福建清流山边队古滑坡发育特征及复活机制分析

江福贤

(福建省地质工程大队，福州，350002)

古滑坡在我国云南、四川、西藏等中西部区域分布广泛，已有众多前人对其分布特征及复活机制展开了研究[1,2]，地震、滑带中的砾石组分、降雨入渗等都是古滑坡复活的重要影响因素[3-5]。相比于中西部的地广人稀，我国东南沿海地区是人口分布较为稠密的地区，古滑坡的复活将对人们生命财产安全造成极大威胁。

三明清流的山边队古滑坡是一处已复活的古滑坡，对坡体周边三百余户居民生命财产构成严重威胁，亟需对该古滑坡的变形特征、复活机制进行分析，并提出相应的防治措施。因此，以该古滑坡为实例，采用空-地一体化的研究方法，结合室内土工试验、现场原位测试、理论分析等综合研究手段，获得滑坡体的地质环境条件，在此基础上进一步研究该古滑坡的发育特征，并结合不平衡推力法分析不同工况下滑坡的稳定性，分析该古滑坡的复活机制，以期为该滑坡灾害防治及规划设计、东南沿海地区古滑坡的研究提供参考。

1 滑坡区地质环境条件

古滑坡位于清流山边队至十里铺组房后边坡上，距离清流县城3 km。滑坡体北侧前缘为省道(S204)，东侧是气枪厂有限责任公司(下称气枪厂)，西侧则是山边队组，穿过龙津河一级支流，位于省道(S204)北侧，距离滑坡体最近处不足50 m。

该滑坡所在区域属低山丘陵地貌，地势南高北低，南侧最高峰高程约560 m，北侧最低处高程约305 m。滑坡体后部岩壁高陡，高程为415～419 m，两侧各发育一条冲沟，双沟同源，连接向下为平坦台地甚至洼地，中部是缓斜坡，下部“舌形”隆起地形，前缘高程为309～310 m。

场地下伏基岩主要为漳平组和梨山组砂岩、泥质粉砂岩及泥岩，岩层总体呈顺坡向，实测岩层产状为335°∠55°。场地结构面主要为层理，节理次之，其中集中分布的结构面(层理)倾向为NW 320°～350°，次集中分布的结构面还有2组，走向分别为NE 0°～20°和NW 270°～300°。

2 滑坡发育特征

2.1 平面几何特征

通过无人机遥感解译发现，滑坡体整体呈圈椅状，主滑方向约为330°，自南向北纵向长为100～350 m，东西两侧横向宽为90～290 m，滑坡面积约4.9万m2，滑体整体厚度为10～25 m，最厚处为30 m，滑体体积约140万m3。

滑坡体表面受到多条裂缝切割作用构成四级台地(图1)。野外调查过程中发现已有裂缝因年代久远被坡积土及腐殖土填埋，共实测典型裂缝11条，编号为L1～L11，各条裂缝的分布特征(表1)。其中L1为滑坡后缘主裂缝，L2和L3为滑坡周界裂缝，堆积体上的裂缝以拉张性质为主，下错深度最大为4.8 m，除了后缘裂缝外，剩余裂缝整体张开度不超过2 m。

图1 清流山边队滑坡体平面特征图Fig.1 Flat characteristics of the Shanbiandui landslide body in Qinglin country

表1 滑坡堆积体裂缝分布特征

四级台地主要受L10、L8、L5和L1 4条裂缝的下错切割作用控制，各级台地的坡度自前缘至后缘呈增大趋势。首先滑坡前缘部分受L11剧烈下错形成松散块碎石土，由L11和L10组成第一级台地，面积约2 000 m2，台地倾角约5°；L8以下部分错距约12 m，发育第二级台地，面积约1 700 m2，台地倾角6°～10°；L5以下部分错距约3 m，发育第三级台地，面积约1 600 m2，台地倾角5°～11°；L1以下部分错距3～6 m，发育第四级台地，面积约2 500 m2，台地倾角5°～20°。

