安徽怀宁章岭滑坡形成机理及防治措施研究_张少才.pdf

第 33 卷第 1 期2023 年 3 月安徽地质Geology of AnhuiMar.2023Vol.33 No.1文章编号：1005-6157（2023）01-0引言章岭滑坡为已知灾害点，位于怀宁县秀山乡章岭村胡老屋组。滑坡发生于2020年7月，2020年11月2021年1月，怀宁县政府组织实施了排危除险加固工程处理，2021年7月滑坡再次发生蠕动变形，目前滑坡仍处于不稳定状态，尚未进行工程治理。该滑坡是安徽省1处典型的土质滑坡，其变形现象丰富，形成机理较复杂。笔者根据滑坡现场调查情况及收集的勘查资料对该滑坡的特征、形成机理、演化过程及风险性进行了分析研究，提出了工程治理措施，可为类似滑坡的地质灾害防治工作提供一定的参考。1地质背景滑坡区域位于长江北岸丘陵平原区，滑坡区地貌为中丘，丘顶浑圆，微地貌位于猪头山北东侧山坡，地势南西高、北东低，高程为50174 m，地形上陡下缓，上部坡度为2535、中下部为1525。山坡为林地，植被茂密。山坡下部与观音洞水库之间有一个废弃取土坑，陡坎高度为511 m，坡度为6090，防汛通道呈近南北向从取土坑外侧穿过。滑坡区位于扬子准地台、下扬子台坳、沿江拱断褶带之怀宁褶断隆起带北段，褶皱、断裂等构造发育。滑坡区南侧山坡上部和北侧山坡下部出露地层为泥盆系五通组（D3w），岩性为石英岩、石英砂岩，南东侧山坡出露志留系坟头组（S2-3f），岩性为黄绿色砂岩、粉砂岩，东侧水库岸边出露泥盆系和志留系，泥盆系五通组和志留系坟头组为不整合接触。山坡中部至北西部被第四系覆盖。第四系上部为全新统洪积层和坡积层碎石土（Qhpl+dl），中部为上更新统洪积层和坡积层碎石土（Qp3pl+dl），底部为中更新统残积层和坡积层黏土（Qp2el+dl）。滑坡区周边山坡无地表水体，滑坡前缘北东侧有一积水坑，东侧紧邻观音洞水库。2滑坡特征2.1 滑坡类型滑坡体位于坡洪积碎石土中，滑动面为碎石土与黏土界面，滑坡前缘临空，从前缘变形崩塌开始逐步发展到后缘以及侧翼拉裂下挫，因此该滑坡属于牵引式土质滑坡。2.2 滑坡规模根据该滑坡勘查资料，滑坡体平均厚度为9.2 m，切坡陡坎以上滑坡范围面积为0.95 hm2，计算滑坡隐患体的体积为 8.74104m3（小于 10104m3），滑坡规模为小型。2.3 滑坡形态该滑坡主滑坡方向为51，平面呈三角状舌形，舌尖向西南方向（图1），后缘至前缘平面长度为135 m，前缘宽度为142 m，滑坡区面积为1.04 hm2。滑坡后缘安徽怀宁章岭滑坡形成机理及防治措施研究安徽怀宁章岭滑坡形成机理及防治措施研究安徽怀宁章岭滑坡形成机理及防治措施研究安徽怀宁章岭滑坡形成机理及防治措施研究安徽怀宁章岭滑坡形成机理及防治措施研究安徽怀宁章岭滑坡形成机理及防治措施研究安徽怀宁章岭滑坡形成机理及防治措施研究安徽怀宁章岭滑坡形成机理及防治措施研究安徽怀宁章岭滑坡形成机理及防治措施研究安徽怀宁章岭滑坡形成机理及防治措施研究安徽怀宁章岭滑坡形成机理及防治措施研究安徽怀宁章岭滑坡形成机理及防治措施研究安徽怀宁章岭滑坡形成机理及防治措施研究安徽怀宁章岭滑坡形成机理及防治措施研究安徽怀宁章岭滑坡形成机理及防治措施研究安徽怀宁章岭滑坡形成机理及防治措施研究安徽怀宁章岭滑坡形成机理及防治措施研究安徽怀宁章岭滑坡形成机理及防治措施研究安徽怀宁章岭滑坡形成机理及防治措施研究安徽怀宁章岭滑坡形成机理及防治措施研究安徽怀宁章岭滑坡形成机理及防治措施研究安徽怀宁章岭滑坡形成机理及防治措施研究安徽怀宁章岭滑坡形成机理及防治措施研究安徽怀宁章岭滑坡形成机理及防治措施研究安徽怀宁章岭滑坡形成机理及防治措施研究安徽怀宁章岭滑坡形成机理及防治措施研究安徽怀宁章岭滑坡形成机理及防治措施研究安徽怀宁章岭滑坡形成机理及防治措施研究安徽怀宁章岭滑坡形成机理及防治措施研究安徽怀宁章岭滑坡形成机理及防治措施研究安徽怀宁章岭滑坡形成机理及防治措施研究张少才（安徽金联地矿科技有限公司，安徽合肥230001）摘要：安徽怀宁章岭滑坡发育于高丘土质斜坡上，滑坡体岩性为碎石土，滑坡面主要为碎石土与黏土交界面，滑坡平面呈舌形，剖面呈弧形，后缘和侧翼发生了两次显著的拉裂下挫，前缘陡坎崩塌，前缘地面发生多处推挤剪出变形，是典型的牵引式土质滑坡。