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摘要：四川盆地地质灾害频发，普遍发育一些隐蔽性高、突发性强、成因机理复杂、灾害隐患加大的滑坡，主要包括近水平岩层(＜10°)滑坡、缓倾顺层(10°~20°)岩质滑坡及岩层土质滑坡。其中，在放在减灾工作中尤其值得关注和容易被忽略的近水平岩层滑坡。中江县矿山滑坡是典型的红层矿体缓倾滑坡(7°)，本文通过对其避险成功过程及做法分析，对红层矿体滑坡变形破坏机理进行研究，得出相关启示，为该地区同类型滑坡防灾减灾及防治工作提供相关借鉴。
关键词：九股泉村滑坡；矿层结构机理；红层矿体；机理成因
四川红层系指广泛分布于侏罗系和白垩系地层(占四川省国土面积近30%)，主要由陆相沉积形成的紫红色泥岩和粉砂质泥岩夹砂岩、粉砂岩组成，具有特殊的矿山工程特性。
四川地质构造复杂，地震频繁，红层地区大部分为山区和峡谷区，红层边坡工程地质问题已成为工程建设中突出的地质灾害问题。特别在近几年公路铁路建设中，都要花费大量资金用于边坡防治。由于投资有限，许多不稳定边坡还是得不到根治。比如，四川地质条件最复杂的元磨高速公路和大保高速公路，累计总长为310km，路段的1/3为桥梁隧道，其余路段大部分是高陡边坡，其中一半以上路段在红层地区，频繁的滑坡发生影响建设工期，造成投资增大，治理费用1000万元以上的滑坡有30余个，两条公路建设总投资已超过150亿元。边坡工程地质问题成为公路建设中的一大难题。
红层特殊的矿山工程特性已为众多工程专家和研究者所重视。近几年在四川省内崩滑流地质灾害勘察治理，及几条主要高速公路边坡勘察设计、施工的同时，也对红层边坡工程地质开展了广泛深入的研究。这里重点探讨红层边坡变形破坏机制及其对工程建设的危害和防治问题。
1案例背景
2020年8月15日10时许，位于中江县石泉水库坝后约300m处(坐标：东经30°58′20″、北纬104°31′40″)的岸坡突发明显滑坡变形，后缘壁下挫明显(后缘道路多处下沉错断)，矿山滑坡体上地质结构发育、地面出现大量裂缝，滑坡整体变形范围横向宽约600m，纵向斜长约420m，总方量预估约300×104m3，矿山滑坡处于快速变形阶段，直接威胁矿山坡面下的九股泉村12组、13组239人的生命及财产，潜在经济损失约4000余万。且该滑坡位于石泉水库坝后约300m处，距离下游石泉场镇较近(约500m)，如若滑坡变形继续发展，一旦发生破坏，可能会影响到水库坝体稳定性，从而影响石泉场镇安全，影响重大。
2红层物理力学性质及矿山工程特征
在四川红层岩体中，各种粘土矿物含量较高，固结程度较低，总体上具有透水性差、亲水性强、抗水性弱的水理性质及抗风化弱的特点。岩体中粘土矿物含量对岩体物理力学性质和工程地质性质的影响很大。一般情况下，粘土矿物含量越高，岩体越软，亲水性越强，抗风化能力越弱。比如，红层泥岩具有“风吹即散，一年变土”的风化特点。反之，粘土矿物含量越低，岩体越坚硬、强度越高，抗风化能力越强，比如，红层中的长石石英砂岩，较坚硬，不易风化。
除少量坚硬的长石石英砂岩以外，绝大部分红层的一般物理力学。其中，泥岩膨胀率为8%~15%，膨胀力达80kPa~135kPa，浸水饱和后的抗剪强度明显降低30%~70%，此外，力学指标还受风化程度的影响。
四川降雨量较充沛，大部分红层地区地表风化残积土层和岩体物理风化带较厚，一般的厚度为8m~30m，常形成风化土-半风化岩土-岩石的渐变结构。在红层母岩中，粘土矿物含量普遍较高，风化层和坡积层中粘土颗粒含量也高，抗剪能力弱，遇水具有明显地软化及塑变特点。这就是红层边坡不易稳定，容易产生变形破坏的物质条件。红层地区的工程地质问题主要是边坡的变形破坏问题。
