湘西朱雀洞红层滑坡特征及成因分析 $Jy1=/W&
摘要：论文介绍了朱雀洞大滑坡的现场调查工作及其特征，根据滑坡形成过程和空间特征，将滑坡分为河流上游冲刷滑移区、河流下游侧向牵引滑移弯曲区，以及滑坡上部第二次牵引滑移区，分析了这一大型复杂的红层滑坡的形成机理。并通过反分析，提出了滑动计算的参数。 tw]Q5:6
关键词：红层滑坡; 洪水冲刷;地下水; 滑移弯曲 7OZjLD{ID
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1工程概况 ~p/1
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自2007年7月中旬至8月初，湘西自治州武水河及其支流丹青河流域一直有大到暴雨。湘西泸溪县潭溪镇朱雀洞村隔丹青河的南岸山体，于2007年7月27日凌晨一点多，发生大面积滑动，最大竖向位移20多m，最大水平位移60多m。该滑坡位于坡顶高程282m，坡脚的丹青河河底高程125m左右。 _E[)_yH'-
本文试图进行滑坡发生的成因分析，以提供相关滑坡治理和工程建设参考与借鉴。 _$qH\>se
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2滑坡地质条件 ,
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2.1 滑坡区域地形地貌 >^KO5N-:4
滑坡区域原始地形地貌为山坡上桔林、水田、菜田构成阶梯状斜坡地形，斜坡坡度10～20o，坡脚为丹青河。丹青河由北至南流至在建高速公路里程K196+700后拐弯,由北东向西南方向流过约900m长的坡脚,在高速公路K197+600对应的河段再次转弯由东向西流出，形成了明显的U型拐弯。 xCiq;FFR
K196+700～K197+180路段位于河流弯道冲刷岸的山体中部，距离河道170～270m，距山顶200～250m，设计标高为200.60～203.69m，其中K196+700～780为半填半挖路段、K196+780～K197+000为全填方路段、K197+000～K197+200为填方向挖方过渡路段。K196+900的填筑高度最大，路基中线最高填土约10m。该路段中桩最大切深5.5m左右。 Q K/~lN
2.2 工程地质条件 h-:te9p6>4
根据勘探，滑坡区主要地层包括：第四系全新统（Qh）和白垩系上统（K2）。其中：第四系全新统地层有：填筑土，其成份为粉砂岩路基填料，厚约1.00～10.00m；种植土，松软，分布于农田和山坡上，厚约0.30～0.40m；亚粘土，褐黄色、褐红色，硬塑状，厚约1.60～2.00m，主要分布于边坡后面的农田；碎石，灰黄色、褐红色，松散，厚约1.00～6.00m，主要分布于滑体上部。白垩系上统（K2）主要为钙质砂岩与钙泥质粉砂岩、粉砂质泥岩互层，浅灰色、紫红色，中厚层状；钙泥质粉砂岩、粉砂质泥岩遇水易软化。各岩性单层厚度一般2～4.00m。钙质砂岩主要存在两层。 u yWt{ >$
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勘察过程中揭露强、弱风化岩及软弱夹层。强风化层，岩石较破碎，岩芯呈碎石、碎块状，岩性较软弱；弱风化钙质砂岩，岩质坚硬，岩石较完整；弱风化钙质泥质砂岩，岩质较硬，交错层理发育，岩石较完整；弱风化粉砂质泥岩，岩质软，岩石较完整，该层遇水极易软化，形成软弱夹层，局部存在层间错动带。 64-;| k4F
