黄冈市罗田县城关镇斜坡变形破坏模式分析

谭伟 周佑平 刘钢一 李卫华 田巍 刘勇

摘要：不同的地层岩性抗风化能力差异较大，其中片麻岩抗风化能力弱于花岗岩。同时，随着深度的变化，岩体风化程度也呈现差异化，其工程地质特性差别同样很大。当斜坡具备一定物质条件，且受到外界扰动时可表现出不同的变形破坏模式，极易形成地质灾害而造成生命财产损失。本论述根据岩体风化程度的差异性，以及斜坡物质组成成分，结合实地调查，将黄冈市罗田县城关镇斜坡变形破坏总结为三种模型、四种表现模式，即坡面漫流型、层内错动型、直/折线型和楔形体型，可为斜坡变形破坏防治提供了技术参考。

关键词：风化程度;变形破坏;地层岩性

中图分类号：U24                                             文獻标志码：A

县城关镇地处大别山南麓，大地构造上属于秦岭褶皱系桐柏—大别山中间隆起大别山复背斜罗田褶皱束，大面积出露元古界红安群变质岩与燕山期花岗岩，坡面覆盖松散残坡积层较薄（约1 m），按斜坡物质组成划分均为岩质斜坡。在长期地质营力作用下斜坡物质组成、内部结构和地表形态均发生变化，特别是表层岩体在雨水、温度等因素影响下易风化导致岩体发生变形、破碎，而不同风化程度的岩体工程地质特性存在较大差异。当斜坡因切坡较陡，且具备一定物质条件，如一定厚度的风化残坡积物，在降雨或人类活动等外部因素的扰动下，坡体无法保证自身的稳定性，将产生变形破坏，从而引发地质灾害[1 ]。本文根据岩体风化程度的差异性，以及斜坡物质组成成分，结合实地调查，提出了不同类型变形破坏模式，可为斜坡变形破坏防治提供参考依据。

1 地层岩性特征

通过本次调查及钻探揭露，罗田县城关镇斜坡主要出露地层岩性由新到老依此如下：

第四系残坡积（Qel+dl ）耕植土，分布在斜坡表层，主要物质组成为黄褐色砂土，含少量植物根茎，结构松散、稍湿，力学性质差，该层层厚0.7～ 1.0 m。

元古界红安群（Ptgtn、Ptgin）广泛分布于工作区，岩性为黑云角闪斜长片麻岩、斜长角闪岩、黑云二长片麻岩、花岗质片麻岩，主要矿物成分为石英、长石、云母。新鲜岩体力学强度较高，干抗压强度78.48～ 196.20 MPa，以脆性变形为主，吸水率0.1%～ 1.3%，块体密度2.50 g/ cm3～ 3.04 g/cm3。局部地区风化程度较高，岩石质地较软，力学强度较低，遇水易软化，易产生坍滑现象。根据钻探取芯情况按风化程度从上至下大致可分为全风化层、强风化层、中风化层[2-3]（见图1 所示）。

（1 ）全风化层埋藏于第四系地层之下，呈黄褐色，散砂状，偶夹碎块石，块径大部分小于1.5 cm，最大块径2.5 cm，原岩结构构造完全破坏，层厚0.5～ 5 m，用手可搓成粉末状，性状类似于粉砂土。

（2 ）强风化层呈灰褐色、粒状变晶结构、片麻状构造，钻探揭露岩芯呈块状及饼状，长度区间2 ～10 cm，单节最长10 cm，层厚0.5～ 3.5 m，结构大部分破坏，风化裂隙很发育。

（3）中风化层呈浅灰色、粒状变晶结构、片麻状构造，结构部分破坏，岩芯呈短-长柱状，长度多数大于15 cm，最长为33 cm，岩质坚硬，锤击声清脆。

通过对不同风化程度岩心取样分析发现，风化程度越强，片麻岩块体密度、抗剪切强度均越低，强风化片麻岩的吸水率是中风化片麻岩的5 倍左右。

凉亭河超单元胜利单元（JS）二长花岗岩，呈青灰色，全晶质结构、块状构造，呈强—中风化（见图2 所示）。主要矿物成分：正长石、斜长石、石英。岩石坚硬、性脆，力学强度较高，干抗压强度117.72～ 215.82 MPa，该岩石抗风能力强，以刚、脆性变形为主。人工切坡形成高陡边坡易发生岩体剥坠落现象。

