遂川县高坪镇卷旋村滑坡发育特征与变形预测

曾茂宗，刘 念，刘 杰，甘建军

(1.江西省交通设计研究院有限责任公司，江西 南昌 330052； 2.南昌工程学院，江西 南昌 330099)

降雨诱发的花岗岩残积土滑坡在南方多雨山区广泛分布。遂川县位于罗宵山脉南段，属于江西省与湖南省交界的山地地貌，境内山系有万洋山主脉、诸广山主脉、笠麻顶支脉三大主要山脉。地质条件复杂，经常发生滑坡、崩塌等地质灾害，其中台风雨、夏秋之交旋雨以及雷暴雨引地质灾害破坏最大。近年由于切坡建房、交通建设工程活动加剧，区内花岗岩残积土滑坡时有发生。卷旋村滑坡是遂川县影响较大花岗岩残积土滑坡。2021年4月，该滑坡点出现公路和山体大面积松散、沉降，威胁范围包括卷旋村委会至路丘路口、下卷台区供电变压器路口道路。且该滑坡近十年处于变形中，坡体后缘公路下错严重，前缘房屋开裂，具有蠕变型滑坡典型特征，直接威胁坡脚卷旋村308户1 324名人民群众安全。自2020年5月份以来，遂川县人民政府组织区村民撤离危险区域，并开展了对该滑坡的监测预警，对地表位移、含水率、滑体倾斜角进行了全方位的监测，目前所构建的监测系统已经能够较完整地提供预警预报所需要的监测数据。结合监测数据分析该滑坡发育特征及成因机制，对滑坡勘察治理及监测预警提供科学依据[1]。

1 滑坡地质背景

遂川县卷旋村滑坡地处于丘陵地带，中低山与其毗邻的丘陵地形条件复杂、沟谷深切、高差大、临空面发育，沟谷侵蚀和岩体重力卸荷作用强度大，深切的沟谷和陡峻的山坡为滑坡提供了有利的地形条件，是滑坡的多发区。

该滑坡点位于罗宵山脉南段东麓，斜坡中下部，前缘与基岩接触面为软弱接触带。滑坡区海拔960 m～1 037 m，地形上陡下缓，坡顶为梯田，坡度5°～10°；后缘坡度30°～50°，中部为残坡积堆积体，坡度20°～28°；前缘为村民建筑和道路，坡度2°～5°；坡前陡降之后为沟谷水田。

高坪镇卷旋村滑坡主要的地下水类型为孔隙和裂隙水，孔隙水主要分布在表层的残坡积层，裂隙水主要分布在下部花岗岩基岩的裂隙中。该滑坡滑动面位于表层残积土，因此裂隙水对滑坡的影响较小。斜坡坡顶处有大量梯田分布，可见该滑坡有很强的水动力条件。坡顶梯田成为很好的降雨储水地形，地表水长期向地下入渗软化岩土，土体有效应力减小，强度降低，易诱发滑坡(见图1)。

2 滑坡发育特征

滑坡平面呈“圈椅状”，滑体坡度30°主滑方向50°，滑动体积5.2万m3，为推移式滑坡。滑源区范围位于高程1 005 m～1 025 m之间，长80 m，宽50 m～120 m；堆积区位于高程985 m～1 005 m之间，长120 m，平均宽度250 m；损毁区位于高程965 m～985 m之间，长65 m，均宽约275 m。

滑源区后侧为山顶梯田式平台，半山腰有一条环山公路穿越因滑坡错开，坡宽45 m，滑源区主断壁高程为1 024 m，滑坡后壁近乎直立，壁高2.0 m～4.5 m，壁面陡直发育有冲沟(见图2(a))。坡体发育多条横向裂缝，裂缝长35 m～65 m，裂缝深度0.8 m～2.5 m，宽0.5 m～2.0 m，有花岗岩碎块和全风化花岗岩土碎屑堆积体充填；坡面呈微突起形态。滑坡侧壁高差1.0 m～2.0 m，(见图2(b))；滑体前缘发育大量纵向裂隙，长1.0 m～10 m；坡脚处为人工切坡，接近直立，出露全风化花岗岩风化形成的砂质黏土(见图2(c))；坡前建筑物和公路出现鼓胀裂缝，滑动面贯通，在坡脚住房及公路一侧形成了剪出口(见图2(d))。

