第50卷第6期 2020年11月
吉林大学学报（地球科学版）
Journal of Jilin UniversityCEarth Science Edition)
V〇1.50 No.6
Nov. 2020
安玉科，樊江，马胜午，等.堆积阶地古老滑坡识别方法及其在线状工程地质勘察中的应用.吉林大学学报（地球科学版），2020, 50(6)：1787 - 1794. doi：10.ki.jjue. 20190302.
A n Y u k e，Fan Jiang，M a S h e n g w u，et a l.Identification of Ancient and Old Landslides in Terraces and Its Application in Linear Engineering Investigation. Journal of Jilin University (Earth Science Edition), 2020，50(6)： 1787 - 1794. doi： 10. ki.jjue. 20190302.
堆积阶地古老滑坡识别方法及其在线状
工程地质勘察中的应用
安玉科、樊江S马胜午、马建全2，高娟、毛立军1
1.甘肃省交通规划勘察设计院有限公司，兰州730030
2.西安科技大学地质与环境学院.西安710054
摘要：阶地型古老滑坡体形成后•长期受各种营力影响•导致古老滑坡地貌形态破坏严重甚至消失。
目前遥感技术和普通工程地质调绘很难发现这些滑坡的存在，给工程建设和后期运营造成较大安全隐患。
为准确识别形态特征不明显的古老滑坡体，从阶地物质结构特征演变入手，找到阶地受剪切破坏产生的典
型物质结构特征，将地层结构错断、卵砾石异常定向排列、摩擦镜面和泥包粒的眼球构造等作为滑坡准确
识别依据。首先采用沿沟谷进行工程地质测绘的纵横交错追踪法确定滑坡体纵向范围和滑面形状，再结
合地貌特征推测各级、块滑坡平面范围和分布.最后用点状勘探工程验证和校正推测结论。可将其总结为
由“地貌异常、沿沟追踪、面上推断、点状校验”组成的阶地型滑坡识别方法，即物质结构异常推断法。结合
线状工程勘察设计各阶段工作特点，提出线状工程前期工作中阶地型滑坡识别步骤.并在临渭高速公路工
程建设项目中取得成功应用。
关键词：古老滑坡；滑坡识别；识别依据；识别方法；识别步骤
doi：10.ki.jjue.20190302 中图分类号：P642.22 文献标志码：A
Identification of Ancient and Old Landslides in Terraces and
Its Application in Linear Engineering Investigation
A n Y u k e1，Fan Jiang1，M a S h e n g w u1，M a Jianquan2，Gao Juan1，M a o Lijun1
1.Gansu Province Transportation Planning^S u rvey Design Institute CO.,L T D,Lanzhou 730030» China
2.College o f G eology and Environm ent^X i Jan U niversity o f Science and T echnology%X i'a n 710054, China
Abstract：T h e ancient and old landslides of terrace type are often greatly influenced by external geological process and h u m a n activities，and the morphological characteristics of landslides are
收稿日期：2019-12-23
作者简介：安玉科（1982—），男•高级工程师.博士，主要从事公路地质灾害、滑坡、高边坡及岩体工程研究，E-mail: anyukesony@
基金项目：国家自然科学基金项目（41701068)
Supported by National Natural Science Foundation of China (41701068)
1788吉林大学学报(地球科学版)第50卷
riously damaged or even disappeared;Therefore,i t i s difficult to determine their existence by remote nsing technology and general engineering geological mapping;H o w e v e r,they are potential hazards i n constructions and operations. In order to identify the ancient and old landslides with unclear shape, the typical material structure caud by the shear failure of the terrace can be traced back from the evolution of the terrace material structure. For example, the broken stratigraphic structure，abnormal directional gravel alignment, augen structure of friction mirror and m u d coated particles can be ud as the basis to precily identify the landslides.The criss-crossing tracking method of an engineering geological mapping along gully i s ud to determine the longitudinal range and sliding surface shape of landslide body，and then the plane range and distribution of landslides at each level and block are deduced according to the geomorphological features.Finally，the conclusion i s verified and corrected by point exploration engineering.This terrace landslide identification procedure can he summarized as •‘recognizing geomorphological anomaly，tracking along the gully,surface inference，and point verification”. Combined with the characteristics of each stage of the linear engineering investigation and design, the identification steps of terrace landslide during the preliminary work of linear engineering were put forward and applied successfully in the construction project of Lin Wei expressway.