2 斜坡变形破坏模式

受外力地质作用的影响程度不同，岩体的风化程度也大不一样，从而导致了不同类型的斜坡变形破坏模式，其中片麻岩的风化程度明显强于花岗岩，其变形破坏程度也强于花岗岩。根据岩体风化程度的强弱，以及斜坡物质组成成分，结合实地调查，将工作区内斜坡变形破坏归纳为三种模型、四种表现模式[4 ]。

2.1 残坡积——全风化模型

此类斜坡坡体物质组成主要为第四系残坡积物及全风化片麻岩，物质结构松散，变形破坏模式为坡面漫流型：

此类斜坡坡度较缓，变形破坏面一般很浅，属于典型的表层破坏。由于受风化作用影响剧烈，坡体物质无固定形状，岩体结构呈散体状，变形体主要为碎块石土混合体。在降雨作用下坡体物质吸水饱和软化，孔隙水压力增大，自重增加，使下滑力逐渐增大而失稳。由于坡体表层岩体风化强烈，坡度较缓，在经历多次干湿循环后又会产生新的潜在变形体，一次滑动后仍然可以再次滑动，形成类似于流体的坡面漫流型破坏（见图 3所示）。

如罗田县城关镇何家畈村九组69号斜坡。表层出露地层为第四系残坡积（Qel+dl ）耕植土，结构松散、稍湿，层厚小于1 m 。下伏基岩为元古界红安群（ptgtn）全风化片麻岩，呈黄褐色，散砂状，原岩结构构造完全破坏，层厚 0.5～ 5 m 。斜坡主坡向176°，斜坡切坡处出露基岩，产状182°∠43°，斜坡组合结构类型为顺向岩质斜坡。斜坡目前变形迹象多为风化剥蚀作用造成的碎块石剥离脱落，以及在山体切坡修路对坡体地貌的改变。特别是斜坡前缘覆盖层较薄处的的基岩，本身风化就较强，再加上切坡改造活动，易降低坡体局部稳定性。现场见有两处较为明显的变形体均位于318国道改造公路两侧，其中道路西侧一处变形体方量约36 m3（见图4 所示），东侧变形体方量约45 m3（见图5 所示），物质成分为第四系残坡积物及全风化片麻岩。通过现场调查访问，每遇强降雨，坡体表层均会有部分松散岩土体因饱水后在自重作用下随雨水顺坡坍滑。2B6607E2-ECAB-4CF2-ABD7-EC10033F7B91

2.2 全风化——强风化模型

此类斜坡坡体物质组成主要为全—强风化片麻岩，由于风化强烈，表层岩体极其破碎，岩体内部容易出现风化差异面，同时，受构造裂隙切割影响，岩体结构面异常发育。其变形破坏主要表现为层内错动型：

岩石作为一种热的不良导体，山区昼夜温差大，岩石在白天阳光直射时，表层温度快速升高，而内部传热较慢，形成温度差，内外岩体膨胀大小不同，表层膨胀大，越往深层膨胀越小，甚至不再变化，这使得原本完整的岩石沿垂直表面方向产生张应力，而形成平行于表面的风化裂隙[5-6]。到了夜晚，吸收的太阳辐射热一部分反馈给大气，另一部分向下传入地表深处。此时表面失热降温，体积收缩，而内部温度升高岩石膨胀，这样就产生了平行于岩石表面的张应力，致使垂直岩石表面的裂隙形成。在冬季，表层岩土体中的裂隙水还易受到冻融作用，也会加速岩体风化。在长期反復作用下，岩石被风化裂隙切割由表及里逐渐变形脱落，其滑动面主要为风化差异错动面及裂隙贯通面（见图6所示）。

层内错动型多发生于牵引式滑坡中，由于前缘坡体稳定性较差发生溜滑，致使后缘坡体失去支撑，导致失稳破坏，滑坡规模不断增大。

如罗田县城关镇三里桥村15组42号斜坡。表层出露地层为元古界红安群（Ptgtn）全风化片麻岩，呈黄褐色-黑褐色，层厚1.5～ 3.9 m，均厚约3 m 。下部为强风化片麻岩，灰白色，敲击易碎。区内人类工程活动强烈，主要表现为建房、修路切坡、坡体建房加载等，导致坡体存在多处临空陡坎，特别是在前缘高程约83m 处因建房切坡形成10 m 的陡坎，陡坎坡度约为80°（见图7 所示），破坏原有坡体的稳定性，在降雨作用下，表层全风化岩体吸水后自重增大，且降雨入渗使坡体地下水位抬升，对表层岩体产生一定的浮托力，使得前缘临空面处表层全风化岩体沿全—强风化差异面滑动，致使坡体应力进行调整，牵引坡体变形向后发展，最终导致后缘房前地坪坍滑（见图8 所示）。

