某道路碎石土滑坡群形成机理及防治措施建议

赵 磊，马玉欢

（山西省地质勘查局二一二地质队，山西 长治 046000）

碎石土滑坡是一种结构较为松散的堆积体滑坡，滑坡体物质包括填土、残积、崩塌体、坚硬岩石风化物等。该类滑坡坡度较大，由于坡体物质松散，在降雨的诱发下，坡体物质容易沿坡面滑动、下滑，从而对坡前的建筑设施造成威胁[3]。碎石土滑坡的诱发因素众多，主要包括内在因素（如地形地貌、地质构造、地层岩性和水文地质条件等）和外在因素（降雨、人类工程活动、地震等）两大类，研究表明，降雨和人类工程活动是最主要诱因[6]。

随着基础建设等人类工程活动的增强，碎石土滑坡变形破坏造成的灾害问题愈发凸显。本文选取某道路旁分布的碎石土滑坡群，结合该滑坡群的地质环境条件、滑坡的特征及形成演化过程，对防治措施进行研究，为该类滑坡的防治工作提供科学依据。

1 工程概况

某道路位于山西省某工业园区内，建设道路长度约8.857km。该工程为对现有道路的拓宽改造工程，拓宽后路面宽度为15m，为双向两车道，路面结构类型拟用沥青混凝土路面。对该道路的勘察调查中，发现在现道路两侧存在不同大小的碎石土滑坡，滑坡分布范围大，且较为分散。这些滑坡存在不同程度的变形迹象，威胁着道路的安全。

2 地质环境条件概况

2.1 地形地貌

滑坡群位于山间沟谷内，总体地貌类型为构造剥蚀地貌，滑坡位于拟建道路两侧，道路沿沟的走向延伸，总体北部高、南部低。沟谷呈“U”型，两岸谷坡较为陡立，坡度约为60°～80°，坡型多为直线型，谷坡高度约为20～50m。谷坡坡面多裸露，坡体上植被稀疏。滑坡群沿沟谷分散分布在沟谷两侧的斜坡处。

2.2 地质构造

滑坡群区域上位于吕梁山块隆与晋中新裂陷的接触部位，构造形态为吕梁山背斜的左翼，霍西向斜的东部，次级构造单元为灵石富家滩复背斜的北东翼与晋中新裂陷的接触部位，该区地层总体走向北西向南东倾伏，地层倾角7°～21°，区内未发现断层。滑坡群地区受构造影响，坡体岩石较为破碎，多裂隙发育，坡体碎石松动。

2.3 地层岩性

由于滑坡群所处位于山间河谷内，河谷底部出露地层主要为第四系冲洪积地层，两侧山坡处出露地层为二叠系中统上石盒子组地层，在山间之间的宽缓平台、山凹处堆积有第四系坡积黄土。将地层岩性自老而新分述如下：

（1）二叠系中统上石盒子组（P2s）。该地层主要分布在沟谷两侧的山体处，岩性以灰黄色、黄绿色砂岩夹杂灰紫色、灰绿色泥岩为主。该组地层砂泥岩交错，形成互层，其中砂岩受风化形成多处裂隙，砂岩风化形成破碎的碎石，泥岩表面风化形成碎块。该地层厚度较大，受构造影响，岩层与两侧坡体斜交。

（2）第四系全新统（Q4）。该组地层从成因划分主要分为两类，一为位于山坡处的坡积碎石土；一为位于山间沟谷内的冲洪积卵石、碎石土。坡积碎石土主要以黄褐色、灰黄色粒径不一的碎石为主，以黄褐色粉土充填，该地层为滑坡坡体的主要构成物质；冲洪积卵石、碎石土主要以大块的灰褐色、黄褐色卵石，以黄褐色、黄红色的粉质粘土充填。

2.4 水文地质条件

按照滑坡所属地区含水层的赋存条件，将地下水可划分为两类，即碎屑岩基岩裂隙水和松散岩类孔隙水。碎屑岩基岩裂隙水富水性较差，单位涌水量一般为0.02～0.027L/s，该类型地下水补给来源为大气降水，由高处向低处运动，径流途径较短，水质类型一般为HCO3-Ca·Mg 型。松散岩类孔隙水存在于道路所处的河谷及两侧山前的冲洪积堆积区，该地下水补给条件好，水位浅，含水量大，富水性好。滑坡所处区域该类含水层厚15～20m，单位涌水量达480～3760t/d。该类型地下水补给来源主要为大气降水，其次为河流入渗，径流方向为由西向东，向河谷地区径流。

滑坡所处地区河谷内河流为季节性河流，该河平时无水，仅在降雨时有少量的水流，水深较小约0.3～0.5m。

2.5 工程地质条件

滑坡所处地区根据岩性组合、结构及工程地质特征对岩土体进行划分。岩体为薄—中厚层状坚硬与软弱互为夹层的碎屑岩；土体为粉土、碎石双层土体。

岩体主要为二叠系上石盒子组的砂岩、泥岩，砂岩为坚硬岩，受构造影响，多裂隙发育，其风化较严重，呈碎块状、块状；泥岩为软质岩，其抗风化能力差，泥岩风化呈强风化，靠近坡面裸露的泥岩风化呈碎屑、碎渣，位于砂岩之间的泥岩由于风化破碎严重，多发育裂隙。

