三峽庫區(qū)某變傾角順層滑坡形成演化過程及其穩(wěn)定性

張青宇，沈軍輝，陳汶志

(1.成都勘測設(shè)計研究院有限公司，成都 610072；2.成都理工大學(xué)地質(zhì)災(zāi)害防治與地質(zhì)環(huán)境保護(hù)國家重點(diǎn)實(shí)驗室，成都 610059；3.武警水電第九支隊，成都 611130)

三峽庫區(qū)某變傾角順層滑坡形成演化過程及其穩(wěn)定性

張青宇1，沈軍輝2，陳汶志3

(1.成都勘測設(shè)計研究院有限公司，成都 610072；2.成都理工大學(xué)地質(zhì)災(zāi)害防治與地質(zhì)環(huán)境保護(hù)國家重點(diǎn)實(shí)驗室，成都 610059；3.武警水電第九支隊，成都 611130)

傾角順層岸坡是在三峽庫區(qū)內(nèi)廣泛分布，常發(fā)育大中型滑坡。在調(diào)查分析區(qū)內(nèi)某變傾角滑坡特征的基礎(chǔ)上，將其形成演化過程分為原始階段、滑移階段、彎曲階段和剪出階段。并用Geo-slope軟件計算其穩(wěn)定性。結(jié)果為該滑坡在145m工況與156m工況下基本穩(wěn)定，在175m工況下欠穩(wěn)定。

變傾角；順層滑坡；形成演化；穩(wěn)定性

順層岸坡是在三峽庫區(qū)內(nèi)廣泛分布、常發(fā)育大中型滑坡的一類岸坡，特別是三峽庫區(qū)蓄水以來，發(fā)生順層滑坡的概率大大增加。水庫邊坡滑坡既有一般山地滑坡的共性，又有其特殊的一面，其特殊性在于變形破壞與庫水位有很大的關(guān)系[1-6]。通過對三峽庫區(qū)某變傾角順層滑坡的形成演化過程進(jìn)行研究及穩(wěn)定性進(jìn)行分析，不僅有工程實(shí)用價值，而且具有重要的社會意義和理論意義。

1 滑坡概況

1.1 滑坡基本特征

該滑坡位于云陽縣復(fù)興鎮(zhèn)下游，長江左岸[7]。該處長江走向為S45°E，斜坡總體坡度約20°，長江庫水位最高高程175 m(圖1)。

滑坡平面上呈扇形，前緣至長江，后緣至高程380 m，左右側(cè)均有淺溝發(fā)育。滑坡沿江長約650 m，順坡長約800 m，坡體總面積約4.8×105m2；坡體前緣高程約為140 m，后緣高程約為380 m，相對高差240 m?；乱云麦w上的公路(高程210 m)為界，公路以下的坡體較平緩，坡度約10°左右，且建有學(xué)校與鋼鐵垃圾場；公路以上至滑坡后緣坡體較陡，約30°左右，且建有一個木材公司。

圖1 滑坡平面圖Fig.1 Landslide plan

滑坡潛在滑體發(fā)育于上侏羅統(tǒng)遂寧組(J3s)，巖性為紫紅色中厚-薄層砂巖與泥巖互層。巖層基巖產(chǎn)狀為143°∠8°～20°，巖層走向與長江流向基本一致，滑坡為一順向坡(圖2)。坡體內(nèi)砂巖發(fā)育有兩組節(jié)理 ，節(jié)理一： 325°∠ 68°，間距約0.5 m；節(jié)理二：50°∠81°，間距約1.5 m。

圖2 滑坡地質(zhì)剖面圖Fig.2 Geological profile of the landslide

該滑坡前緣巖層產(chǎn)狀為143°∠8°，中后緣巖層產(chǎn)狀為143°∠20°，為上陡下緩的順向坡，在公路下方可見巖層的變化(圖3)。

圖3 潛在滑坡巖層轉(zhuǎn)變部位Fig.3 Stratum change of the potential landslide

1.2 滑坡變形特征

滑坡前緣平緩巖層內(nèi)的巖層已經(jīng)發(fā)生彎曲現(xiàn)象，呈波浪狀(圖4)，且學(xué)校樓房發(fā)生多處裂縫，形成危房，學(xué)生已經(jīng)全部撤出?；轮泻缶壍哪静墓镜缆芬寻l(fā)生拉裂縫，且公司廠房內(nèi)出露的巖層可見架空現(xiàn)象(圖5)。

