位于侵入接触带的三明市某滑坡特征分析

林枢

(1.福建省地质工程勘察院，福州 350002;2.自然资源部丘陵山地地质灾害防治重点实验室，福州 350002)

福建省侵入岩分布广泛，其出露面积约占陆地面积33%，燕山早、晚期侵入岩不仅规模大，而且有多阶段和多次侵入活动[1]，形成了广泛的侵入接触区域。在后期区域构造运动的影响下，部分侵入接触区域，由于相接触的岩体强度及厚度差异，导致接触区域部分岩体出现裂缝，当岩体出露至地表附近时，岩体发育的裂隙为地下水和风化营力的渗入创造有利条件，加速了局部接触破碎岩体的风化速度[2]，当破碎的岩体处于边坡上时，可能发展形成易失稳下滑的滑坡物质。关于岩浆侵入后在接触带形成的工程地质条件及其对边坡稳定性的影响，国内也有一些文献做了一定的分析与研究[3-4]。

福建省三明市陈大镇碧溪公路陈碧线K1+390段附近存在一处位于侵入接触带的滑坡，该滑坡前半段岩性为花岗岩风化岩，后半段岩性为粉砂岩风化岩。近期由于人类工程活动，开挖坡脚，导致山坡发生滑动形成滑坡。本文对该滑坡特征进行了详细的分析研究，在此基础上提出相应的综合治理建议。

1 滑坡概况

滑坡位于三明市陈大镇碧溪公路陈碧线K1+390段附近。2014年该乡村公路准备扩建为二级公路，10月份施工单位在该段往山坡拓宽开挖时，由于开挖坡脚诱发了山体发生滑坡。

滑坡所处地貌单元为丘陵山坡坡地，地势北东高南西低，原始山坡整体坡度35°～42°，坡顶标高257.64 m，坡脚标高151.0～153.5 m。坡脚由于公路施工开挖形成了高陡边坡，坡度约55°，高约30 m。坡脚扩建后的公路宽约8.5 m，公路外侧为宽约9 m的河道，河道与公路平行，高差约12 m。滑坡西侧为一条“V”型小沟谷，常年有水，流量受季节变化影响大，东侧为山坡山脊。区内植被发育，主要有杉木、松木及灌木等。

场地北侧为泥盆系桃子坑组砂岩、粉砂岩及石英砂岩等(Dtz)，属单斜构造，测得粉砂岩产状为344°∠84°，区内岩层产状受花岗岩侵入接触影响，不同位置有所变化。南侧为燕山早期花岗岩(γ52)，与北侧老地层泥盆系为侵入接触关系，接触带内分布宽度不等的层间挤压破碎带，局部花岗岩可见绿泥石化现象。

场地地处闽中山区，位于戴云山脉与武夷山脉间的沙溪河谷地，属中亚热带季风气候，具有大陆性和海洋性气候兼备的特点，年平均雨量1 656.3 mm，3～9月是多雨季节，3～4月为前汛期，5～6月为主汛期，10～次年2月为少雨季节。

2 滑坡特征分析

2.1 滑坡发展过程

经过现场踏勘，该滑坡周界明显，滑坡主轴长约120 m，宽约160 m，推测滑坡厚度5～26 m，主剖面滑面较深，两侧较浅，平均厚度约11.0 m，滑坡体方量约20×104m3，主滑方向230°，为中型推移式滑坡(图1)。

图1 滑坡工程地质平面图

2014年10月滑坡后缘发现圈椅状的拉张裂缝，裂缝宽度0.05～0.35 m，局部达0.5 m，深度0.5～1.0 m，后缘下错0.15～0.25 m，近垂直；两侧发育有雁形羽状剪切裂缝，右侧裂缝延伸长约50 m，左侧裂缝延伸长约30 m；滑体中部标高205 m处附近坡面出现横向拉张裂缝，缝宽约0.01 m，长度2～4 m不等，未贯通，裂缝横向分布，范围宽约70 m；前缘发现有不规则鼓胀裂缝，局部见坍塌现象，并在前缘开挖面形成一道“U”型剪切裂缝(图2)，剪出口最低处在公路内侧坡脚排水沟处。滑坡发生后，施工单位立即对坡脚采取了堆土反压措施，勘查单位对滑坡进行了勘查及监测工作。