研究表明：该滑坡形成的内因主要是复杂的地形地貌、地层结构不良特性以及地下水动态剧烈变化；外因是人工切坡，诱发因素为持续降雨和暴雨。该滑坡危害方式是推倒瞭望塔、覆盖防汛通道阻断交通、破坏路面和挡土墙，并危及行人，危害性中等。目前滑坡体活动性极强，滑坡地质灾害风险高，建议采用裂缝填埋、抗滑桩支挡、削坡整形、截排水、生态修复和滑坡监测等工程措施进行治理。关键词：滑坡；变形特征；形成机理；成灾模式；防治措施中图分类号：P66；P69文献标志码：A收稿日期：2022-11-29作者简介：张少才（1966），男，安徽庐江人，工程师，现从事水文地质、工程地质、环境地质工作。E-mail：060-5第33卷第1期陡坎呈圆弧形，左翼裂缝呈近直线形，右翼裂缝呈小波浪形直线，前缘人工陡坎高为511 m，坡度为6070，陡坎至后缘斜坡长度为120 m（平面长为114 m）。前缘为人工陡坎至推测剪出口之间的带状范围，剪出口推测位于人工陡坎坡脚以外1122 m。1.滑坡裂缝及编号；2.滑坡方向；3.推测剪出口；4.切坡陡坎；5.全新统洪坡积层；6.泥盆系上统五通组；7.志留系中上统坟头组图1章岭滑坡平面图Figure 1.Plane of the landslide in the Zhangling Formation滑坡后缘处于地形坡度转折部位，后缘高程为91102 m，后缘以上坡度为3035，滑坡体表面坡度为1525，前缘取土坑高程为6365 m，切坡陡坎下为崩塌堆积体，剪出口位于坡脚以外靠近防汛通道处（图2）。滑坡体厚度为913m，滑面总体为斜面，总体倾向为40、倾角为1015，上段微弧形坡度为2025，中段直线形坡度为16，下段微弧形坡度为5。1.碎石土；2.黏土；3.石英岩；4.全新统洪坡积层；5.上更新统洪坡积层；6.中更新统残坡积层；7.泥盆系上统五通组图2章岭滑坡剖面Figure 2.Profile of the landslide in the Zhangling Formation2.4 滑坡体结构滑坡体岩性为第四系全新统块碎石土和上更新统碎石土。滑床岩性大面积为中更新统黏土（北西部和中部），滑动面主体为碎石土与黏土交界面，总体倾向为51、倾角为25。在滑坡右翼的下段（南东部），滑床岩性为志留系强风化粉砂岩，滑动面为上更新统碎石土与志留系强风化粉砂岩的交界面。2.5 滑坡变形特征该滑坡边界清晰，由拉张裂缝控制，发育后缘壁和后缘裂缝、两侧翼拉张裂缝及多条小型的拉裂缝（图3），裂缝附近树木歪斜，前缘陡坎发生多次崩塌。具体各部位变形特征如下：（1）后缘弧形拉张开裂。后缘壁呈近圆弧，宽度为 56 m，高度为 1.22.5 m，壁面粗糙，倾角为 7090，拉裂缝宽度为0.51.0 m，最大可见深度为56 m（图3）。该裂缝在2020年发现，2021年7月又下挫了0.91.2 m。图3后缘壁及后缘拉张裂缝Figure 3.Trailing edge wall and trailing edge tension crack（2）右翼拉张开裂。右翼裂缝呈微波状直线形，长度约为 86 m，缝宽为 0.30.6 m，深度大于 1 m，侧壁高度为 0.41.3 m，比 2020 年增加了 0.10.6 m。