圖4 潛在滑坡前緣巖層彎曲情況Fig.4 Stratum bending of the front of the potential landslide

圖5 潛在滑坡中后緣巖層架空現(xiàn)象Fig.5 Overhead phenomenon of the middle and back strata of the potential landslide

2 滑坡形成演化過程研究

該滑坡為上陡下緩的“椅狀”順向坡，坡體巖性為不等厚的泥巖與砂巖互層組成，泥巖單層厚度20～40 cm，砂巖單層厚度10～20 cm，屬于軟硬相間的順向坡。結(jié)合滑坡所處的環(huán)境條件、巖體結(jié)構(gòu)特征及其變形情況綜合分析，該滑坡的形成演化過程可分為如下4個階段：

(1) 原始階段

根據(jù)調(diào)查，云陽縣境內(nèi)發(fā)育一系列向斜構(gòu)造，三峽庫區(qū)云陽段沿著向斜核部穿過，發(fā)育很多處上陡下緩的“椅狀”變傾角順層岸坡。該滑坡原始階段由于三峽水位較低，人為活動較少，巖體較新鮮，抗滑段巖層傾角較緩、厚度較大，滑坡處于穩(wěn)定狀態(tài)(圖6)。

圖6 原始階段Fig.6 Early stage

(2) 滑移階段

隨著坡體上修建木材公司與道路，坡體上的外荷載增加，同時，由于修建木材公司，對坡體后緣巖體進(jìn)行了破壞，又沒有采取防治措施，易于雨水的匯集與滲透，致使坡體增加外荷載、坡體內(nèi)部產(chǎn)生對坡體不利的力學(xué)作用，如水壓力，同時易導(dǎo)致泥巖巖體軟化，粘聚力降低?？傊?，坡體在自身重力、外荷載、不利力學(xué)作用及巖體軟化等因素的綜合作用下，后緣傾角較陡巖層發(fā)生順層滑移變形(圖7)。

在此階段，泥巖巖體結(jié)構(gòu)開始發(fā)生變化，滑移部位巖體雖然在物理性質(zhì)上仍屬于原巖，但是結(jié)構(gòu)已經(jīng)發(fā)生變化，同時伴隨著拉裂縫的產(chǎn)生。

圖7 滑移階段Fig.7 Slip stage

(3) 彎曲階段

當(dāng)滑移變形傳遞到巖層傾角變化部位時，傾角較小部位的巖體由于抗滑力較大，巖性較軟的泥巖巖層發(fā)生彎曲、揉皺，巖性較硬的砂巖在彎曲過程中產(chǎn)生裂隙，并且長期發(fā)展，巖層傾角較陡的部位的巖體繼續(xù)滑移，坡體前緣段上的學(xué)校樓房因坡體變形而產(chǎn)生裂縫，成為危樓(圖8)。

由于滑移階段與彎曲階段坡體變形比較緩慢，這種坡體表面上看似處于“穩(wěn)定”狀態(tài)，但事實(shí)上已發(fā)生強(qiáng)烈變形。

圖8 彎曲階段Fig.8 Bending stage

(4) 剪出階段

當(dāng)滑移階段與彎曲階段持續(xù)進(jìn)行到一定程度，巖層下滑力大于等于抗滑力時，在某種因素的刺激下，坡體就可能迅速失穩(wěn)，后緣順巖層下滑，前緣切層剪出。目前在庫水位升高的情況下，該滑坡已經(jīng)處于蠕滑階段(圖9)。