图2 滑坡前缘左侧的剪切裂缝

之后未对该滑坡进行任何工程治理措施，滑坡也处于了蠕滑变形阶段。2019年6月9日～10日，三明市区累计降雨达246 mm。6月14日傍晚6时，该滑坡前缘发生小滑坡，滑坡体宽约40 m，长约60 m，推测厚度5～10 m，土方量约4 500 m3，下滑土体堆积至坡脚碧溪公路，完全阻断交通。2014年至2019年，滑坡后缘累计下错达2～4 m，本次下错达0.7 m(图3)；右侧裂缝延伸长度约80 m，左侧延伸长度约40 m，局部累计下错达1 m。

图3 滑坡后缘壁遗留的不同时期下错痕迹

2.2 滑坡稳定性初步定性分析

该滑坡特征突出，周界明显，后缘下错严重，两侧出现雁形羽状剪切裂缝，滑体中部有横向裂缝及少量沉陷，前缘临空面出现明显的鼓胀剪切裂缝。根据后缘壁遗留的不同时期下错痕迹以及深部位移监测资料，初步判定该滑坡现状在天然状态下，发生的位移较小甚至没有位移，处于欠稳定-基本稳定状态；但在降雨的影响下，将发生较为明显的位移，后缘继续下错，前缘发生坍塌甚至小滑坡，处于了强变形阶段[5]，判断其稳定性为不稳定-欠稳定，在降雨等不利因素持续影响下，存在整体失稳下滑的隐患。

2.3 滑动面位置的确定

为了准确掌握滑坡深层水平位移动态以及滑动面的准确位置，2014年勘查期间，在钻孔ZK3、ZK8与ZK22设置了3个深部位移监测孔，其中ZK3设置在主剖面A-A′中部位置，监测时间从2014年4月1日开始。从监测数据可以看出，2015年5月17日之前，位移相对稳定，5月17日开始由于受连续强降雨的影响，ZK3孔在26 m深度左右的位移量开始明显变大，且位移速率不断增大，6月2日最大值达到了138.01 mm(图4)，至6月8日发现ZK3孔测斜管在深度26 m处发生断裂破坏。ZK8孔测斜管在深度16 m处也发生了断裂破坏。ZK22孔位于滑坡体后缘且在滑坡区范围之外，位移量也较小，基本没有受到强降雨的影响。根据深部位移曲线图，可准确判定滑动面在ZK3位置的深度为26 m。

图4 ZK03深部位移曲线图

在滑坡的后半部下伏地层为粉砂岩，其产状为344°∠84°与主滑方向230°呈大角度相交，因此其产状对滑坡影响小。但在钻探过程中发现该区域碎块状强风化粉砂岩层中揭露有软弱夹层，其揭露位置见表1。该软弱夹层呈灰色、灰黑色，含量以粘性土为主，碎石次之，粘性土浸水有滑腻感，粘感强，局部砂感强烈，碎石粒径以20～40 mm为主，约占30%～40%，岩性为强-中风化粉砂岩。该灰黑色的软弱夹层在后期施工开挖过程中皆有揭露(图5)，初步推测滑动面位于该软弱夹层。

表1 软弱夹层钻孔揭露位置表

图5 开挖面出现的灰黑色软弱夹层

根据滑坡后缘壁倾角约70°，中部ZK3监测管断裂位置以及软弱夹层的分布位置，前缘剪出口的位置，再参考地层界线，基本确定了主剖面A-A′滑动面的位置(图6)。该滑坡滑体厚度在横截面上呈主剖面较厚、两侧剖面较薄的形态，主剖面滑体厚度15～26 m，两侧剖面滑体厚度5～17 m。

①坡积含泥碎石；②全风化花岗岩；③砂土状强风化花岗岩；④碎块状强风化花岗岩；⑤全风化粉砂岩；⑥碎块状强风化粉砂岩图6 主剖面A-A′工程地质剖面图

2.4 滑坡形成机制分析

地质构造与岩土体条件：该滑坡横跨粉砂岩与花岗岩接触带，在接触带区域，由于区域构造运动的影响，强度及厚度较差的粉砂岩出现裂缝形成破碎带，当岩体出露至地表附近时，破碎的岩体由于裂隙发育，渗透系数大，地下水的流通性强，使岩体与地下水、空气的接触面积增大，从而加速岩体风化。后期随着坡积物堆积覆盖其上部，在地下水的渗透作用下，靠近地表附近的粉砂岩破碎带裂隙被细颗粒粘土填充，逐渐发展形成了软弱夹层，为滑坡提供了良好的物质条件。前缘的花岗岩由于较完整受风化影响较小，强度高，透水性弱，相当于在滑坡前缘设置了一道不透水的“挡土墙”，阻止后方岩土体下滑，维系着整个边坡的受力平衡。

