某庫(kù)岸邊坡穩(wěn)定性影響因素及邊坡變形破裂機(jī)制分析

吳浩

【摘 要】本文以西部某庫(kù)岸邊坡為例對(duì)地震誘發(fā)滑坡的不穩(wěn)定性影響因素進(jìn)行分析，結(jié)果表明邊坡在經(jīng)歷Ms6.1級(jí)和Ms5.8級(jí)地震后，邊坡失穩(wěn)進(jìn)入活躍變形階段，邊坡危險(xiǎn)性較高。邊坡變形破壞模式為滑移-拉裂。

【關(guān)鍵詞】滑坡；穩(wěn)定性；地震；滑移-拉裂

0 引言

地震誘發(fā)邊坡失穩(wěn)破壞是一種常見(jiàn)的地震次生災(zāi)害。我國(guó)山區(qū)地形地貌條件復(fù)雜，且這些地區(qū)大部分位于地震高發(fā)區(qū)，存在許多地震誘發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害問(wèn)題[1]，每一次強(qiáng)烈地震都會(huì)引發(fā)大面積的滑坡，給我國(guó)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)、人民的生命財(cái)產(chǎn)帶來(lái)巨大的損失。因此對(duì)地震誘發(fā)滑坡進(jìn)行研究具有十分重要的意義。

1 滑坡區(qū)工程地質(zhì)條件

庫(kù)區(qū)位于盆地凹陷帶東部的新生代隆起地區(qū)，測(cè)區(qū)上游發(fā)育呈NW向展布的短軸背斜，背斜兩翼巖層產(chǎn)狀基本對(duì)稱(chēng)，分別傾向上游與下游，一般傾角15°左右，在壩區(qū)變陡為25°左右。區(qū)內(nèi)玉門(mén)組礫巖中斷層較發(fā)育，以逆斷層為主，規(guī)模均不大，充填物均為碎屑巖及糜棱巖，斷裂面上擦痕明顯，裂面光滑，斷層帶中充填物呈鈣質(zhì)膠結(jié)。斷層多為壓扭性，與河流近于正交。受構(gòu)造運(yùn)動(dòng)影響，粉砂質(zhì)粘土巖中NNW與NNE向陡傾角節(jié)理非常發(fā)育，結(jié)構(gòu)面間距距10～15cm左右。區(qū)內(nèi)新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)較為顯著，根據(jù)《中國(guó)地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖》（GBl8306—2001），可知該區(qū)地震動(dòng)峰值加速度為0.15g，地震動(dòng)反映譜特征周?chē)?.45s，相應(yīng)地震基本烈度為Ⅶ度。

2 滑坡體概況

研究區(qū)滑坡體具有明顯的滑坡邊界，坡體后緣環(huán)狀成群的拉裂縫和側(cè)邊沖溝為滑坡邊界（見(jiàn)圖1）。其中，1號(hào)滑坡體垂直高度76.5m，斜長(zhǎng)159m，平均橫向?qū)挾?35m。在坡體后緣帶寬3～4m范圍內(nèi)存在4條拉裂縫，每條裂縫張開(kāi)寬度3～5cm，最寬8cm，垂直位距1～2cm。2號(hào)滑坡體垂直高度85m，斜長(zhǎng)230m，平均橫向?qū)挾?15m。在坡體后緣帶寬5m范圍內(nèi)拉裂縫，每條裂縫張開(kāi)寬度5～8cm，最寬25cm，垂直位距3～5cm。

圖1 右岸滑坡體全貌

3 邊坡穩(wěn)定性影響因素分析

震后兩年觀(guān)測(cè)期內(nèi)1#滑坡體最大水平位移量8cm，最大垂直沉降量2cm；2#滑坡體最大水平位移量25cm，最大垂直沉降量5cm，其水平和垂直變形位移方向基本與滑坡走滑方向一致，局部因地形因素和存在次級(jí)滑面而方向略有分散。

3.1 較軟弱基巖

庫(kù)區(qū)較軟弱基巖是邊坡變形的重要內(nèi)因之一。經(jīng)第三系（N2）淺磚紅色粉砂質(zhì)粘土巖干燥狀態(tài)下的單軸抗壓強(qiáng)度為21.8～24.1MPa左右，飽和狀態(tài)下僅2.0～2.3MPa左右，且具遇水崩解性，抗剪強(qiáng)度指標(biāo)也較低。因此，即使在巖層傾角對(duì)邊坡穩(wěn)定有利（傾向坡里）的條件下，也會(huì)形成切層滑面，尤其在基巖風(fēng)化帶或構(gòu)造破碎帶等軟弱結(jié)構(gòu)面上容易形成滑面。