根据勘探资料，滑面为第四系残坡积土与全风化砂岩接触面，钻进时易塌孔；滑带有砂质黏土夹碎石，碎石平均粒径20 cm～50 cm(见图2(b))；滑体为残坡积砂质黏土，局部夹有少量碎块石；滑体坡面表面植被发育，为残坡积覆盖层，厚度2 m～20 m。

坡顶常年性引水沿着滑源区裂缝下渗，坡脚村民住房后缘切坡坡脚有多处泉水渗出，流量总和与坡顶渗水接近，滑带形成稳定渗流通道。

3 降雨型花岗岩残积土滑坡成因机制分析

3.1 有利滑坡形成的地貌条件

地貌类型对地质灾害的发育和空间分布位置起明显的控制作用。遂川县卷旋村滑坡地处于江西南部的丘陵地带，中低山与其毗邻的丘陵地形条件复杂、沟谷深切、高差大、临空面发育，沟谷侵蚀和岩体重力卸荷作用强度大，是滑坡的多发区[4]。遂川县高坪镇卷旋村滑坡位于江西与湖南交界的罗霄山脉东侧，滑坡山脉主体山坡最高高程约为1 050 m，沟谷谷底高程约为940 m，其高差达到110 m。山坡坡度约30°～40°，其深切的沟谷和陡峻的山坡为滑坡提供了有利的地形条件[5]。

3.2 结构松散和力学强度低的花岗岩残积土

岩土体的类型与其强度特性通常是发生滑坡的重要前提条件。遂川县卷旋村滑坡主要的物质成分组成为全风化花岗岩残坡积层。此类风化料多为砂性土，土黄色，岩石剧烈风化成砂质黏土状，局部夹花岗岩风化硬核，多呈中密状，主要矿物成分为石英、长石，粒径160.05 mm～2 mm，含量(质量分数)约75%，该砂土遇水软化而成松散状，节理裂隙较发育，具有较强的透水性，原岩结构基本破坏，有残余结构强度，全风化层厚度为5 m～30 m。在天然状态下，滑体土重度为18.24 kN/m3，黏聚力为19.19 kPa，内摩擦角为18.25°；滑带土重度为18.13 kN/m3，黏聚力为17.65 kPa，内摩擦角为17.37°。饱和状态下，滑体土重度为19.63 kN/m3，黏聚力为15.93 kPa，内摩擦角为17.21°；滑带土重度为19.54 kN/m3，黏聚力16.20 kPa，内摩擦角为15.07°。从该滑坡的岩土特征和参数来看，土体强度较小是形成该滑坡的内在因素[6-8]。

3.3 构造活动及降雨入渗的综合作用

遂川县卷旋村滑坡地处遂川—临川深断裂带的伴生断裂上，该断裂全长200余千米。走向NE左右；倾向为NW，为中新生代以来活动断层。滑坡区花岗岩基岩构造节理裂隙十分发育，通过地下水和地表水的不断作用，加速了花岗岩的风化速度。卷旋村滑坡坡顶梯田常年有水，水量0.05 L/s～0.1 L/s，完全下渗到坡体中，在该斜坡浅表残坡积土中与强风化花岗岩接触带成渗流通道，形成岩土体含水率高，抗剪强度低软弱带[9-11]。

2020年5月开始，由于持续降雨，斜坡开始加速蠕动，根据监测滑坡发生前，24 h降雨量120 mm。滑坡发生时，卷旋村滑坡有多处泉水，以夹砂浊水流出(见图3)。

3.4 人类工程活动的影响

人类工程活动对该滑坡的影响主要是在两个方面:一是开挖坡脚和建设房屋和道路，改变了斜坡原有相对稳定的力学平衡条件。斜坡在形成初期不断接受地表水的冲刷，坡脚处卸荷形成剪应力集中带，开挖坡脚使得坡脚剪应力集中带发生破坏，减小了滑坡抗滑力，降低了滑坡的稳定性。二是斜坡坡顶的梯田改造，加强了滑坡的水动力条件。典型降雨型滑坡的特征主要集中在随着降雨的持续，滑坡体土体容重增大而抗剪强度大大减小引发滑坡。短期的强降雨雨水会因为渗流通道达到饱和而以地表水的形式流向沟谷，坡顶梯田为地表水持续性补给地下水提供了有利条件，加快了滑坡的演化。

