（地质工程专业论文）云南新平芭蕉树滑坡工程地质特征及成因机理研究.pdf

西南交通大学硕士研究生学位论文第1 页 摘要 芭蕉树滑坡位于云南省新平县境内 发生于2 0 0 2 年8 月1 4 日上午8 时 3 0 分 滑坡摧毁了芭蕉树村民小组 并造成8 人死亡 3 人失踪 本文以芭蕉树滑坡为研究对象 在野外现场地质调查和收集 分析地质 资料的基础上 详细阐述了芭蕉树滑坡的工程地质特征 并由此概化出滑坡 形成的地质力学模型 通过岩石力学试验和工程地质类比方法获得了滑坡主 要工程地质岩组岩体的物理力学参数 应用极限平衡理论分析了地下水作用 对斜坡稳定性的影响 应用能量守恒原理分别获得了滑体冲出剪出口时的启 程速度和最大行程速度 并使用f l a c 数值分析软件对斜坡变形演化及暴雨 触发破坏阶段的应力 位移 塑性区发展特征进行了分析 研究认为 芭蕉树滑坡源区坡体岩体为黑云斜长片麻岩 云母片岩软弱 夹层成薄片状夹于黑云斜长片麻岩中 岩体片理面陡倾坡外 且发育一组与 片理面正交的垂直节理 节理走向与坡体倾向一致 物质组成在宏观上具有 上硬中软下硬的三层式结构特征 上覆和下伏相对硬层为黑云斜长片麻岩 中间软弱夹层为白云母片岩 上覆岩体极易沿着白云母片岩软弱夹层向下蠕 滑 导致坡体上部沿结构面追踪形成拉裂面 由于软弱层未临空 坡体前缘 硬层对坡体变形起到阻碍作用 形成锁固段 因此芭蕉树滑坡的发育具有上 段拉裂 中段滑移 下段锁固的三段式地质力学模型特征 滑坡发育的坡体由上 述特殊的物质组成 岩体物理力学性质与结构面的控制 在重力的作用下 发生渐进性交形 最后 在暴雨入渗的作用下 斜坡后缘裂隙和软弱夹层内 空隙水压力剧增 坡体失稳 触发了此次滑坡 极限平衡理论分析结果表明 在不考虑地下水作用下 斜坡稳定 而在 考虑地下水作用下 斜坡失稳 采用能量守恒原理求得了滑体冲出剪出口时 的速度和滑体行程的最大速度 分别为坼 3 9 8 m s 和v 4 4 5 m s 数值分析结果表明 斜坡在天然状态下坡脚和软弱层上覆岩体中下部出 现剪应力集中 位移量较小 沿软弱夹层形成剪切屈服区 而锁固段岩体处 于弹性阶段 斜坡稳定 而在暴雨触发作用下 坡体剪应力和位移剧增 斜 坡后缘节理张开度逐渐增加 屈服区逐渐扩展贯通 斜坡失稳 关键词滑坡 工程地质特征 机理 暴雨 数值分析 西南交通大学硕士研究生学位论文第l i 页 a b s t r a c t b a j i a n s h ul a n d s l i d e w h i c hh a p p e n e da t8 3 0 o n1 4 t bo fa u g n s t 2 0 0 2 w a s l o c a t e di nx i n p i n g y u n n a np r o v i n c e t h el a n s l i d ed e s t r o y e dt h ev i l l a g eo f b a j i a o s h u w i t h8d i e da n d3l o s t i nt h i sp a p e r b a j i a o s h ul a n d s l i d ew a ss t u d i e d b a s e do i li n s i t eg e o l o g i c a l s u r v e ya n dt h ea n a l y s i so fg e o l o g i c a ld a t a e n g i n e e r i n gg e o l o g yc h a r a c t e r i s t i c so f l a n d s l i d ew e r ee x p a t i a t e dp a r t i c u l a r l y a n dg e o m e c h a n i c a lm o d e lo fl a n d s l i d ew a s p r o p o s e d p h y s i c a lp a r a m e t e r so fm a i nr o c k sw c r eo b t a i n e db yr o c kt e s t sa n d g e o l o g i c a la l l a l o g i s m t h ei m p a c to ns l o p es t a b i l i t yo fu n d e rg r o u n dw a t e rw a s a n a l y s e db y l i m i t e q u i l i b r i u mm e t h o d a n dt h es t a r t i n gv e l o c i t y u n d e r w a t e r c u s h i o ni n f l u e n c ea n dm a x i m a ls l i d i n gv e l o c i t yw e r eg a i n e db ye n e r g y c o n s e r v a t i o nt h e o r y p r o p e r t i e so fs t r e s s d i s p l a c e m e n ta n dt h ee