通过勘察对岩石采取了试验样，根据室内土工试验结果，现将岩石天然状态下的单轴极限抗压强度试验结果及主要岩土层的力学参数分列于表1。
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2.3 地质构造 Xkb\fR 6<K
坡体基本为一顺向坡，坡体岩层产状14～30o，表现为滑坡后缘至前缘岩层倾角由陡逐渐变缓的趋势；滑坡边界主要受两条断层F1、F2控制，两条断层走向近南北向（F1）和东西向（F2），地貌上并追溯丹青河在滑坡区的两次折弯，断层倾角陡立，两条断层在滑坡体后缘呈弧形相交；坡体发育两组陡倾角节理，一组走向近东西，另一组走向近南北。 ?? `z W
2.4 水文地质条件 ?,x 3*'-(
滑坡区位于斜坡地形，地表汇水面积大，大气降水是本区地下水、地表水的主要来源。 nx'D&, VX
2.4.1 地表水：本区的地表水主要为斜坡脚下的丹青河，河水位受大气降水影响大，雨期河水位骤涨，水势凶猛，流速湍急，河流上游为一电站，洪水期间库区洪水翻坝而过，雨期过后，水位迅速回落，水流趋于平缓。 ;bt%TxuKb
2.4.2 地下水：形成滑坡后的地下水主要赋存于松散的滑体内，对滑坡岩体起到软化作用，造成坡体强度降低。大气降水为地下水的主要来源。滑坡区位于比较平缓的阶梯状斜坡上，比较平缓的阶梯斜坡为大气降水的入渗坡体提供良好的地形条件，大气降水沿松散的岩体入渗后，迅速转化为地下水，主要为潜水，向坡脚下径流，在坡脚下的丹青河排泄出本区。枯水季节地下水在滑面附近波动，水位较低，水量较小；雨季，受连续大规模的大气降水影响，一方面坡体易饱水，另一方面丹青河水位骤涨，地下水由于受丹青河水位顶托作用的影响，短期内坡体地下水排泄不畅，易造成坡体内水位雍高。勘察期间对坡体内钻孔地下水位的监测证明了这点。 >a2i%j/T
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3滑坡成因 jG &gd <^
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3.1 滑坡形成过程 OAZ5I)D>
2007年7月15日～7月26日以来，湖南湘西地区暴雨、大雨频繁，降雨时间长，降水量大，7月15日，滑坡区所在的常吉高速公路K196+700～K197+180路段路基产生纵向裂缝，裂缝宽度约1mm左右，随着时间的推移，降雨的不断加剧，河水的不断暴涨，至7月26日下午，路基上的裂缝已发展到3cm宽，而此时坡脚下的丹青河弯道冲刷河岸局部垮塌，形成3m高的陡坎，坡脚处出现较多的宽大裂缝，历时近两周的大量降雨及洪水的淘蚀，7月27日凌晨，常吉高速公路所在的朱雀洞村段山体产生高速滑移与垮塌，坡脚处的坡面上喷射2～3m高的水柱，形成后的朱雀洞滑坡在经历8月3～4日的又一轮大雨后，滑坡的后缘又向山顶扩展了68.5m，此后渐趋稳定。 *5|q_K
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3.2 滑坡成因 6{PlclI !
3.2.1 坡体内的岩土特征是产生该滑坡形成的基本原因。坡体内岩性主要为浸水易变软的软质岩，且为顺向坡，岩层产状较平缓，易产生滑移变形，岩层内存在软弱夹层或泥化夹层、层间错动带，这为滑坡的形成提供有利的先天条件。 ]eZrb%B .