4 卷旋村滑坡的发展趋势及监测分析

自2020年5月份以来第一次变形后，目前该滑坡正处于缓慢蠕滑的阶段。遂川县人民政府开展了对该滑坡的监测预警，其监测技术手段集成度大，自动化程度高。对地表位移、含水率、滑体倾斜角进行了全方位的监测，目前所构建的监测系统已经能够较完整地提供预警预报所需要的监测数据。监测设备数量及监测指标如表1所示，具体的布设点分布图如图4所示。

表1 监测系统构成

高坪镇卷旋村滑坡后缘含水率监测数据见图5，含水率经历7次较大上升波动。2020年6月27日，后缘含水率(质量分数,下同)上升2%；2020年8月19日，含水率上升4.3%；2020年8月26日，含水率上升13.4%；2020年10月4日～10月23日，含水率上升5.4%；2021年2月10日，含水率上升3.5%；2021年4月15日，含水率上升2.5%；2021年5月31日，含水率上升3.1%。滑坡前缘含水率数值波动较后缘相对较小，监测阶段整体无较大变化，但在9月17日至9月21日期间出现了较大波动，整体含水率在30%上下波动，略高于滑坡后缘。

滑坡后缘垂直方向位移分两个阶段，前期位移速率明显大于后期位移速率。2020年6月11日～8月22日平均速率0.15 mm/d，23日和24日两天位移突然增大，累计79.4 mm，后又处于缓慢动态平衡状态，在随后的几个月里趋于稳定。水平方向位移基本处于稳定状态(见图6)。

结合监测数据来看，滑坡后缘正发生缓慢的垂直位移和水平位移，滑坡前缘受到后部滑体巨大的推力同样在发生缓慢的蠕动，总体来看，滑坡的变形速率上部要比下部更大，中间要比两侧更大。并且，由于滑体和滑动面的地下水渗流不断侵蚀滑带土，因暴雨地下水位上升时，其坡体的变形速率增大。

滑坡后缘的竖直倾斜角度在整个监测阶段有小幅度波动，整体上增加。其水平方向角度为先增大后减小，可见滑体在整个滑动过程中主轴面两侧的滑体滑动速率不一致[12-13](见图7)。

分析滑坡位移，倾斜角、含水率监测数据结果，滑坡后缘变形量要显著大于前缘变形量，后缘平面位移速率越来越小逐渐趋于稳定[14]。根据滑坡含水率和前缘监测数据结果，含水率与后缘竖直方向倾角具有明显的相关性，其相关性系数达到0.964，如表2所示。从监测数据图中看出，一般含水率出现变化时，位移也会出现相应的变化，因此该滑坡稳定性受到土壤含水率变化而产生的影响较为明显。

表2 后缘监测数据相关性表

为了简化直接地预测滑坡的变形，综合累计竖直位移、累计平面位移、水平倾角、垂直倾角及土壤含水率数据相关性，参考滑坡现场调查数据，可以将累计竖直位移作为主参数，把滑坡发展分为蓝色、黄色、橙色和红色四个阶段，对应黄、橙、红的三级预警阈值为70 mm,115 mm,150 mm。

5 结论

通过野外调查和监测数据分析，可以对卷旋村滑坡得出如下结论：1)该滑坡属于降雨型花岗岩残积土小型滑坡，滑坡的体积仅有5.2万m3，但威胁人员超过1 000人，需要引起高度重视。2)滑坡的形成机制较为复杂，其中坡顶的常年流水的流水量超过0.05 L/s，地表水渗入到松散的花岗岩残积土滑坡当中，使浅层坡体软化，加之陡峻的地表，后缘主断壁高达4.2 m，前缘有剪出口和涌泉，表明该滑坡是后缘推移+前缘牵引的复合型土质滑坡。3)滑坡的监测数据表明，累计垂直位移的时间位移曲线分形特征明显，可以作为监测预警的阈值设置依据，其中黄色预警、橙色预警、红色预警的阈值可以分别设置为70 mm，115 mm，150 mm。4)利用变形曲线的某个单参数进行滑坡监测预警，数据获取简单，但仍然存在争议，可以采用多参数或变化速率参数进行比较，进一步优化监测预警方法。