延安市不稳定斜坡的变形破坏模式分析

杨艳 李付娇

摘要：斜坡变形破坏在地质工程设计、地质灾害防治工程设计以及环境地质效應评价中是最普遍存在的一种破坏性地质作用。延安地区独特的地质历史过程和现状控制影响因素，使得不稳定斜坡变形体具有非常独特的特点，研究之变形趋势、预测之最终结果、防治之不利过程和灾难，是人类生存环境的发展过程研究和工程建设场地趋利避害的首要前提，也是必要的。本文在对延安地区不稳定斜坡进行调查统计后，总结归纳了不稳定斜坡的三种变形破坏模式。

关键字：延安市；不稳定斜坡；变形破坏模式；机理分析

延安地处黄土丘陵沟壑，延河、洛河及其各级支流纵横交错，支毛沟密布，宏观地形极为破碎。每一条沟谷的形成和存在，都必然伴随着斜坡的出现，由此决定了斜坡在区内广泛分布的特点。区内斜坡多为黄土斜坡，其余为基岩斜坡。黄土质地疏松，工程地质性质软弱，垂直节理发育；基岩中垂直或近于垂直的节理裂隙十分发育，并与层面相交，从而导致基岩整体性很差。在这样的岩性构成条件下，不稳定斜坡大量存在，特别是在黄土沟谷源头、沟谷上游、基岩高陡斜坡、滑坡后缘滑壁、沟谷侵蚀岸等地带广泛分布，对人类的生命和财产安全造成威胁。因此，研究不稳定斜坡的变形破坏模式，有效的对其进行防治很有必要。

影响斜坡稳定性的因素十分复杂，其中最主要的有斜坡岩土类型及性质、地质结构、水文地质条件等。除此以外，还有岩石风化，地表水和大气水的作用、地震及人类工程活动等。这些因素综合起来可分为两大方面，即内在因素和外在因素。内在因素包括：斜坡岩土的类型和性质，岩土体结构等；外在因素包括：水文地质条件及地表水和大气的作用，岩石风化，地震以及人为因素等。对斜坡稳定性有影响的最根本因素为内在因素，它们决定斜坡变形破坏的形式和规模，对斜坡的稳定性起着控制作用。外在因素则只有通过内在因素才能对斜坡稳定性的变化起到促进作用，促使斜坡变形破坏的发生和发展。但是外在因素变化频繁，其作用有时很强烈，会成为斜坡破坏的直接原因。斜坡变形破坏实质就是斜坡内应力状态发生变化。

斜坡应力状态的变化，使原有的平衡被打破，局部应力集中超过了该部位岩体的容许强度，引起局部剪切错动，拉裂并出现小位移，但还没有造成整体性的破坏，这就是斜坡的变形。当斜坡变形进一步发展，破裂面不断扩大并互相贯通，使斜坡岩土体的一部分分离开来，发生较大位移，这就是斜坡的破坏。斜坡变形和破坏是斜坡失稳的两个阶段，它们是互相联系又是有区别的。前者以坡体中未出现贯通性的破裂断面为特点；而后者在坡体中已出现贯通性的破裂面，且使斜坡的一部分岩土体以一定的加速度发生位移。

斜坡的变形破坏模式有三种：滑移（蠕滑）-拉裂模式、滑移-压致拉裂模式、弯曲-拉裂模式。

1.滑移（蠕滑）-拉裂模式

滑移-拉裂模式是区内斜坡变形破坏最普遍的模式。天然状态下斜坡的内部应力已达基本平衡状态，坡脚是多种应力集中和整个斜坡最为敏感的部位，坡脚受到破坏，对整个斜坡的稳定性影响最大。在坡脚遭受破坏时，坡体在自重作用下向临空方向蠕动，随着斜坡土体强度的降低，最终因抗压强度小于剪切应力而发生变形，其后缘处于拉应力状态。当拉应力超过后缘坡体的抗拉强度时，便产生拉裂，坡面表现为拉张裂缝，为地表水的进一步渗入提供了条件，导致蠕动变形加剧，拉裂向下逐渐加深，一旦遇到强有力的诱发因素，则可能破坏成灾。沟谷内流水冲刷侧蚀、人类斩坡、筑窑等工程经济活动都会对坡脚产生破坏，引起斜坡产生滑移-拉裂变形，轻则引起崩塌，重则产生滑坡

