南京市滑坡形成机理及诱发条件研究.pdf

江苏地质， 2 9 4 ， 2 1 5 2 1 8 ， 2 0 0 5 南京市滑坡形成机理及诱发条件研究 杨林， 余勤， 陈福春 江苏省地质调查研究院， 江苏 南京 2 1 0 0 1 8 摘要 南京市滑坡地质灾害屡有发生， 通过对已发生的土质、 岩质滑坡形成机理的研究 ， 从中找出影响滑坡发生 、 发 展的自然因素和人为因素， 分析了滑坡的诱发条件。 关键词 滑坡； 形成机理 ； 地质灾害； 形成条件 ； 江苏南京 中图分类号 X 1 4 1 文献标识码 A 文章 编号 1 0 0 3 6 4 7 4 2 0 0 5 0 4 0 2 1 5 04 0 引 言 南京素有“ 钟山龙蟠、 石城虎踞” 之称， 自然资 源丰富， 环境优美宜人， 山水城林融为一体。但近年 来， 随着国民经济的高速发展， 矿产资源的大规模开 采， 建设工程的大量投入， 市内多处地区潜伏着滑坡 隐患， 并屡有发生 ， 对人 民生命财 产构成了严重威 胁， 干扰了正常的生产、 生活秩序， 制约了南京市经 济的可持续发展。 通过对 已发生 的滑坡形成机理研究 ， 从中找 出 诱发滑坡的相关因素及条件 ， 以便从感性认识上升 至理性， 为滑坡地质灾害危险性分析评估和防治提 供科学依据， 从而达到最大限度地减小滑坡地质灾 害损失的 目的。 1 滑坡形成机理研究 南京市滑坡地质灾害按其滑坡体的物质组成可 分为土质滑坡和岩质滑坡两大类， 其形成条件及形 成机理不完全相同。 1 ． 1 土质滑坡形成机理研究 南京市土质滑坡多发生在以下蜀组粉质粘土或 次黄土层分布的岗地， 当出现人工切坡等工程活动 时， 原有斜坡土体内部的应力平衡状态很容易被打 破。下蜀组粉质粘土具胀缩性， 垂直裂隙发育， 在干 湿状态下工程地质性质差异较大。当雨水沿裂隙下 渗并对土体产生渗透浸润作用， 使其含水率逐渐升 高， 土体便发生膨胀。随着土体膨胀及重量和动水 压力不断增加 ， 内聚力和内摩擦角逐渐减小 ， 而加速 土体失稳， 在这一发展变化过程中， 土体局部平衡被 打破 ， 出现局部滑塌现象。另外在土岩接触面 ， 由于 雨水的浸润和积聚， 使得接触带软化 、 润滑而形成滑 动面。此时， 若降水量加大， 造成土体过饱和， 当自 重及侧滑力超过土体抗滑力时， 土体将沿渗水软化 润滑的裂隙面或土岩体的接触面发生滑动， 而造成 滑坡。 1 ． 2 岩质滑坡机理研究 南京市岩质滑坡的滑动面多为构造节理裂隙、 溶隙、 溶沟、 溶槽 ， 次为岩层层面和软弱夹层。这些 软弱结构面的产生与露天采石及工 程切坡密切 相 关。这些软弱结构面可在岩体中组合成形态复杂的 结构体， 从而具有不同的岩体结构力学效应。因此， 软弱结构面的存在及其组合特性是岩体失稳的首要 条件。只要产状稍缓与边坡走向平行或小角度斜交 且向坡外倾斜的软弱 面， 当开挖后处 于临空位置时 就有形成滑动面的可能。滑面产状陡缓控制着坡体 的应力 、 变形 ， 并对可能发生的破坏形式产生重要影 响。区内高陡斜面岩质滑坡一般与崩塌地质灾害同 时发生。当人工切坡或露天开采， 使软弱面出露， 在 重力的作用下， 就会沿软弱面产生向下或向前的滑 动或位移。 收稿 日期 2 0 0 50 3一O 1 ； 编辑 齐运铎 作者简介 杨林 1 9 7 3 一 ， 男， 江苏姜堰人， 工程师， 主要从事水 工环地质研究． 维普资讯 2 1 6 江苏地质 2 0 0 5笠 2 滑坡形成条件及影响因素研究 2 ． 1 土质滑坡形成条件及影响因素研究 南京市内土质滑坡 的形成受地形地貌 、 斜坡的 物质组成、 降雨及人类经济建设活动等多种因素控 制和影响。地形地貌、 斜坡的物质组成是其形成的 自 然因素， 而不适当的人类经济建设活动是其形成 的人为因素， 降雨则是促使其发生发展的诱导因素 及触发条件。 2 ． 1 ． 