3案例基本情况
3.1基本情况
滑坡于15日10时许由当地矿山负责人员在雨中巡查过程中发现明显变形迹象，随后立即上报险情；中江县自然资源局立即调派正在邻镇开展雨中巡查的技术支撑单位矿山专业技术人员赶赴现场，并报请德阳市市局组织专家赶赴现场指导应急抢险处置工作；在中江县自然资源局、专业技术队伍、集凤镇人民政府、当地派出所、当地民兵等单位的协作下，15日上午10时50分左右，九股泉村12组、13组239人全部完成撤离避让。人员撤离后，严防严控，对矿山滑坡区域道路进行了断道封闭处置，对撤离群众进行了妥善安置，严防人员私自返回滑坡危险区。
由于矿山地质在还的预警预报信息发布及时、抢险措施到位、提前避让果断、防灾机制运转高效，此次灾害无人员伤亡，成功实现了避险，直接避免了93户239人的生命财产安全，避免经济损失约4000余万。
3.2矿山滑坡发育过程
该滑坡为2020年8月强降雨首次诱发变形，8月15日10时滑坡后缘裂缝下挫(后缘道路多处下沉错断)，出现明显滑坡壁，下错高度约2m~8m，延伸长度100余米；滑坡体上地质结构、地面出现大量裂缝，裂缝走向与坡向垂直，裂缝长短不一，2m~30m长不等，裂缝张开宽度约0.1m~0.8m，下挫高差约5m~40cm；经15日~20日连续简易监测，多处下挫位移持续增加，截止8月底，多处下挫裂缝位移已达20cm~80cm，滑坡变形速度趋于稳定。
3.3矿山滑坡主要形成原因
矿山滑坡形成地质灾害的影响因素包括以下几个方面：
(1)地形地貌。斜坡位于林家沟矿山研究区域的汇入口上游300m处，矿山坡面地势易汇水；整体坡面形态与古滑坡地形地貌十分相似。斜坡前缘为龙爪溪，滑坡稳定性易受河水位影响，为滑坡的产生创造了基础条件。
(2)坡体结构。矿山滑坡区出露地层包括第四系松散堆积层和白垩系下统白龙组(K1b)紫灰色厚层状长石细粒砂岩夹紫红色粉砂质泥岩，产状290°~295°∠6°，斜坡坡向270°，属于斜交顺层。对滑坡稳定性十分不利。
(3)地表水作用。由于矿山坡体物质具有渗透性，暴雨季节强降雨下渗对坡体土的浸润会产生不利于斜坡稳定的影响。特别是雨季时雨水的时降时停，导致坡体内地下水位的升降变化，一方面使坡体土饱水，导致饱和重度增大，另一方面使矿山坡体结构出现软化现象。
(4)地下水作用。矿山坡体的基地质结构发育过程，其接触带为相对的隔水层，坡体中所含的孔隙水等地下水易沿基矿层面富积，同时，矿层中的裂隙水也在向坡体外渗透软化土岩接触面，使其力学强度降低，坡体松散堆积层易沿此部位滑动。地下水产生的孔隙水压力以及浮托力是斜坡失稳的重要内因。
(5)地震是影响斜坡稳定的因素之一。根据四川省地震局川震审批[2012]329号文、GB18306—2001《中国地震动参数区划图》及国家标准第1号修改单，水库区工程场地50年超越概率10%时，基础矿层水平峰值加速度为90cm/s2，灌区场地地震动峰值加速度为0.10g，相应的地震基本烈度为Ⅶ度，滑坡区域构造稳定性较差。
3.4矿山滑坡变形破坏模式
根据初步调查定性，该矿山滑坡是因强降雨形成的沿基岩软弱面推移式基岩滑坡。目前，该矿山滑坡变形严重稳定性差，在暴雨、强降雨等不利工况下变形可能进一步变形加剧，属于推移式矿山大型滑坡。
4红层边坡的变形破坏机制及特点
4.1红层边坡的变形破坏机制