2.6 人类工程活动

滑坡现今位于山间沟谷内，滑坡坡前为工业园区道路，该地区位于工业园区，周边人类工程活动主要为道路的修筑以及厂房的建设。厂房位于道路两侧的河谷平坦地区。滑坡群位于道路两侧，道路建设对滑坡前缘进行了开挖，造成了坡前的临空，同时对坡体进行了开挖，造成了滑坡坡高大，坡度大，坡体岩性受开挖扰动影响破碎严重。因此人类工程活动是造成滑坡形成的主要因素。

3 滑坡群特征

现滑坡群滑坡均为碎石土滑坡。现将滑坡的特征分述如下。

3.1 滑坡边界、规模、形态特征

根据现场地质测绘及勘查，各个滑坡位于山间的凹地或道路两侧坡体高度较大的部位，其中大部分坡体平面形态呈直线型，少数呈凸型。坡体前缘均为现园区道路，坡体高度约为10～35m，局部地区高度较大，约为45m。坡体前缘由于道路建设对其进行了开挖，造成了前缘的临空，同时导致坡体坡度增大。滑坡群各个坡体边界较为明显，坡体后缘多为高陡的山体，坡体后缘以与山体相接处为界，前缘位于坡前道路，滑动方向朝向坡前道路。滑坡群主滑方向上长度为25～45m，宽度为80～130m，长度小，宽度大。滑坡坡体厚度为5～18m，滑坡体积约为（0.8～5.6）×105m3。根据滑坡体积划分，滑坡中小型滑坡居多，仅有2处为中型滑坡。

3.2 滑坡体

经过现场调查以及对滑坡群采取的勘察可知，滑坡坡体为含破碎砂岩块、泥岩块混杂粉土的碎石层。成因类型为残坡积，滑坡体结构呈松散—稍密状，碎石土中夹杂的碎石为黄褐色、灰黄色的粗砂岩，碎石平均直径为3～15cm，最大粒径约为25cm，碎石呈棱角状，多为碎块，未有被磨圆，碎石之间以黄褐色、黄红色粉土充填，其间夹杂黄褐色砂砾、角砾。碎石土不均匀系数为5.6～10.8。滑坡坡体厚度为5～18m，按照《滑坡防治工程勘查规范》（GB/T 32864-2016）[1]划分，该滑坡群中的滑坡多为浅层滑坡，仅有2处为中层滑坡。

3.3 滑带

经现场调查及勘探结果，坡体下伏地层为较为完整的泥岩层，坡体为碎石土体，碎石土与泥岩接触的部位为破碎带，该处物质较为破碎，直径为2～3cm 的碎石较多，破碎带碎石混杂大量的粉土，坡体滑坡将粉土挤压，粉土将碎石胶结。该破碎带下部泥岩受上部碎石土滑动的影响，表层泥岩破碎严重，出现泥化现象。同时破碎带内土体含水量较上部坡体有所增大，多湿润。局部地区泥岩上部坡体中含包气带水，在该破碎带处有水渗出。

因此该滑坡群滑面为坡体碎石土与下部较完整的泥岩接触面，滑带土为滑面上下受滑动影响产生的破碎、含泥碎石带，根据勘探可知，滑带厚度为1.0～1.5m。破碎带碎石土物理力学性质较坡体低。

3.4 滑床

滑坡坡体为碎石土，下伏地层为较完整的泥岩。泥岩除发育裂隙外，整体较为完整，岩体呈块状、中厚层状，上部坡体滑动仅对泥岩表层厚度约为0.5～0.7m的岩层造成了扰动，对其造成了破坏，使表层泥岩泥化并破碎成碎块状，下部泥岩未造成影响。下部泥岩结构致密，为不透水层。同时泥岩厚度较大，且岩层稳定。因此滑坡群中滑坡滑床为泥岩层。

3.5 滑坡变形特征

现今滑坡均存在不同程度的变形迹象，在滑坡的不同部位存在不同程度的变形，现将变形特征分述如下：

（1）滑坡后缘：滑坡前缘临空，坡体向前缘滑动，造成了后缘坡体的拉裂，在后缘出现平行于坡体宽度方向的裂缝，裂缝延伸长度为15～25m，宽度为0.1～0.3m，裂缝深度为0.8～1.4m，坡体后缘主要以拉裂变形为主。

（2）坡体中部：坡体中部变形主要表现在中部坡体顶部碎石的滚动，同时伴随坡体两侧出现轻微的羽状裂缝，后缘变形对坡体中部进行了挤压，导致坡体向前滑动。

（3）坡体前缘：坡体前缘由于道路建设导致其临空，同时坡体高度较大，坡体前缘变形主要表现为坡体上部碎石向前滚落、坡体向前滑动，导致在坡前道路处出现了滑动坠落的碎石堆。