x t e n s i o no ff a i l e d r e g i o n s o ft h es l o p eb o t hu n d e rn a t u r a ls t a t ea n di nr a i n s t o r ms t a g e w e r e c a l c u l a t e db yf l a ci nt h i sp a p e r t h ep r i m a ls l o p eo fb a j i a o s h ul a n d s l i d e w h i c hw a sc o n s e q u e n ts l p o e w a s c o m p o s e do fb i o t i t e p l a g i o c l a s eg n e i s s w h i l ep a p e r yd o l o m i t es c h i s te x i s t e da sa p i e c eo fi n t e r l a y e r t h ec o m p o s i t i o no fs l o p ew a sp r o v i d e dw i t ht h et h r e e p l y p r o p e r t y o f u p h a r d m i d n d m 阳h a r d a s a p i e c e o f h a m b u r g e r t h e u p h a r dr o c k n l h a s sc o u l de a s i l ys l i pc r e e p l ya l o n gt h es o f tl a y e r w h i c hl e dc r a c ko c c u r i n gi nt h e u p s i d eo fs l o p e t h ed e f o r m a t i o no fs l o p ew a sr e s t r a i n e db yf o r m e rh a r d r o c km a s s w h i c ha c t e da sal o c k e ds e g m e n t b e v 擅u s et h es o f tl a y e rd i d n tc o n t a c tt h ea i ls oa g e o m e c h a n i c a lm o d e lo f u p s i d ef r a c t u r i n g m i ds l i d i n g u n d e rl u c k i n g u pw a s i n t r o d u c e dt ob a j i a o s h ul a n d s l i d ei nt h i sp a p e r t h el a n d s l i d ew a sc o n t r o l l e dn o t o n l yb ys p e c i a lc o m p o s i t i o no fm a t e r i a l b u ta l s om e c h a n i c a lc h a r a c t e r i s t i c sa n d i n t e r f a c e so f r o c km a s s u n d e rt h ea c t i o no fg r a v i t y t h es l o p ed e t e r i o r a t e d 肿d u 枷y r a i n s t o r mg e n e r a t e dh i g hp o r ew a t e rp r e s s u r ei nb a c k c r a c ka n ds o f t l a y e r w h i c ht r i g g e r e dt h el a n d s l i d e t h er e s u l t so fl i m i te q u i l i b r i u mm e t h o ds h o w e dt h a tt h es l o p ew a ss t a b l e w i t h o u tc o n s i d e r a t i o no ft h ea c t i o no fu n d e rg r o u n dw a t e r b u tt h es l o p ef a i l e d w h i l et a k i n gt h ei n f l u e n c eo fu n d e r 孽o u n dw a t e ri n t oa c c o u n t t h ev e l o c i t ya tt h e t i m eo fs l i d i n gm a s ss h e a r i n go u ta n dt h em a x i m a l v e l o c i t yw e r eo b t a i n e db y e n e r g yc o n s e r v a t i o nt h e o r y t h e yw e r e 3 9 8m sa n d4 4 5m s r