裂缝下端在距离道路切坡后缘15 m处尖灭。（3）左翼拉张开裂。左翼裂缝近直线形，长度约为 110 m，宽度为 0.20.6 m，深度大于 3 m。2021年局部靠下山侧又出现3处平行的拉张裂缝，长度为1015 m，两条裂缝之间下沉0.30.5 m。裂缝下端贯穿到前缘陡坎。（4）滑坡体上部拉张开裂。滑坡体上部靠近后缘15 m范围内出现3条拉张裂缝，裂缝附近少数树木倾斜，裂缝长度为2442m，缝宽为0.20.4m，下挫0.10.5 m。裂缝与后缘裂缝在2020年同时出现，裂缝、形成于2021年7月。（5）切坡陡坎土体崩塌。2020年和 2021年滑坡张少才：安徽怀宁章岭滑坡形成机理及防治措施研究61安徽地质2023年体向下蠕滑变形时，取土切坡陡坎土体发生多处崩塌，崩塌面陡立。（6）滑坡前缘局部鼓胀变形。滑坡体向下蠕滑变形，在前缘外侧产生局部鼓胀或剪出现象，如：瞭望塔南侧的混凝土散水坡向墙面鼓胀翻起破坏；原观音像土墩台顶面及台阶均鼓胀开裂；右翼公路下方旅游步道台阶胀裂破坏、步道内侧出现6 m宽剪出口等。从变形特征分析，该滑坡首先在前缘崩塌，随着土体变形扩展到后缘应力集中部位产生拉裂，土体变形继续发展，导致左翼和右翼产生拉裂，因此，该滑坡具有牵引式滑坡的典型特征。由于滑移面下部坡度较平缓，前缘土层因取土后变薄且下伏基岩面抬高阻碍，导致滑坡前缘鼓胀。3滑坡形成机理分析根据现场调查及勘查结果，滑坡形成条件较复杂，其影响因素主要有地形地貌影响、地层岩性和地质构造影响、地下水影响、取土切坡引发和大气降雨诱发五个方面。3.1 地形地貌影响滑坡区周边地貌为剥蚀堆积丘陵，山顶高程为170m，前缘坡脚高程为50 m，地势南西高、北东低，总体坡向为46，地形上陡下缓，坡度上部为3035，中部为1830，下部滑坡体为1518，前缘陡坎坡度为7090，这种地形为斜坡土体提供了运动能量和活动场所1。滑坡区横向坡面呈凹-凸-凹形，纵向坡面呈凹形，具有双沟同源的汇水地形，滑坡后缘位于山坡中部横向凸起部位与纵向凹形变化大的地段，山坡汇水大部分流向滑坡右侧坳沟，部分流向滑坡体左侧和中部，导致地表水向滑坡区土体入渗，这种汇水地形对滑坡体稳定性产生极其不利的影响。3.2 地层特性影响山坡上部基岩主要为泥盆系五通组石英岩，仅东南侧小面积为志留系粉砂岩，山坡中部地形低凹处分布第四系土体，总厚度达9.2 m。全新统块碎石土中碎石含量为40%50%，块石含量为10%20%，平均厚度为5.1 m，稍密中密；上更新统碎石土，碎石含量为50%60%，平均厚度为5.4m，中密；底部黏土平均厚度为7.4 m，以硬塑为主，厚度变化大。按土体结构划分，属于碎石土-黏土双层土体。碎石土渗透性强，易吸水饱和软化而降低抗剪强度，而下部黏土不透水，因此，碎石土与黏土交界面为阻水面，可导致第四系孔隙水在阻水面上富集，易在地下水作用下形成软弱带，并逐步形成滑移面，这种不良的地层特性为滑坡的形成提供了良好的力学基础2。3.3 地下水影响滑坡区斜坡上的第四系全新统块碎石土和上更新统碎石土为孔隙水含水层，虽然其富水性弱，但碎石土易接受地表水渗透形成孔隙水，一方面浸泡作用导致碎石土软化，另一方面，孔隙水在黏土层面之上受阻集中，在碎石土底部形成软弱带，同时地下水的径流作用将碎石土中细颗粒逐步带走，局部形成地下水通道和季节性溢出点。在连续降雨及强降雨状态下，碎石土中地下水在短时间内达到饱和状态，在地下水的渗透压力、动水压力及岩土体自重力的作用下，滑坡岩土体抗剪强度降低而抗滑力减小，导致碎石土失稳变形3。3.4 人工切坡引发20世纪70年代在该处斜坡下部滑坡前缘缓坡地段进行了取土切坡，滑坡南侧有县级公路切坡，景区人行步道修建亦有切坡。