2.滑移-压致拉裂模式

滑移-压致拉裂模式也是区内斜坡变形破坏较为普遍的模式之一，这种变形模式不同于滑移-拉裂模式的自上而下，它是由斜坡内部软弱结构面处自下而上发展的。可大致划分为以下三个阶段：（1）卸荷回弹阶段；（2）压致拉裂面自下而上扩展阶段；（3）滑移面贯通阶段：变形进入累进性破坏阶段。变形体开始明显转动，陡倾的阶状裂面成为剪应力集中带，陡缓转角处的嵌合体逐个被剪断、压碎，并伴有扩容，使坡面微微隆起。待陡倾裂面与平缓滑移面构成一贯通性滑移面.则将导致破坏。出现的情形主要有以下几个方面：一是降雨在地表汇集，沿落水洞、宽大节理裂隙贯入，在基岩或古土壤层上形成局部地下水，降低了弱透水层之上黄土的强度，在重力作用下，坡体沿下部层面向坡前临空方向产生缓慢的蠕变形滑移，沿平缓层面形成滑移面，沿上部黄土垂直裂隙形成拉裂面，形成黄土滑坡或崩塌；二是水库附近的黄土斜坡，水库长期渗漏，导致基岩面之上黄土含水量增高甚至饱和，形成滑移-压致拉裂变形破坏模式，一般形成黄土滑坡；三是砂、泥岩斜坡，尤其是砂、泥岩边坡，人工开挖后，首先表现为差异性卸荷回弹，沿砂、泥岩层面形成滑移面，随着变形的发展，压致拉裂面自下而上不断扩展，滑移面贯通，一般形成基岩崩塌。

3.弯曲-拉裂模式

黄土特性之一就是垂直节理发育，特别是在高陡斜坡的边缘，临空面大，局部土体极易沿垂直节理呈柱状或墙状与斜坡分离，在风化作用下，发生弯曲-拉裂变形，节理面日益加深扩大，分离的土体与斜坡的联系越来越弱，当重心偏离到一定程度时，最终导致斜坡破坏，形成倾倒式崩塌。当分离土体与斜坡的联结不足以支撑其重量时，沿垂向错断崩落就形成错断式崩塌；沿斜面滑下就形成滑移式崩塌，当然，其变形破坏模式也发生了转化或复合。

对基岩不稳定斜坡来讲，调查区基岩主要为砂岩及砂泥岩互层，砂岩与泥岩在强度上有较大差异，砂岩抗风化能力强，泥岩抗风化能力弱，由于差异性风化作用，砂岩之下的泥岩常常被先行侵蚀剥落，致使砂岩悬空，悬空后的砂岩在重力作用下多产生弯曲-拉裂变形，从而形成崩塌。

综上所述，斜坡不但具有不同的变形形式，而且具有不同的变形性质。从变形的连续性来看，滑移-拉裂和弯曲-拉裂变形属于不连续变形，而滑移-压致拉裂通常属于连续变形。由于斜坡是由具有特定结构形式的不连续介质组成的，所以坡体的变形总是不均匀的，总体上表现为连续变形，实际上也包含不连续变形因素；因此在斜坡变形研究中，应综合各种不同的变形形式来分析，而不应孤立地将其割裂开来。

参考文献：

1. 何习平；华锡生；何秀凤；冯小磊；；边坡变形预测研究现状与发展趋势[J]；江西科学；2007年04期

2. 吕擎峰；土坡稳定分析方法研究[D]；河海大学；2005年

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4. 李亚兰；黄土边坡坡面稳定性及防治措施研究[D]；长安大学；2005年

5. 雷祥义等.黄土高原地质灾害与人类活动.北京：地质出版社，2001

作者简介：

1、杨艳（1987-），女，汉族，陕西韩城人，硕士，信息产业部电子综合勘察研究院，助理工程师

2、李付娇（1989-），女，汉族，重庆市渝北区人，本科，信息产业部电子综合勘察研究院，助理工程师