e s p e c t i v e l y 西南交通大学硕士研究生学位论文第l ii 页 t h er e s u l t so fn u m e r i c a ls i m u l a t i o ns h o w e dt h a t s i c i p ew a ss t a b l eu n d e r n a t u r a ls t a t e b u ti nr a i n s t o r ms t a g e y i e l d e dr e g i o n si ns l o p ee x t e n d e db e c a u s eo f q u i c k i n c r e a s e m e n to fs h e a rs t r e s sa n dd i s p l a c e m e n to fs l o p e o n c ey i e l d e d r e g i o n s r a nt h r o u g h t h es o l p ef a i l e d k e y w o r d sl a n d s l i d e e n g i n e e r i n gg e o l o g yc h a r a c t e r i s t i c s m e c h a n i s m r a i n s t o r m n u m e r i c a la n a l y s i s 西南交通大学硕士学位论文第1 页 第1 章绪论 1 1 选题依据及研究意义 我国是滑坡灾害最严重的国家之一 我国山地面积广阔 新构造运动强 烈 断裂构造发育 地震活动极为频繁 加之地形坡降大 降水集中 为滑 坡的发育提供了非常有利的条件 近二十年来 随着我国经济建设的快速发展 一大批大中型水库和重要 交通设施相继进入规划 设计 施工和运营阶段 这些基础设施的兴建无疑 对我国的国计民生有重大意义 但工程给地质环境带来了很大的冲击 其一 就是可能造成工程区的边坡失稳 国内外诸如此例屡见不鲜 如意大利瓦依 昂水库建成蓄水后 1 9 6 3 年1 0 月发生了方量约2 7 x l o s m 3 的高速滑坡 堵塞水 库库容 形成的次生洪水造成下游2 4 0 0 余人死亡 湖南的柘溪水库1 9 6 1 年3 月 发生了方量约1 6 5 x1 0 6 m 3 的滑坡 淹没了下游的施工基坑 冲毁了已建成的 构筑物 并造成4 0 余人死亡1 1 1 上述两个滑坡均为顺层滑坡 处于自然状态下的边坡 在地震或暴雨的触发下也会发生失稳 2 0 0 2 年 8 月1 0 日至 日 云南新平县水塘镇 戛洒镇 者奄乡一线出现大暴雨 激 发特大滑坡泥石流灾害 因灾死亡4 3 人 失踪2 0 人 受伤3 3 人 直接经济 损失1 1 7 亿元 本论文所研究的芭蕉树滑坡即为此次地质事件中的典型灾害 之一 为一暴雨触发的顺层滑坡 发生于2 0 0 2 年8 月1 4 日上午8 时3 0 分 滑坡前缘气浪将芭蕉树村庄摧毁 造成8 人死亡 3 人失踪的灾难 为减轻地 质灾害 落实国土资源部国土资源大调查一地质灾害预警工程 中国地质调 查局委托中国地质环境监测院承担 云南省新平县l 5 万地质灾害详细调查 项目 本论文以该项目为依托 通过现场的详细地质调查和室内的综合研究 旨在对该滑坡的工程地质特征 运动特征以及成因机理进行详细分析 1 2 国内外研究现状分析 1 2 1 国内研究现状 我国对滑坡的系统研究是建国后才开始的 从上世纪6 0 年代开始 我国 先后发生了十几起著名的灾难性滑坡事件 如湖南柘溪水库滑坡 1 9 6 1 云 南禄劝普渡河谷大型滑坡 碎屑流 1 9 6 5 湖北宜昌盐池河磷矿灾难性崩滑 1 9 8 0 甘肃东乡洒勒山滑坡 1 9 8 3 长江三峡新滩滑坡 1 9 8 5 重庆华 西南交通大学硕士研究生学位论文第2 页 蓥溪口镇滑坡 碎屑流 1 9 8 9 云南昭通头寨沟特大山体滑坡 碎屑流 1 9 9 1 西藏波密县易贡滑坡 2 0 0 0 四川宣汉县天台乡特大滑坡 2 0 0 4 等 伴随 着对这些灾难性滑坡的研究 我国的滑坡理论也得到极大发展 国内关于滑 坡的研究主要取得了如下成果 1 滑坡理论的研究 潘家铮 1 9 8 0 在 建筑物的抗滑稳定和滑坡分析 一书中提出了滑坡 速度的计算公式1 2 j 孙广忠等 1 9 8 3 将具有软弱结构面切割的板状岩体称板裂结构岩体 并指出梁板弯曲变形和结构失稳的力学模型是它的基本力学模型 3 张倬元 刘汉超等 i 世纪 年代中期 首次提出了 前缘滑移一上缘 拉裂一中部锁固 的三段式地质力学模型 并首次发现非地震因素的液化证 据1 4 胡广韬 1 9 8 8 发表我国第一部系统阐述滑坡动力学的专著一 动力滑 坡学 并于1 9 9 5 年出版 滑坡动力学 进行理论 方法和公式的补充p 1 黄润秋 1 9 8 9 提出斜坡岩体高速滑动的 滚动摩擦 机制1 6 1 卢万年 1 9 9 1 应用空气动力学中的机翼理论分析了高速滑坡体在空气 中滑行的规律 在理论上定量地分析了 空气动力擎托 的机理 提出了滑 坡远程运动中滑坡速度及滑程的预测公式川 王效宁 1 9 9 3 研究了滑坡体中滑带温度场的变化规律 讨论了温度与 滑动速度的关系嘲 程谦恭 1 9 9 9 在 高速岩质滑坡动力学 