Key words：ancient and old landslide；landslide identification；identification m a r k；identification method; identification procedure
〇引言
滑坡是世界上最严重的自然灾害之一。国内外 学者f i<；针对滑坡发育机理、稳定性评价、治理措施 和监测预警预报等方面进行了深人的研究，有效抑 制了滑坡灾害的发生。这些研究成果应用的前提是 能够准确识别滑坡，滑坡识别的技术方法主要包括传统的野外实地调查、光学遥感技术和激光雷达遥感技术4]等。目前针对古老滑坡识别方法的研究成 果较少，且多集中在遥感技术方面，主要有利用合成 孔径雷达[9]、面向对象的高分辨率影像分析法多时相遥感数据、面向对象的图像处理方法1等。李秀珍等[|5〜1选择地貌特征、滑面特征、滑体结构和近期活动迹象作为古老滑坡的识别指标，建立了滑坡的D D A(依据距离判别分析）和 Fisher判识模型，验证D D A法比F L D A(F i s h e r线 性判别分析）法判识准确性更高。这些方法都是以滑坡地貌特征为主要依据人手。
滑坡形成时会在地表形成独特规律和特有的构 造迹象，称之为滑坡微地貌。在野外识别滑坡，就是 寻找、识别滑坡各地貌要素，当滑坡地貌要素齐全或 基本具备时，就可以判定滑坡的存在。古老滑坡往往经过长期侵蚀、剥蚀，外貌形态不很完整；尤其是 阶地型古老滑坡，其长期在各种营力作用影响下.滑 坡地貌形态破坏严重，故很难将其从地形地貌因素准确识别出来，且易与缓坡阶地混淆，用遥
感技术和 传统地表地质调绘也很难识别这类滑坡。但T.程建 设活动中若忽视了这类滑坡的存在，则会诱发古老 滑坡复活，从而造成工程投资增加甚至于重新选址。因此，古老滑坡准确识别技术研究成为阶地区工程建设亟待解决的难题。
本文从阶地物质结构特征演变入手，寻找到阶 地受剪切破坏产生的典型物质结构，将地层结构错断、卵砾石异常定向排列、摩擦镜面和泥包粒的眼球 构造等作为准确识别滑坡的依据。采用沿沟谷自然 剖面进行了：程地质测绘的纵横交错追踪法确定滑坡 体纵向范闱和滑面形状，结合地貌特征推测各级、块 滑坡平面范围和形态特征，用点状勘探工程验证和校正推测结论，最终形成由“地貌异常、沿沟追踪、面上推断、点状校验”组成的滑坡识别方法。结合公路 T.程勘察设计阶段、工作特点和地貌地质特征，总结 出公路T.程前期工作中阶地型古老滑坡识别步骤。
1阶地物质结构特征演变
1.1堆积阶地物质结构变化规律
堆积阶地是由砂卵砾石和黏性土组成的典型二 元结构.其具有特殊的水平层理结构。堆积阶地的
发展主要有沉积堆积阶段、压密形成阶段和剪切破坏阶段。
第6期 安玉科，等：堆积阶地古老滑坡识别方法及其在线状工程地质勘察中的应用 1789
a.沉积堆积阶段；
b.压密形成阶段；
c.剪切破坏阶段。
图1
阶地发展演化过程 Fig. 1 Process of the terrace evolution
沉积堆积阶段河床中的卵砾石属于推移质，当 水流强度超过临界启动条件后，颗粒会沿河床面滑 动、滚动或跃移。河流携带的卵砾石为了能对流体 介质起最小的抵抗作用，力求取得安定的状态，其分 布及排列常有较强的规律性，方位或多或少和流体 的方向相适应。稳定河流中卵砾石其最大扁平面常 向源倾斜，流速越大，扁平面倾角也越大.倾角一般 为15°〜30°，彼此叠覆，呈叠瓦构造（图la)。长轴 大部分与水流方向垂直，但近岸处多与岸边平行。在湍急的山间河流，砾石长轴平行水流分布，最大扁
平面或向源倾斜，或与水流方向一致。阶地形成阶
段受重力作用卵砾石被压密（图lb)，最大扁平面倾
角有减小趋势。当阶地受内外不平衡力影响，进人
破坏阶段时，地层产生错断和剪切变形现象，伴随产
生卵砾石错断、偏转和滑移以及细粒土填充现象（图
lc)。