由坡体变形可知，滑坡目前均处于欠稳定状态，处于蠕滑变形阶段。

4 滑坡形成机理及影响因素

4.1 形成机理

根据对各个滑坡的坡体特征及变形特征进行的分析，从而推测滑坡的形成机理。

该滑坡群均为碎石土滑坡，滑坡坡体呈松散—稍密状，为孔隙较大的碎石土；滑带为滑动影响产生的泥化破碎带；滑床为致密较为完整的泥岩。在调查中发现坡体局部地区存在包气带水，同时在滑带处土体湿润，含水量有所增大，有水渗出。

在降雨的影响下，雨水沿坡体碎石土之间的孔隙下渗，进入到碎石滑带处，由于滑床为致密的泥岩，泥岩为不透水层，雨水无法继续下渗，从而在碎石带内聚集，雨水的聚集导致泥岩表面软化严重，碎石带充水滑润，强度降低。在雨水的浸润下坡体吸水自重增加，导致坡体向前滑动，从而导致失稳。坡前道路的建设使坡前临空、坡体高度增大，从而为坡体的滑动产生有利的条件。坡体前缘滑动牵引后缘产生拉裂，导致后缘出现拉张错落裂缝。

4.2 影响因素

滑坡的形成主要的影响因素主要分为以下几种[4]：

（1）地形地貌：滑坡所处地区地貌类型为构造剥蚀地貌，构造剥蚀造成滑坡所处的原始坡体高度大，坡度陡，为滑坡的形成创造了有利的地形条件。

（2）地层岩性：滑坡坡体为松散—稍密的碎石土，碎石土密实度低且孔隙大，碎石土之间以粉土充填，结合较差，在外力的影响下坡体极易发生滑动，同时碎石土易透水为强透水层，降雨及水体沿坡体下渗，在坡体内聚集从而使坡体加重。滑坡滑床为泥岩，泥岩为不透水层，上部水体由坡体碎石土下渗至泥岩顶面处无法下渗，从而在该处进行汇集，同时泥岩顶面遇水软化，形成软弱滑动面。滑坡地层岩性为易滑的岩土体，为滑坡的形成提供了有利的岩土体。

图3（a）为实验室中使用固定设备固定手机对两个动态物体进行拍摄，模拟固定式相机在多动态目标下的情形。而两个动态物体的运动轨迹是不同的，因此两个运动物体所对应的虚拟相机运动轨迹也是不一样的，所以采用目标跟踪技术跟踪我们想要得到的单个运动目标。在跟踪的同时，消除背景对重构的影响，对于静止的背景而言，相机的姿态是不变的，如果想要从序列图像中重构动态物体，就需要消除背景对计算虚拟相机轨迹的影响。

（3）降雨：滑坡所处地区大气降水是坡体水体的主要来源，大量降雨时，由于坡体为易渗透的碎石土，雨水沿坡体下渗进入到坡体下部，降雨使坡体饱和，增加了滑坡体的自重，同时雨水在泥岩顶部聚集，降低了接触带的抗滑能力，从而使滑坡失稳。降雨是诱发滑坡形成的主要因素。

（4）人类工程活动：滑坡所处地区人类工程活动为坡前道路的建设，道路建设对坡体前缘坡脚进行了开挖，使坡前产生临空面，同时坡体前缘高度大，为滑坡的滑动形成了有利的地形条件。周边工程建设将开挖的碎石土丢弃至滑坡体处，加重了坡体自重。

5 滑坡群的防治措施

根据滑坡的形成机理及影响因素，对滑坡群采取以下几种防治措施：

（1）排水措施[3]：水是诱发滑坡形成的主要因素，因此排水工程是滑坡防治的主要工程。可在坡体后缘外设置截水渠，在坡体上设置横向、竖向排水沟，此外将坡体上的裂缝采用粘土分层夯实充填。

（2）挖方卸载工程：对坡体较小、滑动不强烈的滑坡可采用对坡体进行人工配合机械挖方的型式对坡体进行卸载，消除坡体自重。

（4）监测工程：为有效地对滑坡进行防护，在布置工程措施的同时需布置一定的监测工程。可在坡体上设置监测仪器定期监测坡体变形，发现变形过大时及时预警。同时在道路处设置警示牌。

6 结论

本文对某工业园区两侧碎石土滑坡群的地质环境条件、滑坡特征、形成机理及影响因素进行了分析，从而提出适宜的防治措施。碎石土坡体由于坡体物质松散—稍密，压实度低，坡体物质极易滑动，加之坡体高度大，前缘临空，在降雨的诱发下极易发生滑坡。针对此采用排水、挖方卸载、支挡等工程措施对其进行防护治理，此外对滑坡需采用一定的监测工程。通过上述工程措施的实施，可有效地对滑坡进行防治，从而减小滑坡对道路的危害。