一书中详细分析研究了剧冲 式高速岩质滑坡动力学的机理唧 并于2 0 0 4 年发表三篇重要学术论文对斜向 层状岩体斜坡上滑坡的变形 破坏 失稳的动力学机理进行了深入的分析 建立了相应的力学判据 1 0 l 1 1 1 1 2 1 随着研究的逐渐深入 弹塑性力学 损伤力学 断裂力学等先进理论 特别是计算机模拟技术 被引入滑坡机理的研究工作 大大促进了滑坡理论 的发展 z 顺向坡和顺层滑坡的研究 王恭先 1 9 7 9 对顺层滑坡薄层滑带的抗剪强度指标试验的选择进行了 总结 王兰生 1 9 8 2 研究了1 9 8 1 年暴雨期四川盆地岩质滑坡的发育机理 对 滑坡破坏的力学模型进行了总结 并首次提出了 平推式滑移一拉裂型 的 变形机理 1 4 堋 西南交通大学硕士研究生学位论文第3 页 倪国荣等 1 9 8 7 研究了板裂结构岩体 提出了该结构岩体的破坏除滑 移和剪切外 尚有特殊的溃屈失稳和弯折破坏 并推导了溃屈破坏的力学判 据1 1 6 1 刘康敏 1 9 8 7 利用物理模拟再现了滑移一弯曲型滑坡的形成过程 证 明了该滑坡破坏类型的科学性 并首次提出了临界蠕变深度的概念1 1 一 孙广忠 1 9 8 8 提出以压杆稳定为理论基础来研究顺层边坡的溃屈问题 1 1 8 l 刘钧等 1 9 9 7 以该理论为出发点 对顺层边坡的溃屈破坏进了力学分 析 并推导了一套用于计算顺层边坡失稳问题的公式 1 9 1 1 2 0 1 蔡军刚 王继光 1 9 9 0 提出了对顺层滑坡进行动态评价的微构造法 该方法可以求出滑坡处于变形的 哪一刻 阶段 并可以消除滑坡稳定分析 定量方法因应用连续介质力学理论对岩体不完全适用所造成的误型2 1 1 陈自生 1 9 9 1 论述了拱溃型滑坡的发育条件和主要特征1 2 2 l 杨清廷等 1 9 9 3 编制了双重非线性有限元程序 研究了倾角 坡长 岩层厚度对层状岩体高边坡溃屈失稳的影响l 捌 任光明 1 9 9 8 等利用物理模拟再现了滑移一弯曲型滑坡的形成机制 并推导出了顺层滑坡的临界坡长 隆起端位置等力学公式洲 李树森 朱冬林等 1 9 9 9 2 0 0 0 研究了溃屈型滑坡滑面切层段长度和 角度对滑坡稳定性的影响网 探讨了滑带强度参数的分段取值 顺层段与切 层段的分界点位置确定 地下水的作用等三个重要问题1 2 6 1 并从溃屈型滑坡 滑动面的形成条件 物质组成和破坏特征出发 从力学理论上论证了溃届型 滑坡滑动面的顺层和切层强度参数的关联性1 2 7 1 刘小丽等 2 0 0 2 运用弹性板理论研究了顺层岩质边坡的失稳机理闭 戴福初 d a i e c 对2 0 0 3 年7 月1 3 日发生于中国三峡库区秭归县的千 将坪滑坡进行了研究 从文献可知该滑坡为发生于页岩和砂岩介质中的顺层 滑坡 并在暴雨的作用下触发形成网 1 2 2 国外研究现状 国外关于滑坡的研究主要取得了如下成果 1 滑坡理论的研究 1 9 5 0 9 t e r z a g h i 发表了 滑坡机理 的论文 系统的阐述了滑坡产生的 原因 过程 稳定性评价方法和在某些工程中的表现p q 对于瓦依昂滑坡高速启动机理 s k e m p t o n 认为是岩体的残余强度太低造 成 m u l l e r 提出触变液化的观点 而l o k y 和r o m e r o 等人认为滑动面上的孔 西南交通大学硕士研究生学位论文第4 页 隙水压力起着重要作用 关于其它高速远程滑坡碎屑流态化运动机理 拜格 诺德和美籍华人许靖华先后提出高速滑坡运动的 无粘性颗粒流说 k e n t 提出 圈闭空气导致流体化说 s h r o v e 提出 气垫层说 h a b i b 等人提出 孔 隙气压力说 e r i s m a n 提出 岩石自我润滑说 m e l o s h 提出 声波流态化 观点 d a v i e s 提出 机械流态化说 这些观点是2 0 世纪8 0 年代以前提出的 关于高速崩滑启程与远程运动的主要机理1 5 1 9 1 s c h i e d e g g e r 1 9 7 3 发表了 4 6 0 紫红色细砂岩 粉砂岩与泥岩 砂质泥岩互层 侏罗 中统 张河组 j 儡 7 4 1 上部紫红色泥岩夹砂岩 泥灰岩 下部棕红 系 9 0 l 带红色泥岩和灰白 浅黄色细砂岩不等厚互层 蛇店组 轴 1 0 1 6 灰色 浅紫红色厚层一块状石英砂岩 长石荚 出 1 4 2 7 砂岩与紫红色泥岩互层 生下统冯家河组 j i f 9 5 m浅棕 暗紫红色泥岩和灰色 暗紫色粉砂岩 界 1 2 5 0 细砂岩不等厚互层 底部夹泥灰岩透镜体 柏m灰绿色泥岩夹砂岩 灰白色石英砂岩 泥质粉 舍资组1 虿 1 0 9 2 砂岩 干海子组融1 7 灰绿 灰黑色泥 页岩 三叠 上统 灰黑 灰绿色泥 页岩 长石石英砂岩夹煤线 系祥云组 t 3 x 1 8 3 2 及煤层 浅灰 紫灰色细砂岩 舍砾租砂岩夹石英砂岩 一硫水组1 妒 8 5 3 及泥岩 绿汁江组n d z 8 5 0灰黑色板岩 白云岩互层 黄草岭组 p t t h 1 5 0 0板岩夹粉砂质板岩 粉砂岩及细砂岩 黑灰 灰绿色板岩夹灰岩 局部夹砂岩 白云岩 昆阳群峨头厂组n i c 9 1 3 透镜体 因民组 p t l y 3 0 0 紫红 紫灰色白云岩 板岩 砂岩和砾岩 兀 大龙口组p t l d 4 