1.2滑动带物质结构演化特征
作者在渭河流域实地考察时发现，阶地发生滑
坡破坏时滑动带物质结构特征变化最为显著，滑动
带物质结构特征演化呈现特定的演变规律。把滑坡
从后往前划分为下错段、锁固段、主滑段和阻滑段等
4个阶段，分别对其物质结构特征及演化过程进行
简化，如图2所示。
1) 下错段位于滑坡后缘土层内，滑坡体发生竖 向变形，物质结构特征变化主要以地层错断为主。
2) 锁固段位于下错段和主滑段之间.主要在卵 砾石层内。该段贯通过程中同时发生竖向变形和水 平向变形，
且累积变形置相当，该阶段变形破坏过程 中物质结构特征演变主要为卵砾石的转动、
剪断和 滑移，
且以大角度转动变形为主。卵砾石受剪切作 用后发生偏移和转向.使其最大扁平面与最大主应
力方向趋于一致，
本文称之为卵砾石异常定向排列。 锁固段物质结构特征呈现出典型的卵砾石异常定向
排列，
卵砾石扁平面倾角从5°演变至60°，经实测发 现该段卵砾石扁平面倾角大多在30°〜60°之间，
且 相互间镶嵌致密。
图2滑动带物质结构特征
Fig.2
Structure characteristics of sliding zone
1790吉林大学学报（地球科学版)第50卷
3) 主滑段位于坡体中前部，主要发育在岩土界 面上。该段滑坡体变形以水平向为主，物质结构特
征演变主要表现在卵砾石转动和剪切滑移，以剪切
滑移为主，剪切面软化后的泥岩随着滑移填充在卵
砾石空隙中，包裹卵砾石形成泥包粒结构，泥包粒结
构在剪切力作用下，继续发生相对位移，产生S -C
变形，形成泥包粒眼球状构造，同时形成典型的摩擦
镜面和擦痕。该段物质结构特征主要为泥包粒眼球
状构造和摩擦镜面。
4) 阻滑段主要发生滑移变形，受滑床形状影响，
最大主应力方向发生偏转，卵烁石跟随最大主应力
方向转动，该段物质结构特征以卵砾石反向定向排
列为主。
综上所述，堆积阶地发生滑动破坏时，滑动带物
质结构特征跟随受力状态发生变化，主要呈现为下 错段的地层错断、锁固段和阻滑段的卵砾石异常定 向排列以及主滑段的泥包粒眼球状构造和摩擦镜 面。这些物质结构特征深埋人滑坡体，不易受外力 破坏，保存完整。2 阶地滑坡识别判据及分析 2.1地层结构错断
坡体发生滑动后，滑坡体内底层层位和产状特 征常与外围岩体不连续，其后缘地层发生拉裂和错 断现象，拉裂缝受重力和流水作用被填充，地层错断 现象埋人地下，保存完好，是识别滑坡的有力判据。 地层错断一般是由构造、崩塌和滑坡等作用形成的。 断层改变岩体结构的范围大，一般顺走向延伸较远， 断层带的物质成分较单一，厚度较稳定，破碎较强 烈，常形成断层角砾岩或断层泥。滑坡改变岩体结 构的范围不大，且呈弧形或圈椅形，滑坡体常具折
扭、张裂、充泥等松动破坏迹象，滑坡塑性变形带的
物质成分较杂、厚度变化大、挤碎性差，所含砾石磨
光性强。
图3是渭河流域某阶地型滑坡后缘沉积地层错
断代表性照片。从图3可看到阶地沉积的卵砾石和
粉质黏土错断，左侧滑坡体为原本沉积于右侧卵砾
石层上部的粉质黏土层，其被错到左侧位于右侧三
级阶地卵砾石层之下。根据粉质黏土和卵砾石沉积
厚度计算得两侧地层下错相对高度为12〜20 m ，且
滑坡体侧风积黄土缺失，粉质黏土和卵砾石厚度减
小。
2.2卵砾石异常定向排列
河流阶地上的卵砾石是流水沉积的地质体，其沉积层理一般近水平方向分布，卵烁石扁平方向近图3
地层错断 Fig.3 Formation leap 水平面略倾向上游。当卵砾石层沉积基底产生变形 或遇断层错动时，卵砾石层受牵引变形，发生旋转， 扁平面或长轴顺力的牵引作用方向重新排列，形成 异常定向排列现象[17]。当阶地内部产生相对竖向 变形时，卵砾石受剪切作用，剪切过程会导致颗粒出 现明显的定向性排列[18]。
图4为某阶地型滑坡内自然冲沟侧出露的地质
断面，卵砾石扁平面倾角大多在一 10°〜55°之间，按 照卵砾石扁平面倾角可划分为4段。每一分段卵砾