红层边坡变形破坏过程大体经历3个阶段。
(1)蠕变阶段伴随剪应力集中产生蠕变挤压的过程，也可称之为塑变过程。蠕变初期肉眼不易发现，但是，其后期边坡表面开始出现裂缝。
(2)剪切阶段随着边坡岩土体蠕变位移的增加和剪切带应力集中，逐步将岩土体剪切破坏，形成连贯剪切面的过程，也是通过剪切破坏剪应力释放的过程。
(3)滑动阶段当剪切面全部贯穿后，完整的滑坡体形成，滑体沿滑面滑动。
在上述3个阶段，不同的边坡表现出了不同的特点。比如，岩体滑坡的蠕变特征不明显，即滑坡前兆迹象不明显，应力集中后快速的剪断，易形成快速滑动。可塑性较好的土体滑坡，这3个阶段都明显，特别是蠕变阶段塑变特征明显，具有较宽的塑变区，滑坡产生前兆迹象明显，滑动较缓慢。
红层边坡土体的含泥量一般较高，边坡变形破坏的过程普遍具有明显的塑变期，在滑动前具有明显的蠕变位移区。而进入滑动阶段后，降雨沿裂缝渗入滑动带，易充水承压形成泥浆润滑带，滑坡推力剧增。这两方面是红层边坡变形破坏比较普遍的特点。另外，红层多数为软硬相间的砂泥岩互层结构，顺层边坡容易产生顺层滑动，这是红层边坡变形破坏的另一特征。
不稳定边坡的蠕变时间周期，因边坡的各种条件的差异而不同，短者几天，长者达几年。比如，公路从路基开挖形成的不稳定边坡开始到边坡出现剪切期间为蠕变期，多数边坡在公路修建期间发生滑动，而有的则在公路营运以后才滑动。人工大断面开挖或超荷堆载引起的蠕变期短，自然边坡的蠕变期较长。
4.2红层边坡的变形破坏扩展特点
许多红层边坡变形破坏面即滑坡面积一般都是由小到大扩展形成的。有的经历若干次周期性的扩展，其发展模式如图1所示，Ⅰ：不稳定边坡的蠕变→剪切→滑动；Ⅱ：滑坡后壁土体蠕变→剪切→滑动；Ⅲ：新滑体后壁土体蠕变→剪切→滑动……，直到边坡重新趋于稳定。每一个周期经历的时间，有所差别。在公路、铁路开挖形成的高陡边坡中，多数滑坡的扩展期为3个月~1年，在雨季周期变短。
5红层边坡变形破坏对工程的危害
红层边坡对工程危害主要有两类，即滑坡危害和蠕变危害。其分别反映了红层边坡变形破坏过程先后不同阶段的危害特征。
滑坡是四川省内的主要地质灾害之一，每年发生滑坡灾害数百例。红层地区又是滑坡高发区，尤其在公路、铁路建设中，由于路基开挖后，使原来处于不稳定状态或极限平衡状态的边坡进一步失稳而产生大量滑坡。滑坡处置已成为四川公路、铁路建设过程最为突出的难题。据目前初步统计，大保高速公路到目前(尚未竣工)已发生滑坡80余个。元磨高速公路(未竣工)已发现滑坡70多个。两条公路中红层地区的滑坡占2/3以上。由于滑坡的频繁发生，给工程建设造成直接和间接的损失很大。
红层不稳定边坡的蠕变，对工程的危害也很大，其主要特点是因为不易发现，在工程建设中容易被忽视，给工程造成极大的危害。其中，最突出的是对桥梁等高耸建筑物的破坏。
桥梁等高耸建筑物的特点是对垂直度要求高。而在红层边坡地带修建桥梁时，因为，没有发现滑坡，未考虑水平荷载，仅按一般常规要求设计，因此，桥梁桩基础在不稳定边坡岩土体蠕变位移的侧向应力作用下，容易使桥柱墩产生水平位移。桥基微小的位移，都会引起桥面的明显的位移，或产生拉裂现象。四川大保高速公路出现十多座桥墩柱位移，最大位移量达700mm，除滑坡活动原因外，相当部分系边坡蠕变引起。
6主要做法与成效
6.1群测群防制度高效运转
近年来，德阳市各级自然资源主管部门探索践行风险管理理念，将矿山地质灾害发生可能性大、风险高的区域列为重点灾害监测区，完善防灾预案、落实专职监测员、畅通预警渠道，落实“三查”机制，为防灾避险夯实了基础，全面提高了当地群众识灾、报灾、避灾和相互协调联动能力，增强地质灾害防范意识，提升自救互救技能，形成了全民防灾、避灾新机制。