0 0 浅灰 灰白色灰岩 泥灰岩 中下部夹藻灰岩 古 界 阿龙组 p l 矿 j 蚴 透辉角闪变粒岩 片麻岩 辉石 混合岩 下亚组 小羊街组 裒牢山群 p 一2 锄黑云质阴影混合岩 条痕 眼球状混合岩 上亚组 小羊街组 p 一 娜 1 子兰昌一石五灭片岩 斜长跫租君 角附要 下亚组 粒岩 一 p t l t 必灰色自云石大理岩 白云母片岩 兀 古大红山群n 1 j1 9 2 灰绿色凝灰岩夹绿泥角闪片岩 界 p t l 4 6 0 0 大理岩 凝灰岩 片岩 y 5 1 2 花岗岩 y 产 花岗岩 燕山期 v 花岗岩 超基性岩 西南交通大学硕士研究生学位论文第11 页 2 2 3 地质构造特征 调查区位于青 藏 滇 缅 印尼 歹 字型构造体系东支中段的复合 部位 经历了多次构造变动 构造形迹比较复杂 断裂纵横 构造发育 属 多构造体系复合交织的地区 主要构造有 1 红河断裂 沿元江西岸发育 境内长约1 3 0 k i n 走向北西 南东 主 要倾向北东 倾角6 0 捌 为一压扭性断裂 沿断裂线有数百米至千余米 的糜棱岩带 哀牢山断裂 位于哀牢山脉分水岭沿线 与红河大断裂大至平行 主 要倾向北东 倾角印 一7 0 挤压破碎带宽1 3 k i n 后期有张扭性复活的迹 象 3 绿汁江断裂 区内长2 3 k m 是经向构造带的主体 对盖层及岩溶水 的运移起着控制作用 南北两端断裂面倾向东 倾角7 0 中部倾向西 倾 角6 5 该断裂早期以压性断裂出现 后期再次活动 局部又表现为张性断 裂 受红河断裂活动控制 区内发育有海资底复式向斜 新平向斜 新化 背斜等浅表层地球动力学构造 地质构造的时空差异明显 在时问上 晚三叠世以前的地层强烈变形变 质 上三叠统及更新的地层变形微弱 在空间上 哀牢山 红河 绿汁江三 大断裂带变形强烈 其余地区变形较弱 图2 3 2 2 4 新构造运动和地震 本区新构造运动的特点表现为受红河断裂和哀牢山断裂活动控制 差异 性抬升活动强烈 以红河断裂为界 西部以强烈不均匀的整体上升为主 东 部则相对上升缓慢 在空间上 哀牢山上升幅度南部大于北部 西部大于东 部 剥夷面 阶地 岩溶层状分布 表2 2 说明区内经历了不少于四个旋 回的抬升运动 在山地进行剥夷的同时 河谷两岸堆积了三级阶地和更新的 河漫潍 岩溶发育的两个溶洞层 形成时间相当于 m 级剥夷期 在时间 上 从i 级剥夷面剥夷作用开始 至河漫滩堆积 新构造活动有减弱之势 上升幅变亦在减小之中 据新平县志记载 自1 8 0 0 年一1 9 7 5 年的1 7 5 年间共发生较大地震1 0 多次 表2 3 其中6 级以上的地震5 次 县城附近房屋有倒塌 人畜有伤亡 3 次发生在1 9 2 0 年以后 地震周期在1 9 2 0 年前约为7 0 年 以后有所缩短 西南交通大学硕士研究生学位论文第12 页 约为1 0 年左右 尤其近期地震较频繁 据统计 大小地震平均7 年一次 地 震活动南强北弱 新平 戛洒地区震次多 周期短 震级较强 图2 4 新平县抗震设防烈度为 度 设计基本地震加速度值为o 1 5 9 构造纲要喀圉 i i 泗摹 2 i e 纛 白墨摹 僚罗纛毛三叠蒜 二 蕞 托盘寮 0 毒害薯 元占羿裒牢山取她山稚i n 蠢山脆l l 穗1 2 向辣l k 青城 麒微 型垦圭基丝丝塑量壁墨塞 l 衰牢山断裂 7克田何向辨1 3上丙羽断疆挣 嘲e 匈昕襄 红阿新袭 3野牛厂 瓣 鼍忡扛断耍 2 0 匕念青辩 瓦房潭向辩 9庵士向斜 连簟钶断囊 2 暴落底一白租拉断荤 马鹿塘断袭 1 0新化背斜 接念背料 2 2 甸届 蚂蚁断袭 j 海竞窿向辫 新平向料 1 7六蚺向斜2 3旧地基新袭 万年青向辫 1 2摸睁 凑麓f 潮大苍向辩 图2 3 研究区构造纲要略图 西南交通大学硕士研究生学位论文第13 页 表2 2 新构造运动特征对比表 东部西部 项级 代号高差 备注 目 数 标高 m 高差 m 标高 m m 河 i4 9 0 1 4 9 3 1 0 一1 3 4 0测区l 级阶地为内选 2 55 2 l 阶媲 m 级阶地为萋座谷 3 姗 1 4 9 61 咖一1 3 阶地 阶地厚度东部比西 阶 地m 1 5 1 9 8 6 5 部厚 1 0 7 4 1 3 即 l 2 2 0 0 2 3 2 6 一2 9 6 一 3 0 0 4 0 0 7 0 0 剥夷面l 级保存较好 刺 1 8 一2 0 2 0 g o z 啪 m i v 级保存不完整 同 夷 4 枷4 加 一级剃夷面西部区较东 面 m 1 5 一1 7 1 6 一1 8 部区高2 0 0 3 0 0 m 3 一4 姗 i v1 2 一1 3 1 1 一1 3 m2 4 1 咖 1 4 0 0 1 5 0 0 洞内石钟乳 石柱均不很 溶 3 1 l 一1 3 发育 根少有堆积物洞 3 0 0 4 0 09 5 0 一l l i8 5 0 9 表2 3 新平历次地震统计表 震 发震时阃位置灾情积度 级 1 8 0 0 年7 月2 6 日新平县全区老方丈 高泥裹 房屋塌 伤人多 6粥 1 8 0 1 年4 月2 3 日县城 1 8 0 4 焦城区及附近农村 1 8 7 0 年6 月7 日新平县城损伤房屋甚多 67 8 1 8 9 6 年3 月7 日城区及附近农村 1 9 0 5 年3 月2 9 日城区 1 9 0 9 