石的扁平方向大体一致，
且与该段基岩面平行。其 中一
10°〜8°段为滑坡阻滑段，8°〜20°段为滑坡主滑 段，
20°〜45°为滑坡锁固段，45°〜55°为滑坡下错段。 当卵砾石层上方发育竖向裂缝时，
卵砾石扁平方向 与水平面的夹角从上到下逐渐减小，
竖直裂缝下端 附近卵砾石扁平方向与水平方向夹角为55°，
基岩 面附近扁平方向倾角与基岩面倾角一致。图4卵砾石异常定向排列分布图 Fig.4 E g g gravel a b n
ormal alignment
第6期安玉科，等：堆积阶地古老滑坡识別方法及其在线状工程地质勘察中的应用1791
图3地层出露断面上卵砾石异常定向排列现象 是由基岩面上部岩土体变形引起的，从裂缝发育特 征判断该断面岩土体变形为竖向下错和沿基岩面剪 切变形两种。当地层下错时，部分卵砾石层被错断，部分卵砾石层沿错动方向发生弯曲和旋转。卵砾石 受剪切力作用影响，其扁平方向随着受力方向的变化而改变。在长期剪切作用下，卵砾石扁平方向和 剪切力方向趋于一致。卵砾石扁平方向代表坡体实 际剪切力方向，从该断面卵砾石扁平方向分布、岩土 体变形方向和裂缝的发育特征判断，该段岩土体产 生过剪切滑动变形，卵砾石扁平向异常定向排列是受坡体剪切变形和滑动形成的。
2.3摩擦镜面
岩土体中的宏观结构面对岩土体的变形破坏起 控制作用。土体中的宏观结构面主要有第四纪活动 断层、层面、软弱层、土岩界面、风化界面和环境变化 界面等，土体中的宏观结构面对土体的变形破坏起控制作用[19]。当土体遭受剪切作用超过其结构面抗剪强度时，结构面两侧发生相对位移，产生多
次摩 擦，结构面变光滑，其上必定会留下各种剪切作用的 痕迹，比较常见的剪切痕迹有摩擦镜面和擦痕。一
般认为，在土体滑坡中找到的擦痕可以作为疑似滑面的直接证据[2°]。图5为某阶地型古老滑坡体前缘揭露的滑面，滑面发育于土岩界面上，产生明显的 摩擦镜面和擦痕，在摩擦镜面的两侧可以看到明显的扰动、拖曳、褶皱等痕迹，摩擦镜面上发育平行密集的凸凹不平的擦痕，擦痕呈长三角形，逐渐尖灭。
图5 土岩界面摩擦镜面
Fig.5 Friction mirror on interface
2.4泥包粒眼球构造
眼球状构造主要发育在韧性剪切带内，是在共 轴剪切和非共轴剪切共同作用下由一系列平行滑动层受剪切滑动而形成的。阉6为某阶地型滑坡体内 发育于滑动面上的泥包粒眼球状构造。该构造形成 过程如下：上覆土体在重力作用下产生相对变形时，在坡体内刚度变化较大的部位首先产生剪切作用力；剪切初期为滑坡的蠕变阶段，各刚度岩体之间先 产生相对位移和剪应力，砂岩弱胶结且透水，在剪应 力和地下水的共同作用下，结构被破坏，颗粒发生相 对位移，泥岩靠自身的塑性变形调节应变；剪切
中期 为滑坡的蠕滑阶段，砂岩颗粒发生大位移，泥岩中产 生一系列剪切摩擦镜面，当变形达到一定程度时泥岩被拉断，形成泥岩团块；剪切末期为滑坡的滑动阶 段，卵砾石和砂岩颗粒顺着泥岩团块间隙重新分布排列，形成了泥包粒结构，在砂岩颗粒的滚动和压缩 下，改变泥岩团块尾部形状，逐渐形成椭球状和眼球 状。伴随着滑坡的变形滑动过程形成了泥包粒的眼 球状构造。
图 <>泥包粒眼球状构造
Fig.6 A u g e n structure
3线状工程勘察滑坡识别方法及步骤
线状工程通常跨越多地貌单元、地质单元和构造单元，地质条件复杂多变，其工程地质勘察以沿线 路纵向调查为主，横向调查的范围、精度和工作深度 有限。当路线附近发育的滑坡地貌特征不明显甚至 消失时往往被遗漏，给工程建设造成很大的变数。传统的线状工程地质勘察工作方法已经不能满足准 确识别滑坡的要求，勘察设计行业只能依靠工程师的经验去弥补传统工程地质勘察方法的不足。作者 根据多年线状工程地质勘察和滑坡勘察设计从业经 验，对线状工程各勘察设计阶段滑坡识别的T.作原 则、内容、方法和步骤做了梳理总结，详见图7
。