取土切坡内侧遗留了高陡的土质边坡，且没有采取任何防护措施，破坏了斜坡土体的自然稳定性，陡坎临空引起土质滑坡体前缘关键阻滑体丧失，同时坡形变化引起滑坡体内部应力重分布4，最终导致临空面以上的土体失稳滑坡。据调查，滑坡周边自然山坡区域的斜坡均为稳定状态。因此，人工切坡是该处滑坡的引发因素。3.5 强降雨诱发根据气象资料，2020年6月12日至2020年7月8日怀宁县出现连续降雨和强降雨，2021年7月上旬又出现了连续降雨。该滑坡发生于2020年7月8日强降雨之后，地表径流沿山坡向坡脚汇流，大量雨水集中渗入斜坡表层土体，一方面加大了岩土体本身的自重，另一方面导致土体内地下水急剧变化，引起土体软化、强度降低，最终导致斜坡土体变形滑动。因此，强降雨是该处滑坡的诱发因素。综合分析可知，该滑坡的形成与地形地貌、地层岩性及地下水紧密相关，其引发因素是人工切坡，诱发因素是连续降雨和强降雨。4滑坡演化过程分析该滑坡的演化具有明显的时间过程，其演化过程可划分为以下四个阶段。第一阶段为应力调整蠕变阶段。20世纪70年代为了修建水库，在该斜坡坡脚开挖碎石土，形成高度为510 m、坡度为7080的高陡临空面，滑坡土体前缘失去支撑，导致土体内部应力重新调整分布，土62第33卷第1期体内部发生变形和细小拉裂，这个阶段经历时间很长，前缘陡坎局部集中地段不时发生小型崩塌。第二阶段为层间软弱滑面形成阶段。在长期大气降水渗透作用下，土体内细小拉裂缝进一步扩张、加深，到达碎石土和黏土交界面，降雨入渗引起地下水在界面附近聚集，逐步形成不连续的软弱带,由于软弱带趋于饱和，滑体自重增加，抗剪强度降低，有效应力增加，上部滑坡体下滑力升高而抗滑力降低，软弱带逐渐贯通形成滑动面，同时地表在后缘应力集中部位形成拉裂缝。第三阶段为滑坡体加速变形阶段。2020年7月强降雨导致雨水大量下渗，地下水位快速升高，在土体自重力、静水压力和动水压力的共同作用下，滑体向前蠕滑推移，造成后缘和侧翼土体拉裂后下挫，前缘陡坎因向前移动而发生小方量的土体崩塌，同时前缘地面产生剪出前的推挤现象，导致公路内侧围墙局部开裂、防火瞭望塔西南侧散水坡开裂起拱、原观音像平台土墩发生鼓胀开裂、南侧公路下方部分填土和碎石土发生推移式蠕滑以及混凝土路面纵向拉裂等。2021年7月强降雨期间滑坡体再次发生蠕滑，前缘陡坎再次发生崩塌，后缘裂缝和两翼裂缝进一步扩张下挫。第四阶段为滑坡整体破坏阶段。滑坡体后缘无排水系统，后期强降雨沿滑体和后缘侧翼周界拉裂缝继续充水下渗，滑动面进一步软化并全部贯通，在前缘剪出口全部贯通后滑坡体下滑平推而发生整体破坏（图4、图5）。图4滑坡整体滑移破坏平面图Figure 4.Plane of the whole slide failure of the landslide1.碎石土；2.黏土；3.石英岩；4.全新洪坡积层；5.上更新统洪坡积层；6.中更新统残坡积层；7.泥盆系上统五通组图5滑坡整体滑移破坏剖面Figure 5.Overall sliding failure plane of the landslide5滑坡地质灾害风险评价现状滑坡未造成人员伤亡，仅造成县级公路135m混凝土路面破坏，直接经济损失小于500万元，地质灾害危害等级为小型。在滑坡破坏阶段，滑坡体整体向下滑移，由于滑动面整体坡度小（1015），滑坡体以慢速滑移运动，后缘地面下沉，前缘陡坎崩塌消失，前缘地面剪出，土体向前平推覆盖整个取土坑平台场地和公路路面。滑坡潜在影响范围为取土切坡坡脚至公路外侧，威胁对象包括公路135 m内的行人、车辆及瞭望塔，潜在破坏方式为路面和挡墙拉裂变形、县级道路压覆、瞭望塔倒塌，威胁人员少于30人，潜在经济损失小于500万元，滑坡地质灾害危害性等级为中等。