年l o 月 日城区 1 9 1 0 年8 月2 1 日城区及射近农村 1 9 2 0 年1 1 月 日新平城区 附近诸村寨 房屋倒塌多 6 7 8 1 9 3 0 年7 月1 日城区 1 9 3 1 年2 月1 3 日 城区 1 9 3 4 年2 月2 日城区附近 方丈 牛昆冲 房屋倒塌牲畜死亡多 67 8 1 9 4 0 年4 月6 日石屏一新平 67 8 1 9 7 5 年1 月2 3 日双柏西南 s 6 西南交通大学硕士研究生学位论文第14 页 一jdt 汉 n 娥一 一朱砂 叫 溪 l 罨扩 重 f 挺 圹 繇f 灌一 一烂 驴 少袭 弋 净缈 卜 静 z 深大断裂与地震震中分布图 困一圈一囤一一曰一 囫一 图2 4 深大断裂与地震震中分布图 2 2 5 水文地质特征 根据地下水的赋存条件及岩性组合关系 新平县地下水划分为松散层孔 隙水 碎屑岩裂隙层间水 碳酸盐岩岩溶水 碎屑岩裂隙水及变质岩裂隙水 等类型 1 松散层孔隙水 零星分于新平县城 者奄 戛洒 漠沙 大开门等小型山间盆地及河谷 地带 总面积为4 6 5 8 k m 2 占全县面积1 1 0 西南交通大学硕士研究生学位论文第15 页 该类水的含水层为第四系冲洪积物 主要靠降水和农田用水补给 多以 泉水和民用井开采方式排泄 径流流程较短 其水位变化较大 因含水层分 布面积小 厚度薄 地形变化较大 储水条件较差 水量贫乏 泉水流量一 般 0 5 u s 单井涌水量 l o o t d 2 碎屑岩裂隙层间水 哀牢山地区和大开门 扬武一带断裂较发育 新构造运动强烈 地形切 割大 储水构造多被破坏 不利于地下水的富集 在新平县城周围地区 由 侏罗系组成的向斜构造保存完好 岩性为砂岩 泥岩 两者呈互层状产出 砂岩为含水层 泥岩为隔水层 常见泉流量 o 1 l s 地下水径流模数1 u s k m z 含水岩组分布面积约1 6 0 4 7 k m 2 占全县面积的3 8 该类地下水靠大气降水和河流补给 以泉水的方式排泄 含水层之上存 在稳定的瞩水层 水质一般较好 3 碳酸盐岩岩溶水 零星分布于大红山 腰街 鲁奎山等地 总面积2 5 5 5 k i n 2 占全县总面 积的6 0 5 含水层为大龙口组 p t e d 落雪组 p t 2 1 绿汁江组 p t 2 1 z 灰岩 白 云岩 白云质大理岩 其补给主要靠大气降水 在河谷地带以泉的方式排泄 地下水位及水量受降水影响 因含水层分布位置高 自然排泄条件好 岩溶 发育又受碎屑岩夹层的控制 因而富水性差 水量不甚丰富 泉流量 o 5 u s 4 碎屑岩裂隙水 t 广泛分布于新平县中部及东部 面积2 7 2 8 9 0 k m 2 占全县总面积的 6 4 6 2 含水层主要为t 3 j 1 j 2 j 3 之砂岩层 泉流量0 1 1 l s 地下水径 流模数1 s i j s k m 2 富水性中等 该类水主要靠大气降水补给 多沿河谷呈散流状排泄 5 变质岩裂隙水 集中分布于哀牢山区 另在大开门 扬武一带也有分布 面积为1 0 3 2 k m 2 占全县面积的2 4 4 3 含水层由古生界 元古界的变质岩系组成 泉流量 0 5 3 i y s 地下水径流模数1 5 1 j s k m 2 富水性中至好 西南交通大学硕士研究生学位论文第16 页 第3 章滑坡工程地质特征 3 1 滑坡发生及运动过程实录 芭蕉树滑坡位于新平县水塘乡邦迈村原芭蕉树村民小组上方坡体 滑坡 中心地理坐标为 4 2 4 0 5 5 6 5 e 1 0 1 0 3 1 2 8 8 恩水 恩乐冰塘 公路从滑坡 剪出口下方穿过 2 0 0 2 年8 月1 0 日一1 4 日的特大暴雨是滑坡发生的直接触发因素 据对滑 坡附近邦迈村和金厂村村民的访问调查 在这次暴雨发生前 滑源区山体多 年来一直处于稳定状态 并未发现明显的斜坡失稳迹象 从2 0 0 2 年8 月初开 始 本区遭遇了罕见的特大暴雨袭击 1 3 日开始 山体表面和坡体下方开始 出现洪灾 公路上流水淹没成人膝盖 坡体表面覆盖的坡残积物被洪水卷走 形成浊流 与此同时 动物明显出现异常现象 据当地村民李富荣介绍 1 3 日下午 他目睹5 条蟒蛇从他家房后的苞谷地迁移至别处 其中最大的蟒蛇 粗约1 0 c m 当日晚 村中狗不入睡 狂吠不止 第二日清晨 从山上流到公 路上的水势渐大 而狗叫声亦显凄凉 村民感觉形势不对 匆忙逃离住处 值 得一提的是 几位老人以为是要山神发怒 跪地求拜拒绝离开 尔后 伴随 爆裂之声 灾难发生了 时值2 0 0 2 年8 月1 4 日上午8 时3 0 分 滑体冲出剪出口后 伴随着 嗡嗡 的轰鸣声 铺天盖地而下 所向披 靡 所经之处 冲毁道路 吞没农田 摧垮房舍 顷刻间生灵涂炭 8 人死于 非命 3 人失踪 整个芭蕉树村民小组被彻底摧毁 在此过程中 滑体冲出剪 出口后飞行约7 2 m 后坠地发生解体 主支转化为碎屑流 铲地 运行约3 4 2 m 后停息 左侧次支落地后发生弹射 继续滑行约1 5 0 m 之后停息堆积 而在碎 屑流前缘和边缘伴有强烈气浪 以 1 0 级风 一样的气流将芭蕉树村民小组 摧毁 整个过程历时仅约3 0 s 3 2 滑坡形态及物质组成 3 2 1 滑坡形态 滑坡平面形态呈 纺锤形 图3 1 纵向最大平面长度5 4 0 m 后缘至 剪出口平面长度1 2 6 m 主滑方向n 