3.2.2 坡体表层岩土破碎、山体汇水面积大、山体垂直高差大是诱发滑坡产生的客观不利因素。整个山体纵向500余m，横向500余m（单面坡），高差150余m，汇水面积达25万多m2。 p !3!&{
3.2.3 长时间的大量降雨及洪水的侧向冲刷淘蚀是滑坡产生的直接原因。长期降雨对滑坡的形成带来四个方面的直接影响，即坡体层间强度降低、土体饱水后山体荷载显著增大、地下水扬压力升高、滑坡后缘静水压力增大。 La'XJ|>V
7月中旬以来，滑坡所在湘西武水河及其支流丹青河流域连降大雨、暴雨，坡体较为斜缓的地形及坡体内松散的坡积层、岩体内发育的陡倾角节理裂隙为地表水的入渗提供了有利的条件，赋存层间地下水，造成土体饱水、坡体岩层层间强度下降；另一方面由于坡体赋水，层间产生较大的地下水扬压力，对坡体产生浮托。坡体由软质岩组成，易浸水软化，软化后的岩体抗冲刷能力较差，丹青河弯道处坡脚的岩层在河流长期的浸泡淘蚀作用下局部失稳坍塌，岩层层面临空出露，临空面的形成对滑坡的形成提供了良好的空间环境。 6w:M _tDM
3.3 滑坡特征 S U$U
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常吉高速公路朱雀洞大滑坡周界平面上表现为圈椅状，周界主要受断层控制，滑坡长度448m（垂直于常吉路方向），宽度沿常吉路425m，坡脚下的前缘宽约500m。 S+&Bf ~~D
3.3.1滑坡周界：常德端边界受一断层控制，断层产状倾向近正西方向，倾角陡立，滑坡边界陡坎由上至下高约2～10m，肉眼可见断层及基岩出露；吉首端边界受倾向近正北的断层控制，滑坡边界沿断层走向向坡下延展，受常吉路K197+200左侧桩板墙阻挡后沿走向近北西的节理向常德方向转折，然后沿走向近东西的节理穿过路基进一步向坡脚下河边延展，地形上受一走向与坡面倾向一致的冲沟控制，部分滑体在冲沟内的稻田陡坎边剪出；滑坡后缘受一组倾向近北西，倾角陡立的节理控制，上述三组结构面在滑坡后缘相交后形成弧形，后缘边界陡坎高约2～4m；滑坡体前缘剪出口位于边坡坡脚，部分滑坡舌冲入坡脚下的丹青河中。 etWCMR
3.3.2 滑动面（带）及滑床：坡体的滑动面（带）产状由基岩产状控制。滑动面（带）倾角表现为后陡前缓，滑坡后缘地段倾角约21～30o，滑坡前缘倾角14～17o，靠常德端岩层局部倾角10o。滑面的形状受岩层层面控制，同时受顺坡向陡倾角节理的影响，滑面局部存在阶坎状。滑面上发育滑坡擦痕，其滑移方向与主滑方向一致。滑面的主滑方向受岩层倾向控制，约为314～316o。 i"o
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滑带土为粉砂质泥岩中软弱夹层或泥化夹层，呈软塑土状。滑动面的下部滑床岩性主要为较为完整的弱、微风化岩。根据钻探及地质调绘，滑动面的埋深主要表现为后浅前深，滑坡后部滑面埋深约0～11m，K197+000左侧上部边坡滑床已经出露；滑坡前部滑面埋深13～20m。 L L^WeD_Y
3.3.3 滑坡裂缝：滑坡体内的裂缝按走向可分为近东西向、南北向、北东向、北西向，力学性质可分为拉张裂缝、鼓胀裂缝，此处不再详述。 f^?k?_~PN
3.3.4 滑体：根据勘探,滑体主要由残积的碎石土、强、弱风化岩组成，滑体厚度约0～20m，滑体体积约260万m3。 6Z3L=j
3.4 滑坡的分区 vCS D1 ~V_
根据滑坡的变形特征，滑坡主要可分为Ⅰ区（河流上游冲刷滑移区）、Ⅱ区（河流下游滑移弯曲区）、Ⅲ区（上部二次滑动区）三个分区（详见图1工程地质平面略图）。 e 2l !L*[g
Ⅰ区（河流上游冲刷滑移区）：斜坡Ⅰ区位丹青河的冲刷岸，在山洪的冲刷侧蚀作用下，坡体下部失稳坍塌，进而引发坡体上部滑动，形成滑坡Ⅰ区。滑坡Ⅰ区前缘宽约215m，一般宽度约170m。滑坡前缘高程为现在沟床以下附近，后缘高程约208m。滑坡地形总体呈圈弧状，后缘陡坎高度达9m左右，滑坡后缘斜坡坡度为19o，滑坡区总体坡度为14o。滑坡堆积区地形变化较大，其中在高程160m一带存在一相对隆起带，隆起带呈N42oE走向，其内侧地形反倾强烈，隆起带上部地形相对较缓，总体坡度12o，下部地形相对较陡，坡度达26o。滑坡滑距达近100m，近下游侧缘中上部一带N74oE裂缝较发育，裂缝具有向下游方向变窄的特点。河床一带的滑体岩层近水平，表明该处滑带位于现今河床下部附近。 ?#P@N4Uw}y