由于该滑坡已发生变形破坏，后缘拉裂、前缘陡坎崩塌、瞭望塔散水坡臌胀、挡墙变形、南侧景区步道破坏等，但滑动面尚未贯通，据此判断该滑坡现状不稳定，其活动性等级极高，因此该滑坡地质灾害风险等级高。6滑坡地质灾害防治措施探讨6.1 除险加固工程效果已采取的除险加固工程为工字钢桩和挡土墙。工字钢桩位于滑坡前缘中部至右翼，桩长为1016m，嵌固端位于强风化砂岩中，完工以来至今已2年多时间，在2021年汛期滑坡变形过程中，工字钢桩没有变形迹象，起到了有效的抗滑作用。挡土墙位于防汛通道内侧，基础埋深为4 m，基底为强风化粉砂岩，2021年滑坡变形发展期间，挡土墙沉降缝两侧出现了微小错位，这表明挡土墙也起到了抗滑作用，但受到了局部推挤力的轻度破坏。6.2 滑坡防治措施建议该滑坡后缘和侧翼没有截排水系统，雨水可以继张少才：安徽怀宁章岭滑坡形成机理及防治措施研究63安徽地质2023年续沿拉裂缝下渗，前缘临空面高陡，不断发生崩塌，前缘多处出现剪出现象，滑坡体处于不稳定状态，建议采用工程治理消除滑坡隐患。具体防治工程措施如下：（1）裂缝填埋。对所有滑坡裂缝进行填埋，回填材料采用优质黏土，分层回填、分层夯实，确保回填密实，防止坡面水流灌入裂缝。（2）抗滑桩支挡。根据该滑坡的具体情况分析，可有两种抗滑方案：第一种方案是在滑坡体中上部和坡脚前缘设置双排抗滑桩支挡；第二种方案是在坡脚前缘设置单排抗滑桩支挡。本次研究考虑到滑坡面中部及下部坡小缓平，建议采用方案二，使用单排抗滑桩锁住滑坡前缘，阻止土体滑动。（3）削坡整形。从前缘陡坎向上 1030 m 范围进行台阶式削坡，卸载一部分土体，并消除陡立的前缘临空面，挖方土体全部回填到桩板墙内侧稳固坡脚。（4）截排水。为减少斜坡坡面水渗入滑坡体，在距离滑坡后缘及侧翼3 m位置设置截水沟，将山坡汇水引排到滑坡两侧；在削坡平台内侧以及桩板墙脚均设置排水沟，将滑坡体表面的汇水引排到北侧，集中排入水库。（5）生态修复。各级削坡平台植树种草，植被与周边协调一致，恢复滑坡治理区域生态环境。（6）滑坡监测。采用普适仪监测滑坡变形，同时采用巡查和仪器监测治理工程效果。7结语该滑坡由人工切坡引发，滑坡的形成与土质斜坡结构、地下水浸泡侵蚀等内在因素关系密切，外在因素为降雨，直接影响土体和地下水，经由持续大暴雨诱发滑坡。滑坡已经历了前期应力调整蠕变阶段、土体层间软弱滑面形成阶段、滑坡体加速变形阶段等三个阶段，最后的第四阶段为整体破坏阶段，可能造成的危害主要是瞭望塔倒塌、路面和挡墙拉裂破坏、县级道路压覆而阻断交通。已实施的除险加固工程支挡效果较明显，但挡土墙在蠕滑土体推力下产生了轻微变形。根据滑坡变形过程、变形现象及受威胁对象分析，该滑坡处于不稳定状态，滑坡活动性极高，地质灾害危害性中等，地质灾害风险等级高。滑坡地质灾害防治措施为采用工程治理消除滑坡隐患5-6，建议采取裂缝填埋、抗滑桩支挡、削坡整形、截排水、生态修复和滑坡监测等措施进行工程治理。参考文献：1王高峰，王爱军.基于图幅调查的六盘山镇孕灾地质条件分析J.水土保持研究，2016，23(5)：364-369.2朱彦鹏，杜一博，杨校辉，等.甘肃舟曲河那滑坡变形特征及孕灾机理J.科学技术与工程，2022，22(25)：10884-10895.3唐言松.牵引式土质滑坡变形破坏机制与治理方案分析：以思南县多维国际项目滑坡为例J.中国资源综合利用，2022，40(6)：157-159.4李效萌，李甜，刘金辉，等.赣东地区小型牵引式残坡积土质滑坡稳定性及破坏模式分析J.科学技术与工程，2021，21(22)：9236-9242.5蔡生来.安徽怀宁县崩塌、滑坡和泥石流孕灾地质条件特征研究J.安徽地质，2021，31(3)：265-269.6盛勇，白桥，郝树曦，等.