6 0 e 滑坡后壁呈弧形圈椅状 横向最大 宽度1 2 2 m 中前部主堆积区平均宽约1 2 0 m 在主堆积区前缘左侧为一长5 0 m 宽2 6 m 的次堆积区 总体呈中间较宽 两侧较窄的条带状 平面面积约 5 3 6 x 1 0 4 m 2 滑坡后缘陡壁冠部高程1 1 7 0 m 堆积区前缘高程1 0 0 2 m 高差 西南交通大学硕士研究生学位论文第17 页 1 6 8 m 滑坡形成时 长度为1 5 7 m 平均宽度约 1 2 0 m 平均厚度6 8 m 其体积为1 3 2 x 1 0 s m s 芭蕉树滑坡工程地质平面田 图例 回黠界糟山拜 囹撇胜 圈片理产轶 困舫山山前峨 围三叠蒹t 黼勰 四蜘蛳龃 困艘产欹 回屠民点 口 c 3 图3 1 芭蕉树滑坡平面简圈 3 2 2 滑坡物质组成 滑坡发生在哀牢山群阿龙组下亚组 p 岔 地层之中 主要岩性为黑云斜 长片麻岩 角闪斜长片麻岩夹黑云钾长透辉岩 大理岩等 特殊之处在于片 麻岩中含有白云母片岩软弱夹层 3 3 滑坡结构分区 根据滑坡的结构特征 将滑坡分成以下五个分区 即 滑源区 图3 3 飞行区 碎屑流堆积区 图3 4 弹射堆积区和边缘气浪波及影响带 3 3 1 滑源区 滑源区是指滑坡后缘最高点至滑坡剪出口之间的坡体部分 其海拔高程 介于1 0 7 7 m 至1 1 7 0 m 之间 高差9 3 m 坡长约1 5 7 m 平均坡度3 8 平均坡 宽1 2 0 m 1 1 6 0 1 1 7 0 m 之间为滑坡后壁 后壁呈圆弧形 倾角约6 0 从后壁上可 清晰看到被拉断的基岩 岩性为黑云斜长片麻岩 基岩厚约6 8 m 上覆厚约 1 2 m 的耕植土和碎石土 西南交通大学硕士研究生学位论文第18 页 1 1 5 0 1 1 6 0 m 之阔为滑坡后壁下局部平台 平台岩体已经发生明显错动 岩体完全破碎 产状不可见 1 0 7 7 1 1 5 0 m 之间 图3 5 3 6 3 7 横剖面图i i l i l i i i l l7 i v 为光滑的片理面 即滑面 片理面上残留有厚o l m 不等的碎块石土 碎块 石为黑云斜长片麻岩 体积含量约5 0 7 0 最大块石直径4 0 c m 在碎石土 中发育一条纵贯坡体的冲沟 深切至片理面 而在滑坡两侧壁亦可发现被滑 坡错断的岩体 图3 3 滑源区全貌 图3 4 碎屑流堆积区全貌 西南交通大学硕士研究生学位论文第19 页 矗 叠 霉 矗 五 q 刮i 匝旧幂誊 了一算察霉搬扣n南融 矗韫器 i上并囊蕈撼铀 西南交通大学硕士研究生学位论文第20 页 芭蕉材滑美i f 1 1 裁面图 图3 5 芭蕉辫滑坡i i i f 横剖面图 芭蕉树滑坡肚皿削面图 图3 6 芭蕉树滑坡i i i i i l 横剖面固 芭蕉树滑坡 剖面躅 凸 41 i h瞄鼬 图3 7 芭蕉树滑坡l v i v 横剖面图 螂 肼肼 椰 附 西南交通大学硕士研究生学位论文第zl 页 3 3 2 飞行区与碎屑流堆积区 滑体冲出剪出口子空中运行7 2 m 后坠地 该段称为飞行区 滑体飞行坠 地之后迅速解体 主支转化为碎屑流 从滑体坠地处至滑坡趾尖处的区域为 碎屑流堆积区 在滑坡实测过程中 对飞行区和碎屑流堆积区的物质组成和粒径进行了 统计 得到了土石含量及表层块石最大块径沿滑坡纵向的分布图 图3 8 图 3 9 和物质粒径沿滑坡横向的分布图 图3 1 0 图3 1 1 装 v 删 缸 器 故 j l 厂 厂 弋 vv 八 儿 7 1 l 厂 1 i 1 5 02 0 02 5 03 0 03 5 04 0 0 4 5 05 0 0 5 5 0 水平滑距 m 图3 8 飞行区与碎屑流堆积区土石含量随水平滑距分布围 3 2 5 2 矗 运1 5 髫 l o 5 o 卜 1 5 02 0 02 5 03 0 03 5 04 0 04 5 05 0 05 5 0 水平滑距 m 图3 9 飞行区与碎屑流堆积区表层块石鼍大块径随水平滑距分布图 加 加m 0 西南交通大学硕士研究生学位论文第22 页 夕 一 03 06 09 0 1 2 01 5 0 堆积区宽度 m 图3 1 0 横剖面v v 位置粒径分布图 厂 l o2 04 06 0 8 0l o o1 2 01 4 0 堆积区宽度 m 图3 1 1 横剖面v l v i 位置粒径分布图 飞行区和碎屑流堆积区整体上具有如下特征 最大块径块石出现于飞行区前缘和碎屑流区后缘 此处块石含量也最 高 块石体积含量飞行区后缘比前缘少 高速滑坡体内运动物质的相对位置虽已发生改变 但物质的堆积与分 布完全符合力学原理 沿主流线从中间向两侧粒径迅速减小 从碎屑流区后 缘向前缘 块石粒径和体积含量均逐渐减小 而土体的含量却逐渐增加 从堆积区后缘向前缘 中间向两侧 堆积物厚度逐步变薄 且呈带状 分布 它们依次为中央块石堆积带 碎块石土堆积带和碎屑砂土堆积带 除具有上述整体特征外 飞行区和碎屑流堆积区还具有各自特殊性 8 6 4 2 1 8 6 4 2 o l 1 l l o o o o m 搿巢k嚼凶娶辫 8 7 6 5 4 3 2 l o o 0 o o q 0 0 n m 聪袋k嚼凶鼷辑 西南交通大学硕士研究生学位论文第23 页 1 飞行区 飞行区位于海拔1 0 5 6 1 0 7 7 m 之间 图3 1 3 横剖面图v v 高程1 0 7 7 