Ⅱ区（河流下游滑移弯曲区）：滑坡Ⅰ区在滑移过程中，通过岩层对滑坡Ⅱ区产生侧向牵引，Ⅱ区岩层产生滑移弯曲，直至滑落。斜坡总体坡度16o，滑坡体主滑方向为N45～50oW。在高程174～181m一带存在一明显的隆起带，隆起带总体走向为N50oE。 R<n'v.~"A
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Ⅲ区（滑坡上部二次滑动区）：在第一次滑动基础上，于8月初的暴雨过后，山体上部又发生一次规模较大的滑动，滑坡的滑动方向为N45～50oW。该次滑坡前缘位于公路一带，高程约191～194m，后缘位于255m高程一带，滑坡在237m高程以下与II区在平面上重叠。滑坡常德端边界受走向近南北断层控制，吉首端边界受走向近东西断层控制，平面形态呈近三角形。滑坡坡面总体坡度为17o，前缘相对宽缓，坡度为12o。 gG6j>%y
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4滑坡稳定性计算 9s'[p'[Z
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根据滑坡发生前后的地形图、地质资料及目前滑坡的滑动状态，选取五个典型地质断面（图2是五个典型地质断面之一）反算滑面力学参数。滑动面参数计算结果为： 7[?{wbq
滑动段（上部顺层滑动面）C1＝7kPa φ1=14° wXnlu E
抗滑段（下部岩层折曲剪切段）C2＝19kPaφ2=25-26° m3i+b
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5结论 :N
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以朱雀洞红层滑坡为研究对象，对其特征和成因进行了深入探讨，采用极限平衡理论对其稳定性进行了判定。本文的研究成果对红层顺向边坡和滑坡工程具有一定的借鉴作用。 TO~Z6NA0
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参考文献： iy\ 6e k1
[1] 彭华，吴志才.关于红层特点及分布规律的初步探讨[J].中山大学学报，2003，42(S)：109～113. ruQ1Cph
[2]程强，寇小兵，黄绍槟.中国红层的分布及地质环境特征[J].工程地质学报，2004. 9d_
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[3]张倬元，王士天，王兰生等.工程地质分析原理[M].北京：地质出版社，1997. J}'a|a@bk
[4]孙玉科，牟会宠，姚宝魁等.边坡岩体稳定性分析[M].北京：科学出版社，1998. )tW0iFY
[5]王恭先，徐峻龄等.滑坡学与滑坡防治技术[M].北京：中国铁道出版社，2004. /I/gbmc)
[6] 孙广忠.岩体结构力学[M].北京：科学出版社，1988 QlCs ,bT
[7] 胡新红，张可能，王跃飞，刘宇飞.剩余推力法中稳定安全系数折减方法分析[J].西部探矿工程，2008，20（4）：7～10. W2F *+M
[8] 中华人民共和国国土资源部.DZ/T0218－2006.滑坡防治工程勘查规范.北京：中国标准出版社，2006，18～19. sV`!4
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[9] 湘西自治州朱雀洞滑坡治理工程工程地质勘察报告.湖南省交通规划勘察设计院，2008-01.
