩碎石等组成，结构松散，稳定性差;素填土：黄色—灰黄色，稍湿、可塑，由砂土、风化碎石等组成，结构松散，稳定性差;残积土：黄色—灰黄色，松散—中密，矿物成分主要由长石、石英组成，结构松散，稳定性差，透水性强;全风化含砾砂岩：土黄色，岩石主要由砂和砾石等组成，工作区内广泛分布，在滑坡体前缘部分较薄，厚度约2.7 m，滑坡体中部较厚，厚度约11.7 m。砾石大小混杂，含量约占10%～20%，块石粒径一般5～40 mm，工作区普遍分布。

2.3 滑带特征

根据勘探资料，滑坡的滑带位于白垩系猴石沟组含砾砂岩与粉砂质泥岩交界处，处于基覆界面，其岩性为粉砂质泥岩，灰黑色、灰绿色、灰黄色，泥砂质结构，层状或块状构造。岩心呈硬塑或坚硬状态。岩石成分为蒙脱石、伊利石及风化砂岩。岩石遇水软化。具有弱透水性和较强的吸水性，吸水软化后的黏土对整个滑坡体的稳定性较为不利。岩石坚硬程度分类属于极软岩，岩体完整程度分类属于破碎和极破碎，岩体基本质量等级分类属于Ⅴ级。黏聚力12.2～34.1 kPa，摩擦角22.3°～45.8°。

2.4 滑床特征

據钻孔揭示，滑坡体的滑床为白垩系猴石沟组（K1h），其岩性主要为含砾砂岩、砂岩、粉砂质泥岩等。含砾砂岩：土黄色，岩石主要由砂和砾石等组成，砾石大小混杂，含量约占10%～20%，块石粒径一般5～40 mm，以圆形、亚圆形为主，母岩以花岗岩为主。砂岩：岩石新鲜面呈灰褐色，粒状结构，块状构造。岩石坚硬程度分类属于较软岩，岩体完整程度分类属于较破碎和破碎，岩体基本质量等级分类属于Ⅵ级。粉砂质泥岩：主要为灰黑色，细粒结构，薄—中厚层状构造，岩层产状近于水平，湿水后有裂纹，强度较低。在此需说明的是，由于所取岩样均为较完整地段岩石，大部分钻孔岩芯较破碎，强风化手可捏碎，其抗压强度小于完整地段岩石。

3 滑坡成因及演化过程条件

3.1 滑坡影响因素

影响斜坡稳定性的因素可分为自然因素和人为因素，均不同程度地对斜坡稳定性造成影响。其中，自然因素主要为地形地貌、地层岩层、降水等;人为因素主要为工程活动（殷志强等，2013）。

（1）地形地貌

项目区地处在低山丘陵区，地势西高东低，最高海拔高度350.95 m，最低海拔高度265.85 m，相对高差85.1 m。滑坡区所处坡体向东倾斜，坡角10°～15°。滑坡体整体由白垩系下统猴石沟组（K1h）砂岩、含砾砂岩和泥岩组成，局部覆盖有第四系残坡积黏土，岩层总体倾向90°～110°，倾角3°～9°，岩层倾角小于地形坡角，由于滑坡区所处坡体在地质灾害评估中评定为不稳定斜坡，同时岩层倾向与坡体方向大致相同，易于诱发滑坡。

（2）地层岩性

滑坡体地层岩性为白垩系下统猴石沟组（K1h）砂岩、含砾砂岩和泥岩互层，由于风化作用强烈，岩层内部裂隙较为发育，结构松散，透水性较强。滑坡体中的泥岩层易被切割破坏，表现出手捻易碎的现象，加之雨季降水渗入，降低了岩石的抗剪强度，易发生滑坡地质灾害现象（罗昌谟，2009）。

（3）降水

自然降水是滑坡产生的重要影响因素。在长时间或强降雨条件下，增加了坡体自重、孔隙水压力等，降低了其内摩擦角和黏聚力，在坡体饱水面积增加的同时，使其下滑力大幅度增加，进而诱发滑坡。

（4）水动力条件

1）地表水

地表水对滑坡会产生不利影响，因滑坡体后方地表水汇水面积较大，后缘地表水的汇集入渗，使滑体内部分土体长期处于浸泡状态，浸湿后逐渐软化，并同时增加了滑体重量，加之雨季时期，因此地表水对滑坡稳定产生不利影响，会诱发和加速滑坡的发生发展。

2）地下水

滑体的物质成分主要由透水性较强的浅层地表土、全风化砂岩及含砾砂岩和粉砂质泥岩组成，滑坡体所在斜坡体的地势具有西高东低、北高南低的特点，故在地形因素影响下，滑坡体中的水体在重力作用下具有较强的流动性，滑带以上的滑体中不能形成稳定的含水层。

（5）工程活动

人类工程活动是诱发坡体产生滑坡的最主要影响因素之一。在修筑公路时，开挖山体坡脚，滑坡体前缘位置形成临空面，破坏了坡体原有的结构，导致坡体稳定性下降，且雨季时期的坡体正处于饱水状态，加之坡体后部地表水不断汇集入渗，使坡体的抗剪强度大大降低，加剧了滑坡的进一步变形，进而引发了滑坡。

