0 引言

滑坡是世界上最严重的自然灾害之一。国内外学者^[1-7]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入的研究，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^[8]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^[10-12]、多时相遥感数据^[13]、面向对象的图像处理方法^[14]等。李秀珍等^[15-16]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DDA(依据距离判别分析)和Fisher判识模型，验证DDA法比FLDA(Fisher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入手。

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。但工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，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。结合公路工程勘察设计阶段、工作特点和地貌地质特征，总结出公路工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。

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 1a)。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 1b)，最大扁平面倾角有减小趋势。当阶地受内外不平衡力影响，进入破坏阶段时，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 1c)。

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，且累积变形量相当，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。

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，卵砾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入滑坡体，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，地层错断现象埋入地下，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，卵砾石扁平方向近水平面略倾向上游。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-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-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 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^[20]。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。

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。图 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。

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工作原则、内容、方法和步骤做了梳理总结，详见图 7。

工程可行性研究阶段，利用遥感影像和线路地形图，预先进行地形地貌异常判断，对河流阶地不连续区、地形地貌突变区进行分析、甄别，初步圈定地貌异常区域，即疑似滑坡体。工程初步设计阶段，在传统地质平面调绘的基础上，沿自然冲沟进行横向工程地质调绘，寻找地层结构错断、卵砾石异常定向排列、摩擦镜面和泥包粒眼球构造等物质异常结构，以便确定滑坡体纵向范围和各级滑面形状特征；随后，沿线状工程走向进行纵向工程地质调绘，结合地貌特征和物探成果，推测滑坡及其各级、块滑坡平面范围和形态特征。工程施工图设计阶段，布置钻探、井探、槽探和硐探等点状勘探工程，寻找地层结构错断、卵砾石异常定向排列、摩擦镜面和泥包粒眼球构造等物质异常结构迹象，进一步确定滑动面的位置、形态特征和物理力学特征，验证前期工作成果和推测的结论，进一步查清古老滑坡体的几何和力学特征，为工程设计提供准确资料。

线状工程勘察中滑坡识别应遵循“先宏观判断后局部追踪，先圈定地貌异常后寻找物质结构异常，先推断后验证，先调绘后勘察”的原则。滑坡识别应依次从宏观地貌异常判断、细观寻找物质结构异变，纵横交错调绘变形迹象，综合判断滑坡特征等方面入手去调绘、推断和验证。滑坡识别方法可概括为“地貌异常、沿沟追踪、面上推断、点状校验”，称之为物质结构异常推断法。

4 工程案例

临渭高速公路K138+300—K139+100段路堑边坡位于渭河Ⅳ级阶地斜坡地带(图 8)，地貌类型属于河流堆积侵蚀地貌，坡面呈台阶状陡缓地形，物质成分以河流堆积粉质黏土和卵砾石为主。工程勘察设计阶段认为该段为河流堆积阶地，是良好的筑路材料，设计路线以挖方路基的形式通过，路堑边坡采用规范推荐坡形进行常规设计。

路堑边坡开挖完成时发生滑坡事故，经现场勘查，在图 8中①和④位置发现地层结构错断现象，②位置发现卵砾石异常定向排列现象，③位置发现摩擦镜面现象，⑤位置发现摩擦镜面和泥包粒眼球状构造现象，怀疑该段阶地可能发生过滑坡破坏，遂对该区域进行专项滑坡调查工作。调查结果显示，该段坡体异常现象和堆积阶地滑动带物质结构演变特征完全吻合；随后采取图 7所示阶地滑坡识别方法和步骤成功地识别出，该区域发育了一个由7个滑坡体组成的滑坡群，称之为水泉屲滑坡群。

5 结论

1) 阶地型古老滑坡体受外地质作用和人类活动影响，滑坡地表形态特征不明显甚至消失。遥感技术和传统工程地质调绘很难准确识别，需要从物质结构入手寻找滑坡的判别依据。

2) 河流阶地演变过程中卵砾石排列组合方式呈现规律性变化。当阶地受剪切作用发生滑坡破坏时，滑带的物质结构特征会随着应力变化呈现出特殊的演变规律，且保存完整。

3) 地貌形态特征消失的堆积阶地古老滑坡准确识别依据分别为地层结构错断、卵砾石异常定向排列、摩擦镜面和泥包粒的眼球构造等异常物质结构现象。

4) 堆积阶地滑坡应遵循“先宏观判断后局部追踪，先圈定地貌异常后寻找物质结构异常，先推断后验证，先调绘后勘察”的原则和“地貌异常、沿沟追踪、面上推断、点状校验”的方法(物质结构异常推断法)去识别。

5) 本文提出的堆积阶地型古老滑坡识别依据、识别方法和其在线状工程中识别步骤，可准确识别地表特征不明显的阶地古老滑坡体。该法在临渭高速公路水泉屲滑坡群识别中取得成功应用。