本次矿山滑坡的成功避险就是群测群防工作起到了关键性作用。
6.2坚持地质灾害气象预警预报制度、地质灾害“三查”制度
近年来，在德阳市自然资源主管部门的带领下，中江县坚持地质灾害气象预警预报制度、坚持汛前排查，加强汛中巡查，落实汛后核查，严格落实“雨前排查、雨中巡查、雨后核查”，确保隐患能在第一时间发现。
接到当地险情报告后，中江县自然资源局立即调派正在邻镇开展雨中巡查的技术支撑单位专业技术人员赶赴现场进行排查核实。
6.3地质灾害果断预警研判与启动
本次矿山滑坡，技术单位根据对滑坡体地表裂缝的调查和变形速率的分析，现场即判定该滑坡正处于加速蠕滑阶段，经现场会商后，立即启动应急预案，按照“三避让”和“三个紧急撤离”要求，立即组织避险撤离。
6.4矿山工程施工现场应急抢险
避险撤离完成后，当地政府对施工人员进行了妥善安置和思想安抚，严防所有已撤离人员返回危险区。为防止滑坡进一步发展变形，中江县自然资源局组织技术支撑单位专家赶赴矿山工程现场进行应急抢险。地质技术人员的经验下，对矿山滑坡裂缝进行黏土封填并采用塑料薄膜进行覆盖，对坡体表面排水系统进行疏浚引流；利用无人机航拍对整个滑坡区进行三维建模，根据影像资料及滑坡变形特征布置了三条监测剖面，安装专业实时位移监测设备(GNSS)，完成应急工程地质测绘、调查等工作，为后期滑坡防治提供基础数据。
6.5变形监测
根据专家建议，在矿山滑坡现场应急布置简易监测点及专业监测点，安排专职监测员进行监测。根据监测数据结果显示，随着后期降雨减少，滑坡整体变形位移趋于稳定。滑坡经历上一轮强降雨发生快速变形(8月15日~17日)后，变形速度逐渐减慢。滑坡仍处于蠕滑变形阶段，整体处于欠稳定状态。
6.6项目立项申报与治理措施建议
由于滑坡整体处于欠稳定状态，距离水库大坝仅约300m，滑坡一旦发生，可能会影响到水库坝体稳定性，从而影响矿山区域安全，滑坡影响重大，急需进行治理。根据专业技术队伍应急工程地质测绘、调查结果，提出滑坡防治措施并进行投资匡算。主管部门根据滑坡具体评估情况及治理投资匡算立即上报申请立项。
7经验启示
(1)群测群防体系高效运转起到良好作用。近年来，德阳市各级自然资源主管部门探索践行风险管理理念，将地质灾害发生可能性大、风险高的区域列为重点监测区，完善防灾预案、落实专职监测员、畅通预警渠道、强化宣传培训，落实“三查”机制，为防灾避险夯实了基础。
(2)避险撤离果断、管控严格到位。中江县自然资源局、集凤镇政府面对险情，应急避险撤离果断，并在转移受威胁农户时加强现场动态管理，对不愿意撤离的3名群众实施“强制撤离+实时管控”，有效避免了因灾伤亡。
(3)红层边坡变形破坏一般都经历3个阶段：蠕变、剪切、滑动；并且，具有蠕变特征相对硬脆岩体边坡较明显的共同特点。
(4)红层滑坡一般按蠕变、剪切、滑动3个阶段呈周期性扩展，扩展周期因边坡受力、浸水软化等具体条件不同有所差异。
(5)红层边坡变形破坏对工程建设的危害主要是滑坡危害和蠕变危害。蠕变危害反映了红层边坡危害的特殊性。
(6)根据红层边坡变形破坏特点，对其危害防治采用有计划地分步加固治理的对策。对已确定的不稳定边坡应采取全面勘察，总体研究，建立应变监测，有计划地分步加固的对策。对已确定的不稳定边坡应在蠕变期加固。
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