宿松县地质灾害机理分析与对策建议J.安徽地质，2020，30(3)：214-217，232.Study on the formation mechanism and control measures of the Zhanglinglandslide in Huining Area,AnhuiZHANG Shaocai(Anhui Jinlian Geology and Mining Technology Co.,Ltd.,Hefei,Anhui 230001,China)Abstract：The Zhangling landslide in Huining County，Anhui is developed on the soil slope of a high hill.It is a body ofof gravel soil in lithology,with the sliding surface being mainly the interface of gravel soil and clay.It is tongue-like inplane,with the section being curved,and its trailing edge and flank show two significant tensile falls,with the front scarpbeing collapsed,and the ground at the leading edge being pushed and sheared in several places,indicating a typical tractiontype soil landslide.The results show that the internal causes of the landslide are mainly the complex topography,poorstratigraphic structure and dramatic changes in groundwater dynamics,while the external causes are artificial slope cutting andthe inducing factors are continuous rainfall and heavy rain.The hazardous way of the landslide is to topple the watchtower,cover the flood control channel to block traffic,damage the road surface and retaining wall,and endanger pedestrians.It isclassified as moderate harm,and is still very strong in activity with high geo-hazard risk.Recommended control measuresinclude the use of crack fill,anti-slide pile retaining,slope cutting re-shaping,drainage,ecological restoration and monitoring.Key words：landslide；deformation characteristics；formation mechanism；hazard mode；prevention and control measures64