圖9 剪出階段Fig.9 Cutting stage

從滑坡形成演化過程可知：該滑坡的形成機(jī)制為滑移-彎曲-剪出型[8]。其中滑移階段與彎曲階段是一個緩慢的過程，是順層岸坡形成滑坡的漸變期，而剪出階段是形成滑坡的最后階段，也是形成滑坡的突變期。

3 滑坡穩(wěn)定性分析

該滑坡前緣直抵長江，三峽庫區(qū)庫水位的變化直接導(dǎo)致岸坡地下水位的變化，對滑坡的穩(wěn)定性造成極大的威脅。因此， 針對三峽庫區(qū)庫水位變化規(guī)律，采取以下幾種不同的工況進(jìn)行計算：

工況一：庫水位145 m(模擬初始條件)；

工況二：庫水位156 m；

工況三：庫水位175 m。

計算參數(shù)的選取對計算結(jié)果至關(guān)重要，該滑坡計算參數(shù)的選取是通過巖土體試驗、工程類比及反演等綜合確定。

Geo-Slope/W程序中采用的滑坡穩(wěn)定性計算方法是極限平衡法，分別采用了ordinary法、Bishop法、M-P法三種方法計算滑坡的穩(wěn)定性，計算剖面采用主剖面(圖2)，計算結(jié)果見表1和圖10。

表1 潛在滑坡穩(wěn)定性計算結(jié)果

從圖10可以看出，隨著庫水位的升高，滑坡的穩(wěn)定性逐漸降低，穩(wěn)定性系數(shù)由1.105下降到1.032，下降幅度達(dá)到了6.6%，說明庫水位的升高對該滑坡影響很大。由此推測：隨庫水位增高，滑坡的變形破壞過程可能加快。

4 結(jié)論

(1) 該變傾角順層滑坡的形成演化有別于平直的順層滑坡，其形成演化過程更為復(fù)雜。

圖10 靜水位工況下滑坡穩(wěn)定性系數(shù)變化圖

Fig.10 Change of stability coefficients under the condition of static level

(2) 該滑坡形成演化過程可分為4個階段：原始階段、滑移階段、彎曲階段、剪出階段，因此該滑坡的形成機(jī)制為滑移-彎曲-剪出型。目前該滑坡處于彎曲階段向剪出階段過渡期間。

(3) 該滑坡在目前處于蠕滑階段，應(yīng)對該滑坡予以足夠的重視。

[1] 朱冬林，任光明，聶德新，等.庫水位變化下對水庫滑坡穩(wěn)定性影響的預(yù)測 [J].水文地質(zhì)工程地質(zhì)，2002,29(3)：6-9.

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[7] 張青宇. 三峽庫區(qū)典型順層岸坡變形破壞機(jī)制及穩(wěn)定性研究[D].成都：成都理工大學(xué)，2011.

[8] 張倬元，王士天，王蘭生，等.工程地質(zhì)學(xué)分析原理[M].北京:地質(zhì)出版社，1994.

EVOLUTION AND STABILITY OF THE STRATUM-PARALLELED LANDSLIDE WITH VARIABLE DIP ANGLES ON THE THREE GORGES RESERVOIR

ZHANG Qing-yu1,SHEN Jun-hui2,CHEN Wen-zhi3

(1.Chengdu Hydropower Survey and Design Institute of Hydrochina, Chengdu 610072,China;2.State Key Laboratory of geo-hazard prevention and environmental geology,Chengdu University, Chengdu 610059,China;3.The Ninth Hydropower Detachment of China Armed Police Force, Chengdu 611130,China)

Bedding slopes of variable inclination are widely distributed in the Three Gorges Reservoir area, with large or medium sized landslides occurring often. The evolution process of one such landslide is divided into early phase, slip phase, bending stage and cut stage. And its stability is calculated with the use of the Geo-slope software. The calculations show it is stable under the condition of 145m and 156m, less stable under the condition of 175 m.

variable inclination; bedding landslide; formation and evolution; stability

1006-4362(2014)01-0094-04

2013-08-20 改回日期： 2013-11-22

P642.22;TU457

A

張青宇(1982- )，男，吉林省雙遼市人，碩士，從事水電站工程地質(zhì)勘測工作。