2.2 纵向结构特征

纵向上，该滑坡主要分为滑坡堆积体、滑移带和滑床3个部分，堆积体总体上呈现出北(前)厚南(后)薄的特征。从主滑剖面看，滑床基岩面上陡中缓，靠近前部部位微有反翘，产状内倾。其中北侧滑床基岩面坡度为25°～45°，最陡达60°，中部坡度为10°～22°，前缘高程为305 m处滑床开始反翘(图2)。

图2 古滑坡2-2'工程地质剖面图Fig.2 No.2-2 ′engineering geological section of the ancient landslide

实地调研结果显示，该滑坡堆积体在不同平面位置呈现褐黄色、灰白色、杂色的大块石、碎石土、黏性土不规则混杂分布，并多以崩塌和坡积成因的块碎石与黏性土组成的混合土呈现，含量极不均匀。黏性土以粉质黏土为主，含量为10%～25%，无摇振反应，干强度及韧性中等；多见中-强风化砂岩、石英砂岩、粉砂岩、泥岩块碎石，块径悬殊，分布不均，块石粒径为2～80 cm，含量为40%～60%。表层一般含0.3～2.8 m坡积层，在全新世发育而成，局部可见植物根系，岩性为含碎石黏性土，碎石粒径为0.01～2 cm，约占5%～20%，干强度、韧性中等，不同段渗透性有所差异；局部表层为根植土，厚0.1～0.5m，呈黑、褐色，松软。

现状滑带处于古滑坡崩滑堆积体与原有地面的交界处，受滑动挤压、剪切及牵动影响，滑带包括原有地面的覆盖层及古崩滑体交界面的软弱部分，主要为原始地形残坡积土体，滑带厚度一般为0.2～5.0 m，最厚为7.2 m，呈不规则线形，连续分布于滑体底部，以黏土、含黏性土砾砂及粉质黏土为主，呈灰褐色、黄灰色，具软塑-可塑，局部可见切面光滑，粉粒含量为20%～50%，角砾以上含量一般为10%～25%，最小为2%～10%，角砾、碎石多呈次圆状，局部次棱角状，工程性质差。在滑带与滑床过渡区域还分布有厚1～10 m的牵动滑区，主要为原地形土体，风化强烈，原表层残积土层(厚0.3～7.2 m)黏性土含量大，工程性质差。

滑床位于未发生移动的坡体上，一般与滑带直接接触的滑床包括长石石英粉砂岩、泥质粉砂岩、砂岩及泥岩，其中，粉砂岩呈中厚层-巨厚层状，相对抗风化能力较强，强风化层厚度一般为0.6～8.0 m；泥岩呈薄层-中厚层状，相对抗风化能力较弱，强风化层厚度为0.4～5 m。从主滑纵剖面图看，滑床中下部岩层主要以泥质粉砂岩、泥岩为主，而滑床上部以粉砂岩为主，整体呈上硬下软的分布特征。

2.3 水文地质特征

滑坡区分布4处泉眼，2处位于滑坡前缘与省道(S204)交界处的坡体上，常年渗水，勘查期间流量为0.02～0.1 L/s；一处位于滑坡前缘与气枪厂交界处，可见明显渗流通道，常年流水，丰水期流量为3～9.5 L/s,枯水期流量为0.05～0.2 L/s；另有一处位于滑坡后缘高程425 m处，常年可见有水渗出，雨季较大，旱时水量较小，甚至没有，勘查期间流量为0.1～0.2 L/s。

钻孔探测结果显示，滑坡体内地下水明显受控于季节变化，已形成了统一自由水面，并受制于地形坡度，在重力作用下，顺坡向从高处往低处流。地下水分布区为整个滑坡区，而大气降水的补给区为整个滑体表面及滑坡后山冲沟，流水，分布区和补给区基本一致，表明该滑坡体内地下水具潜水性质。