综上所述，坡体的物质组成为滑坡形成提供了物质条件，在人工切坡、地表水入渗等作用下，特别在雨季时期的强降雨条件下，可能会再一次诱发滑坡，直接危害滑坡体前缘牡丹江市鹤大高速公路桦林—铁岭河段的往来车辆安全，特别在夜间发生滑坡，相较白天将会造成不可估量的损失，因此青梅山东坡山体滑坡急需治理。结合滑坡体变形特征，随其变形程度的不断加剧，将可能进一步使坡体变形失稳，扩大滑坡规模，导致滑坡再次发生，造成高速公路阻塞，严重危及往来车辆安全，造成不可挽回的生命财产损失。

3.2 滑坡变形破坏的机制

滑坡体整体由白垩系下统猴石沟组（K1h）砂岩、含砾砂岩和泥岩组成，局部覆盖有第四系残坡积黏土，山坡坡角10°～15°，并在降雨作用下，使岩土体界面浸润软化，形成了软弱带，为滑带的形成提供了条件，且人类工程活动对坡脚进行开挖，综合作用下形成了青梅山东坡山体滑坡。

青梅山东坡山体滑坡在运动形式上属于岩质牵引式滑坡，由于岩层倾向与滑动方向基本相同，且风化作用强烈，人类工程活动又切割了山体坡脚，破坏了山体原有结构，将会形成牵引式下滑。在强降雨等诱发因素影响下，坡体一旦失稳，滑体将会以较高速度向下滑动，并兼有滑塌性质，主滑动面埋深3～12 m。

3.3 演化过程及发展趋势

根据牡丹江青梅滑坡的变形现象、影响因素及变形破坏模式的分析，对滑坡的稳定性做出判断，并对其发展趋势做出预测。

滑坡在雨季中，雨水通过下渗进入到滑体内，并导致滑带抗剪强度降低，导致了滑体进一步的大规模滑移变形（包一丁，2020），拉张裂缝变形迹象更加明显，使雨水更易下渗，以至雨期中滑体土体较为饱和，在暴雨的作用下，滑坡有可能产生较大规模滑移变形破坏。滑坡在2018—2019年发生过二次变形破坏，定性判断该滑坡在暴雨工况下易发生变形破坏。根据对滑坡稳定性计算定量分析，控制区域稳定性欠佳，即滑坡区稳定性较差。从现阶段变形形迹来看，目前牡丹江青梅滑坡处于滑动变形阶段，即滑坡在以后会出现不同的变性破坏迹象。斜坡区现状在自然工况及在暴雨工况下，属于稳定状态，但紧邻滑坡区若不及时进行工程治理，滑坡区进一步变形破坏，会直接影响并降低斜坡区的稳定性（图5）。

据现场地表测绘及滑坡的变形迹象，滑坡中部及后缘均出现变形迹象，其安全儲备不足，该滑坡现状处于不稳定状态，有发生进一步垮塌的可能。因此，建议对该滑坡进行抗滑工程及护坡工程治理。

4 结论

（1）青梅山东坡滑坡整体呈塔式扇形发育，山体周围为斜坡地貌，地形坡度较陡，由于修建公路对斜坡开挖坡脚严重，形成临空面导致原本稳定的斜坡变得不稳定，滑坡类型为牵引式，其规模等级中等。

（2）滑体的物质成分主要由浅层地表腐殖土、白垩系下统猴石沟组全风化砂岩、砾砂岩及粉砂质泥岩，其中浅层地表土、全风化砂岩和含砾砂岩的透水性强、亲水性较差，为含水层;滑动带中粉砂质泥岩属于含水微弱、透水性差，为相对隔水层，这就导致滑坡体在丰水期，水体在重力作用下具有较强的流动性，局部形成临时性含水体，增加了滑坡体质量，滑坡体无法承受自身重力沿滑动面发生滑坡。研究发现牡丹江市地区大规模滑坡灾害体集中发育于该组地层之上。

（3）调查区内人类工程活动对地质环境的影响较大，是影响滑坡体稳定性的重要因素之一。修筑公路对坡体坡脚进行开挖，从而形成了临空面，破坏了坡体原有的结构，导致坡体稳定性下降，且雨季时期的坡体正处于饱水状态，加之坡体后部地表水不断汇集入渗，使坡体的抗剪强度大大降低，促使坡体进一步变形，易产生滑坡等地质灾害。

参考文献：

包一丁，2020. 排土场边坡稳定性评价及潜在滑坡灾害范围预测[D].吉林大学.

罗昌谟，2009. 地质灾害与地层岩性的关系探讨[J].福建地质，28（4）：341-345.

佟智强，杨洪祥，刘浩，等，2019. 牡丹江市城市地质特征及调查研究方向分析[J].城市地质，14（3）：38-44.

王丽君，杨永田，2004. 牡丹江市区地质灾害发育特征及防治对策[J].中国地质灾害与防治学报（4）：128-130.

王忠禹，2019. 关于牡丹江市地区滑坡形态特征的分析研究：以天仙宫滑坡体为例[J].科技经济导刊，27（33）：72+71.

殷志强，陈红旗，褚宏亮，等，2013，2008年以来中国5次典型地震事件诱发地质灾害主控因素分析[J].地学前缘，20（6）：289-302.