m 附近坡体为滑坡剪出口 剪出口处片麻理产状从坡下至坡上 由陡立倾坡外逐渐发生反转成陡倾向坡内 倾倒弯曲 特征显著 这是滑坡 岩层滑移 弯曲破坏力学模型的最有力证据 坡下片理产状为8 4 6 2 倒转 部分片理产状为2 4 3 么6 7 海拔1 0 6 9 m 处为恩水公通过处 路面以下至1 0 6 2 m 之间现为公路堆填路 基 1 0 6 2 1 0 5 6 m 之间的坡体现已开辟为农田 主要种植有蔬菜 玉米等作物 坡体内发育一宽4 5 m 深3 m 的冲沟 沟底不可见基岩 从沟壁可知 坡体 上覆厚约l m 的松散砂土 下部为块石土 块石成分与滑源区物质相同 为黑 云斜长片麻岩 体积含量约6 0 最大块度8 0 x 3 0 x 2 5 c m 3 在该区末端 距剪出口7 2 m 处 开始 出现规律性反倾排列的岩体 这是滑体飞 行的有力证据 图3 1 2 此处与剪出口 相对高差约为2 0 m 可以认为滑体在空中 傲了平距为7 2 m 落差为2 0 m 的平抛运动 根据物理学平抛公式 t 一 1 2 l g l i 1 i t 其中 p 为滑体启程时最大水平速度 窖为 重力加速度 j l 为相对高差 f 为运动平距 t 为运动时问 可知滑体冲出剪出口时最大水平速度 为v 3 5 7 m s o2 0 l l j o 反饿片j 基产牝2 3 s z 挣 母 瞅石土 图 1 2 堆积区片理反倾块石 2 碎屑流堆积区 碎屑流堆积区位于高程1 0 0 2 1 0 5 6 m 之间 3 1 4 3 1 5 横剖面图v 1 v i i v i i 从后缘到前缘总长度达3 4 2 m 平均坡度1 0 据村民介绍 滑坡堆积区原为水田 由于滑坡发生后所形成的堆积物渗透性极好 不具备 储水条件 故现在堆积区只能种植玉米和芭蕉 而周围种植水稻 水田和旱 田的边界即为滑坡堆积区的边界 图3 4 西南交通大学硕士研究生学位论文第24 页 芭蠢树滑坡 卜y 箭i 留 图3 1 3 芭蕉树滑坡v v7 横剖面图 芭薹辩精麓伽v r 剖面圈 固3 1 4 芭蕉树滑坡v i 吖i 横剖面囤 芭蕾蒋嚣tv i i w i 目 图3 1 5 芭蕉树滑坡v i i v i i 横剖面图 中央块石堆积带 该带位于堆积区中部 整体呈n e s w 向展布 呈狭长条带状 长约1 2 0 m 平均宽约5 2 m 平均厚约1 0 i n 带内堆积物绝大部分由大块石组成 图3 1 6 根据随机统计的6 0 块块石 块石块径5 0 在1 0 m 以上 最大块径达2 7 m 图 3 1 7 图3 1 8 垂直片理面厚度一般为0 7 1 0 m 平均厚度0 8 1 m 图3 1 9 块石堆积带的长轴方向与碎屑流运动方向基本一致 从后缘到前缘 块石直径 呈逐渐减小趋势 块石间尽管有碎石和碎屑充填 但仍然有明显的架空现象 有大量的块石形状规则 为菱形块体 在地形上 堆积带呈s w n e 缓倾 坡 西南交通大学硕士研究生学位论文第25 页 度约8 l o 在横断面上 中部略高于两侧 在物质组成上 块石为黑云斜 长片麻岩 仅有两块为大理岩 2 5 2 0 耘1 5 嬉l o 臻5 o 图3 1 6 中央块石堆积带内巨石 o 0 5 l 1 5 2 2 5 o 5l 1 522 5 块径统计区间 图3 1 7 中央块石带块径统计直方围围3 1 8 中央块石带块径分布区间饼状图 1 6 1 4 1 2 嘲1 0 蓬s 6 4 2 0 翻 阙燃鼾 o 陆 o 7 m0 8 mo 钿 垂直片理面块石巨度 图3 1 9 垂直片理面厚度统计直方图 西南交通大学硕士研究生学位论文第26 页 碎块石土堆积带 该带位于中央块石堆积带两侧及前缘 对称分布 带内堆积物以碎块石 为主 含少量碎屑和砂土 绝大多数碎块石直径小于2 k m 图3 2 0 图3 2 1 体积含量不足7 0 且越向前缘及两侧其含量越少 碎石成分为黑云斜长片 麻岩 2 0 器 蒜 0 o 1 0 0 1 5 o 2 0 o 2 5 o 1 0o 1 5o 2 0 瑰2 5 块径统计区间 图3 2 0 碎块石带块径统计直方图图3 2 1 碎块石带块径分布区间饼状围 碎屑砂土堆积带 该带位于碎块石土堆积带外围 地形明显低于中部的主堆积带 在该带 两侧边缘均有水沟发育 在物质组成上 碎石体积含量仅约5 砂土含量约 9 5 3 3 3 弹射堆积区 滑体飞行撞地后发生解体 部分滑体落地后向左侧发生弹射 继续滑行 约1 5 0 m 之后停堆形成弹射堆积区 左侧分支 其高程在1 0 0 2 1 0 1 2 m 之问 长约6 0 m 平均宽约2 5 m 厚度约2 3 m 在弹射雄积区和碎屑流区之间有约 2 m 宽的问隔带内未见滑坡堆积物出现 3 3 4 边缘气浪波及影响带 该带位于前述各带的最外侧 由于滑体冲出剪出口后具有极高的速度 滑体运动过程中前缘和侧缘伴有 1 0 级风 一样的气浪 芭蕉树小组1 0 余户 房屋被全部摧毁 并造成8 人死亡 3 人失踪的重大人员伤亡事件 目前 芭 蕉树小组遗址被茂密的芭蕉林覆盖 仅残留有两处残垣断壁 3 4 滑坡形成的工程地质特征 3 4 1 地形地貌 前己述及 滑坡位于哀牢山中段东麓 地处构造剥蚀高中山地貌 由哀 牢山群变质岩组成 海拔1 0 0 0 3 1 0 0 m 境内群峦叠嶂 林海苍茫 河流纵横 西南交通大