据现场试坑渗透试验数据显示，滑坡区表层各处的渗透性不均匀，变化大，渗透系数(k)值为1.20×10-3～1.29×10-6cm/s，渗透性最强的渗坑(k=6.16×10-3cm/s)位于裂缝处，裂缝不发育的地带渗透系数值较低，透水性较弱。

3 滑坡稳定性分析

3.1 稳定性定性分析

山边队古滑坡的滑坡前缘、堆积体周界、后缘较明显。在滑坡后缘，后壁上存在明显擦痕，显示滑动方向与基岩倾向基本一致。在滑坡堆积体上，植被茂盛，发育灌木、矮乔木、茶果林，可见“马刀树”现象。在滑坡前缘，自1998年以来，S204道路出现局部拱起变形，2006年对滑坡周缘的路段进行移线修建，并在路边修建挡墙，挡墙每年向外移动为10～30 cm。另外，滑坡体裂缝趋于有序圈闭，逐步贯通形成裂缝束。同时，由于滑坡拱起变形，气枪厂西门墙壁的墙体变形严重，勘查期间其最大位移变化约10 cm。

3.2 稳定性定量评价

通过室内试验获取的岩土体力学参数，承载力特征值根据标准贯入试验和室内土工试验获取，锚固体与岩体间极限粘结强度标准值、内摩擦角、黏聚力、基底摩擦系数通过枯水期原状样的室内土工试验获得，滑带的黏聚力为13.1 kPa，内摩擦角为10.4°(表2)，将以上实测数据代入斜坡模型中计算稳定性系数，滑床的力学参数根据岩土物理力学参数取值表的经验值代入。计算时，为了现场情况及计算结果能更好地反映现场实际，选用3种不同工况计算稳定性——自重枯水期工况、自重丰水期工况和持续强降雨工况，3种工况不改变岩土体参数，仅改变地下水位的影响。

表2 岩土物理力学参数取值

稳定性分析结果表明，在天然枯水期工况下，滑坡整体处于基本稳定状态(FS=1.000)；在天然丰水期工况下，滑坡整体处于不稳定-欠稳定状态(FS=0.980)；在持续强降雨天气及其他极端因素不利工况影响下，滑坡整体稳定性系数下降，处于不稳定状态(FS=0.962)。

4 古滑坡复活机制分析

4.1 人为活动破坏了古滑坡原有的稳定状态

要讨论古滑坡的复活机制，首先需明确复活的时间。尽管未对古滑坡年龄进行精确测算，但根据县志记载、现场马刀树年龄及滑坡体裂缝变形迹象，大致可知现状滑坡开始滑动的时间不超过60 a。根据已有资料记载，自20世纪50年代以来，该处的人为活动主要有2宗：一是滑坡前缘省道(S202)的修建，最早始于1957年10月(原荆谢线的通车时间)，为沙土路-泥结碎石路面，从1974年起原荆谢线逐步改弯降坡并于1981年至1983年全线改建为沥青贯入式路面，在1995年至1996年被改建为二级水泥路面，随后于1998年起路面出现拱起病害；二是气枪厂所在地块在20世纪60年代起就开始开挖原有山坡以建设厂房。从马刀树年龄与人为建设活动时间的一致性可以看出，古滑坡周边人为活动破坏了古滑坡原有的稳定状态，为古滑坡的复活创造了条件。

4.2 顺层特征及不连续面是触发滑坡复活的重要影响因素

除了复活时间，滑坡的失稳滑动方式也可以为此次研究古滑坡的复活机制提供线索。古滑坡的主滑方向为330°，与场地主要结构面(层理)倾向接近(NW 320°～350°)；次集中结构面(节理)的走向为NE 0°～20°和NW 270°～290°，与周界裂缝L2和L3的走向接近，在一定程度上控制着滑坡两侧周界裂缝的变形走向，反映出岩层的不连续面是形成古滑坡的主要因素。