1 自 然因素 有一定高差和坡度的地形地貌 是形成滑坡 、 崩塌所必需 的临空条件。临空条件可 由自然作用形成， 亦可为人类因各种经济建设需要 开挖切削或堆积而成。据统计资料， 在任何坡度都 有形成滑坡 的可能 表 1 ， 易发程度一般与坡度 、 坡 高呈密切相关 图 1 。 表 1 不同地形坡度土质滑坡、 不稳定斜坡数量统计表 坡度区间 ≤1 0 。 1 1 。一2 0 。2 1 。 一 3 0 。3 1 。一 4 0 。4 1 。～ 5 0 。 16 0 。 滑坡 处 7 1 3 1 2 1 0 9 1 4 图 1 南京市土质滑坡易发程度与地形相关示意图 南京市内发生 的土质滑坡和不稳定斜坡 的物质 组成主要为第 四系上更新统下蜀组粉质粘土 、 各类 岩层的风化带及人工渣土 工程渣土 、 尾矿 等。坡 体岩性为下蜀土的占多数， 除与下蜀土主要分布于 阶地 、 人类工程建设切坡强烈有关外 ， 内在原 因乃是 垂直节理发育并具胀缩性工程地质特性。通常条件 下 ， 含水率较低 ， 呈硬塑一可塑状态 ， 内聚力 C 多 在l O k P a ～ 4 0 k P a 之间， 或更大， 内摩擦角一般介于 l 6 。 ～ 2 2 。 之间， 抗压抗剪性较高， 但是， 当遭受强降 雨人渗时， 其含水量增加， 体积膨胀， 工程地质性质 迅速变差 。 南京地区下蜀土滑坡还与基岩面埋藏深度及形 态有关。据大量勘探资料反映， 下蜀土多直接覆盖 于浅埋倾斜的基岩面上， 人为开挖坡面也很容易将 基岩面揭露 。基岩面一般显示一定角度 的斜面， 且 倾 向多与地形坡 向一致 ， 基岩地层也多为白垩系泥 质砂岩和泥岩， 渗透性很差 一般被视为隔水层 ， 当裂隙潜水下渗后， 遇不透水的基岩， 易在岩土面中 积聚并形成径流在低洼处溢 出， 因此岩土面常成为 滑坡滑动面。 2 ． 1 ． 2 人为因素 在山前丘岗斜坡地带进行农作 物播耕 ， 原有的植被被破坏 ， 并且 由于频繁 的耕翻土 地 ， 坡面的地表径流条件被改变， 同时也改变了土体 的透水及排水性能， 使降雨人渗能力增强， 不仅增加 了土体的自 重， 同时也增加了土体中的孔隙水压力， 更利于滑坡的形成及发展。 切坡使原有斜坡的侧向支撑丧失， 斜坡土体的 抗滑力减小； 坡面上不合理堆载， 也加大了斜坡土体 的滑动力， 极易诱发滑坡。南京市现有土质滑坡均 与切坡及不合理堆载有关。 2 ． 1 ． 3 触发条件通过研究表明 ， 南京市滑坡 的诱 发因素主要为降雨。降雨对滑坡的作用主要表现在 雨水的下渗导致斜坡上的土层饱和， 改变土体物理 力学性质， 从而增加了滑体的重量， 降低了斜坡土层 的抗剪强度。另外 ， 由于雨水 对下蜀土内部裂隙及 土岩接触面的浸润， 有利于滑动面的形成 ， 更易于滑 动而最终导致滑坡发生 。 2 ． 2 岩质滑坡形成条件及影响因素研究 岩质斜坡由于其自身力学性质较好， 因此诱发 滑坡 的主要 自然因素为斜坡 的边界条件 、 斜坡 的内 部结构及斜坡处的水文地质条件， 主要人为因素为 露天开采矿山等 ， 爆破 、 降雨则是重要的触发 因素。 2 ． 2 ． 1 自然 因素 ①斜坡 的边界条件。岩质滑坡 的发生， 首先要有最基本的滑坡边界条件， 主要指滑 动岩体的下方或前方要有滑动空间。如果不存在滑 动空间， 石体就无法滑动， 其与斜坡的坡度也有一定 的关系 ， 当斜坡坡度小于 2 O 。 时 ， 发生滑动的可能性 就很小 表 2 ， 如果滑动的空间指 向无人的区域 ， 则 危害性也相对减小。因此 ， 在南京市要充分注意人 类工程活动造成的斜坡、 露天采矿边坡、 基坑开挖斜 坡等， 这些斜坡多表现有临空面， 对人民的生命财产 安全均构成极大的安全隐患。另一个重要的边界条 件就是斜坡体两侧要有切割面， 在南京主要为露天 采矿、 人工开挖等形成的不同类型的切割面。 