降雨影响：降雨是影响山坡稳定性主要外界条件，雨水大量渗入岩土体，增加了岩土体的容重，同时降低了土体的抗剪强度，增大了下滑力。该滑坡上部的坡积含泥碎石及碎块状强风化粉砂岩，属于渗透系数大的岩土体，而花岗岩风化岩及中风化粉砂岩属于渗透系数相对较小的岩土体，特殊的地质条件，形成一个特殊的汇水“谷地”。在强降雨的影响下，雨水大量渗入坡体，坡积含泥碎石及碎块状强风化粉砂岩岩层迅速汇集大量地下水，增加了岩土体的容重，同时地下水也降低了软弱夹层的抗剪强度，大大增加了下滑力，巨大的下滑力“剪断”了前缘较硬的砂土状强风化花岗岩，从坡脚剪出。

地形地貌及人类工程活动：山坡坡脚由于公路施工开挖形成了坡度约55°、高约30 m的临空面，为滑坡滑动提供了有利的地形条件。滑坡前缘的花岗岩岩土体性能相对较好，它相当于一道“挡土墙”维系着整个边坡的受力平衡，由于坡脚的开挖，破坏了该处山坡的受力平衡，诱发了山坡发生滑坡。

2.5 滑动面参数确定与稳定性计算

滑动面抗剪强度参数的准确取值直接影响边坡计算分析的可靠性。目前确定滑带土抗剪强度参数值的方法有土工试验、工程类比和反演分析3种，其中反演分析是一种确定滑带土抗剪强度参数的有效的方法[6]。由于该滑坡前半段强风化花岗岩位于滑动面的原状样与后半段以粘性土与碎石为主的软弱夹层，均无法准确取得原状土样做试验，因此采用反演分析来确定其滑动面的综合抗剪强度参数。

根据滑坡在天然状态下，整体处于欠稳定-基本稳定状态，设定其稳定性系数FS在1.0～1.2之间；在强降雨的影响下，岩土体吸水饱和，滑坡整体处于不稳定-欠稳定状态，设定其稳定性系数FS在0.9～1.05之间。计算方法为传递系数法。

对主剖面A-A′及两侧的剖面B-B′与剖面C-C′进行稳定性计算，经过不断反算，最终确定滑动面的综合抗剪强度参数在天然工况下c为27 kPa，φ为29°；在饱和工况下c为23 kPa，φ为28°。3个剖面稳定性计算结果见表2，该计算结果基本符合滑坡现状，表明反演分析得到的滑动面综合抗剪强度参数基本合理。

表2 稳定性计算结果表

3 滑坡的治理建议

本滑坡威胁对象为二级公路，对主剖面A-A′进行剩余下滑力计算，计算方法为传递系数法。根据规范[7]，在天然工况下，安全系数Fst为1.2，计算得到的剩余下滑力F为2 991.5 kN；在饱和工况下，安全系数Fst为1.15，计算得到的剩余下滑力F为3 478.9 kN，计算得到的剩余下滑力均比较大。结合地形地貌条件，滑坡后缘已接近坡顶，最终该滑坡治理方案主要采用削坡减载，再辅以坡脚挡土墙+锚杆(索)框架+深部排水孔+截水骨架护坡+截排水沟等综合治理措施。

4 结论

(1) 采用现场调绘、地质勘查及深部位移监测等多种手段相结合的方法，查清该滑坡基本特征及形成机制。侵入接触带形成的特殊地质构造，为山坡发生滑坡提供了地质基础，降雨及人类开挖坡脚，诱发了山坡发生滑坡。

(2) 通过室内土工试验及反演分析得到滑坡滑动面综合抗剪强度参数。结合滑坡的地形地貌条件及推力计算结果，最终治理方案主要采用削坡减载，再辅以锚杆(索)框架+深部排水孔等综合措施进行治理。

福建省存在广泛的侵入接触区域，通过对该典型滑坡的分析研究，希望将来对类似地质构造的滑坡分析及治理提供一定参考和借鉴作用。