3.2 邊坡高陡及高臨空條件

庫(kù)水長(zhǎng)期浸泡臨岸基巖，導(dǎo)致基巖抗壓強(qiáng)度和抗剪強(qiáng)度降低，同時(shí)庫(kù)水位波動(dòng)時(shí)的動(dòng)水壓力等都導(dǎo)致邊坡穩(wěn)定性進(jìn)一步惡化。根據(jù)調(diào)查、勘探，庫(kù)水位以上的山體中雖無(wú)地下水活動(dòng)，但大氣降水仍通過(guò)覆蓋層下滲至基巖體中，使滑帶巖體軟化，強(qiáng)度降低。

水庫(kù)岸坡坡腳受水庫(kù)浪蝕淘刷、浸泡，水位升降等作用影響，臨岸松散的人工堆積物和塊（夾礫）碎石土，逐漸涌向庫(kù)底，引起岸邊不斷坍塌，造成坡腳處近20米的臨空面條件。庫(kù)水位以下土體處于飽狀態(tài)，僅能維持自身穩(wěn)定，不能為邊坡的穩(wěn)定提供抗滑支撐能力。庫(kù)岸坍塌、坡腳高臨空，導(dǎo)致坡腳處抗滑支撐能力喪失，使邊坡原有穩(wěn)定平衡條件被打破，引起邊坡應(yīng)力重分布，使岸坡向著不穩(wěn)定的方向發(fā)展。

3.3 地震作用

地震是導(dǎo)致滑坡變形的觸發(fā)因素，地震荷載累積效應(yīng)作用使坡體中超靜孔隙水壓力的增大、有效應(yīng)力的降低，從而降低土體的抗剪強(qiáng)度，觸發(fā)效引發(fā)邊坡中的軟弱層觸變軟化，同時(shí)，地震慣性力的作用能夠?qū)е峦翂毫υ龃?，改變土體原有應(yīng)力狀態(tài)[2]。在地震橫波作用下，坡體水平方向產(chǎn)生相對(duì)位移，并且相對(duì)位移的峰值響應(yīng)隨斜坡高度增加而增加，在地震縱波作用下能夠使坡體在垂直方向產(chǎn)生不可逆體積變形。

震后出現(xiàn)的滑坡形跡與特征，預(yù)示著兩個(gè)滑坡體己經(jīng)進(jìn)入活躍變形階段，邊坡危險(xiǎn)性較高[3]，隨著穩(wěn)定條件的進(jìn)一步惡化，將發(fā)生較大規(guī)模的滑坡，從而造成巨大的損失。

4 邊坡變形破裂機(jī)制分析

在長(zhǎng)期水動(dòng)力作用下兩滑坡前緣不斷坍塌，形成高臨空剪出口，使坡體前緣抗滑力喪失，導(dǎo)致坡體整體穩(wěn)定性降低，在地震觸發(fā)作用下坡體下部沿下伏軟弱面（滑面）向臨空方向滑移。坡體下部滑移導(dǎo)致坡體上部抗滑力降低同時(shí)坡體下部對(duì)坡體上部存在一定的拉應(yīng)力，使坡體整體滑動(dòng)，在后緣形成拉裂縫。結(jié)合邊坡形態(tài)與基巖結(jié)構(gòu)面組合分析，滑坡前緣不存在反彎段（即阻滑段），滑動(dòng)面是近直線(xiàn)型。綜上，兩個(gè)滑坡的變形破裂機(jī)制為滑移-拉裂[4]。

5 結(jié)論與建議

在地震觸發(fā)作用下坡體穩(wěn)定性降低進(jìn)入活躍期開(kāi)始滑動(dòng)，分析可知這兩個(gè)滑坡的變形破壞模式為滑移-拉裂。

分析可知該水庫(kù)右岸邊坡不穩(wěn)定，對(duì)水庫(kù)工程造成潛在危害?；瑒?dòng)面與后緣拉裂縫相連通，降水不僅能使滑動(dòng)面強(qiáng)度降低，還有可能使坡體中裂縫充水，進(jìn)一步促進(jìn)坡體變形的發(fā)展。因此，建議在坡體表面尤其是后緣做好地表水截排措施，預(yù)防地表水入滲使坡體滑動(dòng)。同時(shí)，在坡體前緣應(yīng)采取必要的支擋保護(hù)措施，防止坡腳處的進(jìn)一步坍塌。

【參考文獻(xiàn)】

（上接第312頁(yè)）[1]鮑葉靜，高孟潭，姜慧.地震誘發(fā)滑坡的概率分析[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2005（01）：66-70.

[2]侯超群，王曉謀，石恒俊.地震對(duì)邊坡穩(wěn)定性影響分析[J].路基工程，2008（06）：187-188.

[3]陳曉利，冉洪流，王明明.潛在地震滑坡危險(xiǎn)區(qū)區(qū)劃方法[J].地球物理學(xué)報(bào)，2012（04）：1269-1277.

[4]張倬元，王士天，王蘭生，等.工程地質(zhì)分析原理[M].北京：地質(zhì)出版社，2009：287-288.

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