维普资讯 第4 期 杨林等 南京市滑坡形成机理及诱发条件研究 2 1 7 表 2 南京市不同地形坡度岩质滑坡数量统计表 地形坡度 ≤2 0 。2 1 。一 3 0 。3 1 。一 4 0 。4 1 。 5 0 。5 1 。 6 o 。6 1 。 ～7 0 。 滑坡 处 1 2 ②斜坡的内部结构。不同岩性的岩土体 ， 其力 学性质不同， 这是岩土体之间在强度和稳定性等方 面存在差异的根本原因。就南京市而言， 不同的地 层岩性产生滑坡 、 不稳定斜坡 的可能各不相 同 表 3 。在碳酸盐岩地层中因岩溶裂隙发育， 采石宕 口 和采石形成的高陡面较多， 因此滑坡及隐患点也相 对较多， 占5 2 ％。区内软质碎屑岩， 因强烈侵蚀剥 蚀作用多分布于低位 ， 地层产状也比较和缓， 一般未 见高陡面存在， 因此滑坡基本未发现。各类侵入岩 体， 虽局限分布， 但风化强烈， 工程地质力学性质改 变较大 ， 有些强风化层完全破坏原有的岩性结构特 征 ， 已类同于松散地层 ， 在人为经济活动中， 经切坡 而成陡坡 ， 很不稳定。 表3 南京市不同地层岩性滑坡和不稳定斜坡统计表 地层岩性碳酸盐岩 硬质碎屑岩 软质碎屑岩 岩浆岩 南京市的岩质滑坡主要发生在露天采矿区和局 部切坡地段， 多以碳酸盐岩或硬质碎屑岩及岩浆岩 为主， 若在坡体偏下部出现破碎带或软弱夹层， 即出 现所谓的“ 下软上硬” 地层岩性组合特征 图 2 。 当软弱夹层的产状与坡 面倾 向一致 ， 且角度小于坡 角时， 在上部硬岩 自重载荷的作用下， 软弱夹层很可 能成为滑动面 ， 牵 引上部硬岩 的下滑 而 出现滑坡。 在地层岩性组合中， 这种夹层越多 ， 发生滑坡的可能 性越大。 南京市岩质滑坡与人类工程活动有关 ， 其滑动 结构面主要为经人工爆破振动后 ， 连通性和张开程 度均有所增强的构造节理裂隙和岩层软弱夹层 。 水文地质条件对滑坡及斜坡稳定性的影响起着 非常重要的作用 ， 地下水及雨水的人渗所产生的各 种作用主要发生在岩石的构造节理裂隙、 风化裂隙、 爆破裂隙、 断层、 层面、 软弱夹层、 溶隙、 溶沟、 溶槽等 结构网络体系， 一方面使得结构面充水润滑， 易于滑 图2 切割软弱面形成滑坡示意图 动 ， 另一方面淋失构面上易溶的物质 ， 而使岩石或岩 体的结构受到破坏， 降低抗剪强度， 有助于滑坡的 发生。 2 ． 2 ． 2 人为因素 南京市岩质滑坡的形成大多与 露天采矿有关， 其原因主要为采场采掘工作面的坡 脚被掏空形成临空面， 造成上缘岩体重力失稳下滑。 另外 ， 由于采石本身的爆破和采石后形成的陡壁 、 掌 子面、 深大采坑和废弃物堆积地形， 改变了原有山体 及其周围地区的地形地貌稳定性 。南京市 已关停 和 在采的采石场 留下的几十米至近百米 高 的悬崖 陡 壁 ， 大多处于不稳定状态 ， 尤其是顺层开采和断裂构 造发育的采矿宕口， 随时都有下滑、 崩落的危险。而 人工堆积的废石堆 ， 稳定性更差 ， 且多数没有采取任 何防护措施 ， 暴雨季节极易诱发滑坡。 2 ． 2 ． 3 触发条件 目前南京市露天采矿的方法 多 以爆破开采为主， 产生的震动波对滑坡 的影响极大 。 首先强烈 的震动易使岩石的内部结构发生破坏和变 化 ， 裂隙面贯通 ， 原有的结构面进一步张裂 、 松驰， 加 上地下水也有较大的变化， 特别是地下水位的突然 升高和降低对斜坡稳定是很不利的。再者， 在爆破 开采时的震动波反复冲击下， 斜坡岩石或岩体更容 易发生变形， 最后就会发展成滑坡。降雨对岩质滑 坡的作用， 主要表现在雨水的人渗使得结构面润滑， 并使得岩石或岩体的结构受到破坏而触发或加速滑 坡的产生。 3 结语 通过对南京市土质滑坡及岩质滑坡形成机理及 诱发条件的分析可以看出， 虽然形成机理不同， 但影 响因素及形成条件大致相同， 均与人类工程经济活 动密切相关， 尤其是露天采矿及人工切坡而形成的 不稳定斜坡， 是造成南京市滑坡产生的主要因素。 维普资讯 维普资讯