2.3 强风化——中风化模型

此类斜坡坡体物质组成主要为强风化至中风化片麻岩和花岗岩，岩体节理裂隙发育。其变形破坏主要表现为直/折线型和楔形体型两种形式，通常情况下两种形式同时存在。

2.3.1   直/折线型

此类斜坡变形破坏多见于顺向岩质斜坡，坡度相对较陡，变形破坏面一般可延伸至强风化—中风化层，变形体物质成分主要为碎块状强风化至中风化片麻岩和花岗岩。岩层中多发育两到三组裂隙，多呈张开状，结构面平直光滑、间距较小，但延伸长度一般较大，在降雨条件下，雨水沿裂隙面入渗，使得岩体抗剪强度降低，裂隙逐渐扩大延伸，直至相邻裂隙面贯通形成破坏面，岩体在自重作用下最终沿变形破坏面移动（见图9所示）。

2.3.2  楔形体型

此类斜坡变形破坏多见于坡度极陡的岩质斜坡，变形体物质成分主要为块状强风化至中风化花岗岩，岩体较为坚硬，抗风化能力相对较强。该类斜坡的变形破坏面由倾向不同的两组或多组结构面控制，结构面间距相对较大，一般情况下节理裂隙大多不贯穿，且多呈闭合状，坡体整体较为稳定。在外界扰动（如降雨冲刷及外界震动）情况下，裂隙相互贯通，变形体在自重作用下瞬间脱离母岩，其竖向位移大于横向位移，表现为剥落、滚动、跳跃等多种运动方式（见图10所示）。这种变形破坏一般只在局部产生，规模较小。

如罗田县城关镇何家湾村二组52号斜坡。斜坡目前变形迹象主要集中在坡体东侧，主要表现为前缘建房、修路对坡体开挖，形成高约15 m、坡度约85°的高陡临空面（见图11所示）。坡体物质成分主要为块状强风化至中风化花岗岩，岩体较为坚硬，抗风化能力相对较强，但裂隙较为发育，现场测得5 组裂隙（见图12所示），岩体被裂隙切割形成长约4.6 m、宽约3.5 m、高约2 m、体积约20 m3的变形体（见图13所示）。其次表现为因风化侵蚀作用造成的碎块石剥离坠落，坡下公路边可见已散落的碎块石，最大块径约0.4 m，呈棱角状（见图14）。通过现场调查发现，坡体裂隙较为发育，且有泉水出露，岩体长期处于饱水状态，每遇强降雨，雨水通过坡面径流入渗基岩裂隙，使裂隙逐渐延伸贯通最终形成破坏面，导致表层岩体被切割成孤立岩块，在自重作用下脱离母岩，最终沿变形破坏面移动或坠落。

3 结束语

本论述基于《黄冈市罗田县城关镇地质灾害调勘查》项目，通过钻探揭露将区域地层岩性按风化程度进行了划分，并结合岩性风化程度详细分析了罗田县城关镇斜坡变形破坏模式，为斜坡变形破坏防治提供了技术参考。

参考文献：

[1]  谭伟，刘勇.黄冈市罗田县城关镇地质灾害调勘查成果报告[R]. 湖北：湖北省地质环境总站，2021.

[2]  常士骠，张苏民.工程地质手册（第四版）[M]. 北京：中国建筑工业出版社，2007.

[3]  汤康民，彭胤宗. 岩土工程[M]. 武汉：武汉工业大学出版社，2001.

[4]  熊健. 浅层变质岩边坡失稳破坏案例分析[J]. 建筑，2013（18）：86-87.

[5]  王朝阳，陈吉普. 坡向与斜坡稳定性的关系研究[J]. 企业技术开发（学术版），2007（12）.

[6]  胡佳续.秦巴山区紫阳县高滩地区层状斜坡变形破坏机理研究[D]. 西安：长安大学，2018.2B6607E2-ECAB-4CF2-ABD7-EC10033F7B91