除此之外，古滑坡表面的11条裂缝以拉张性质为主，4级台地倾角自滑坡前缘到后壁逐渐变陡，反映出滑坡的变形机制为前缘滑体先错动变形，形成新的临空面后逐步牵引带动后部滑块往前变形。由此可见，岩层的顺层特征以及断裂构造是触发滑坡复活的重要影响因素。

4.3 降雨及地下水活动加剧了古滑坡复活

最后，从稳定性分析结果中可以得到，降水条件是触发古滑坡全面复活的关键原因。结合现场古滑坡圈椅状地貌特征，滑坡后部的降雨及地下水极易向滑坡体内部汇聚，另外，滑坡堆积体表面裂缝处的渗透系数比滑坡堆积体各级台地表面的大，降水极易从由裂缝入渗到滑体内部甚至滑带处，而滑坡内的地下水主要由滑坡前缘的3处泉眼处流出，说明水体在滑坡体内进行了较长距离运移，与滑坡体内的粉砂岩、泥岩和砾石存在一定程度的水岩反应。

上述水文过程极易使边坡的稳定状态发生改变，促使古滑坡复活。一方面，滑坡块体的水体入渗不仅提高滑体的含水量，使滑体充水增重，增加下滑力，还伴随孔隙水压力增大，基质吸力减小，降低了有效应力，导致滑体内部岩土体的抗剪强度的下降，降低滑坡稳定性；另一方面，滑坡体内部碎石土与水不断发生水岩作用，加速滑体内部泥化过程，使得滑坡体物质泥化程度增加，泥化物质及大量黏性土随地下水运移，逐步往原始残积层富集并形成连贯性的滑动面，滑带在地下水长期的物理化学作用及长期蠕滑下，滑带土软弱层进一步软化，呈可塑-软塑状，整体表现为力学参数降低，在滑带与滑床过渡区域发现的牵动滑区正是上述机制的有力支撑；同时，入渗降水在滑带附近由高至低发生渗流而形成强大渗透压力，随基岩裂隙水等作用相对隔水层，主要产生浮托力，进一步减小了土体的抗滑力，类似于四川省中江县垮梁子滑坡的形成机制[6]。

因此，该古滑坡的复活是由于人为活动改变了原有边坡的稳定状态，岩层顺层特征及结构面特征为古滑坡的再次滑动创造了有利条件，在充沛降雨条件下，由于滑体内岩土体逐渐与水体发生水岩作用降低了土体抗滑力，导致了该古滑坡蠕变下滑。

5 结论

(1)山边队古滑坡整体呈圈椅状，南北最长达350 m，东西最宽达290 m，滑坡规模为140万m3，为地质历史时期形成的大型古滑坡。

(2)山边队古滑坡地形(地貌)和地质构造复杂，滑坡堆积体由11条裂缝及4级台地构成，主要成分是崩塌和坡积成因的块碎石与黏性土组成的混合土，下伏为漳平组和梨山组砂岩、泥质粉砂岩及泥岩；主要结构面为层理面，倾向与主滑方向接近，另有2组结构面，走向与古滑坡周界走向接近。

(3)山边队古滑坡地下水明显受控于季节变化，已形成了统一自由水面，并受制地形坡度、在重力作用下顺坡向从高处往地处流，经滑坡前缘的泉眼处流出。稳定性分析结果显示，在枯水期古滑坡处于基本稳定状态，在丰水期该古滑坡处于欠稳定状态，在强降雨条件下该边坡处于不稳定状态。

(4)山边队古滑坡的复活是一个多因素综合作用的结果，在人为活动改变了古滑坡稳定状态的条件下，岩层倾向和节理走向等结构面特征为古滑坡的滑动提供了有利条件，在强降雨作用下，岩土体与水体发生水岩反应降低了抗滑力，造成古滑坡复活蠕变。