重慶瀼渡場北崩滑體變形特征及成因分析

高伊航，劉之葵，唐克靜，高幼龍

(1.桂林理工大學(xué)土木與建筑工程學(xué)院，廣西桂林 541000;2.中國地質(zhì)調(diào)查局水文地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)調(diào)查中心，河北保定 071051)

三峽庫區(qū)橫跨川鄂褶皺帶中段和川東弧形褶皺帶東段［1］，是滑坡災(zāi)害的易發(fā)區(qū)和重災(zāi)區(qū)［2］。重慶瀼渡場北崩滑體為國家重大工程專項——三峽庫區(qū)地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警工程之二期專業(yè)監(jiān)測項目［3～4］。研究該崩滑體的特征及成因，對于保護庫區(qū)居民生命財產(chǎn)安全和保證庫區(qū)航道安全運營具有重要意義［5］。

1 崩滑區(qū)基本地質(zhì)特征

瀼渡場北崩滑體地處川東褶皺束萬縣復(fù)向斜的軸部及兩翼，北臨鐵峰山背斜，南臨方斗山背斜及龍駒壩背斜，褶皺走向北東，褶皺形態(tài)為梳狀高背斜和寬闊平緩向斜相間，構(gòu)造為隔擋式。地貌形態(tài)主要為條狀山，地形坡度一般在30°～40°。出露地層主要為侏羅系中統(tǒng)沙溪廟組以及不同成因類型的第四系松散堆積層。

瀼渡場北崩滑體發(fā)育于侏羅系中統(tǒng)沙溪廟組紫紅色砂巖夾泥巖組成的平緩逆向斜坡中，組成滑體的紫紅色泥巖和砂巖富含伊利石、蒙脫石等成分，整體強度低，吸水崩解性和抗風化能力較差，只要受力條件稍有改變，其強度會迅速變軟。崩滑體前緣直接接受長江的沖刷和侵蝕，后緣為砂巖陡崖。該滑坡平面呈帶狀南北東向展布(圖1)，剖面形態(tài)為凹形(圖2)。滑體呈中緩坡，分布高程165～340m，縱長約210m，前緣寬1200m，滑體平均厚度約15m，面積近25.6×104m2，體積約380×104m3。滑體主要由松散的崩塌堆積物質(zhì)組成，由上至下分別為含碎塊石粉質(zhì)粘土、砂質(zhì)泥巖、含碎石、角礫粉質(zhì)粘土，透水性好?；瑤榛w上部第四系崩塌堆積層與下部基巖的接觸面，傾向160°，傾角20°?；矠橘_系中統(tǒng)沙溪廟組(J2s)紫紅色砂巖及泥巖，巖層產(chǎn)狀 320°∠15°。

崩滑區(qū)地表水系為長江水，淹沒滑坡至135m，最高水位受三峽水庫蓄水控制。地下水主要由大氣降水補給，順斜坡向長江排泄。地下水類型主要為松散巖類孔隙水及基巖風化裂隙水。

圖1 瀼渡場北崩滑體監(jiān)測系統(tǒng)平面布置圖Fig．1 Northern Rangduchang landslide monitoring system layout plan

圖2 瀼渡場北崩滑體I—I’剖面圖Fig．2 Cross section of the Northern Rangduchang landslide

2 崩滑體監(jiān)測變形特征

2．1 監(jiān)測方案

瀼渡場崩滑體受降雨及庫水位變化影響于2007年7月、2009年5月至8月、2010年8月至9月、2012年4～5月發(fā)生較大變形，顯示出周期性變形的特點。崩滑體具有地表及深部變形的特征，由此在崩滑體兩條縱剖面沿主滑線Ι-Ι’、Ⅱ-Ⅱ’布設(shè)深部位移監(jiān)測鉆孔4 個，分別為 WZ-101、WZ-102、WZ-103、WZ-104，基本情況見表1，在孔口設(shè)立GPS地表位移監(jiān)測點4個，分別為 WZ-101、WZ-102、WZ-103、WZ-104，GPS 監(jiān)測基準點2個，分別為WZ-001、WZ-002，形成2縱2橫4條監(jiān)測剖面(圖1)。

表1 渡場北崩滑體鉆孔監(jiān)測基本情況統(tǒng)計Table 1 Statistics of monitoring drilling

2．2 宏觀變形特征

該滑坡自1982年初次出現(xiàn)變形以來，歷年來均在發(fā)生變形。1992年由持續(xù)強降雨引發(fā)的坡體變形致使地面出現(xiàn)裂縫，多處居民住房變形開裂，此后每年均有一定的變形;2003年6月，三峽水庫135m蓄水后變形加劇;2007年7～9月，崩滑體前緣出現(xiàn)房屋集中開裂、池塘漏水等變形跡象。2012年4～5月，崩滑體產(chǎn)生較大變形，滑體前緣出現(xiàn)多條拉張裂隙，連續(xù)性較差。

2．3 地表位移監(jiān)測分析

瀼渡場北崩滑體東側(cè)下部縱剖面上的WZ-101監(jiān)測點變形呈明顯的階躍式(圖3)，表明影響因素具有周期性變化規(guī)律，與持續(xù)強降雨和庫水位變化密切相關(guān)，水平累積位移量為429.4mm，其中2007年7月、2009年6月、2010年9月和2012年5月其地表位移速率 分 別 為 每 月 18.9mm、21.3mm、34.9mm、64.65mm。崩滑體東側(cè)上部的WZ-102監(jiān)測點變形趨勢十分明顯，水平累積位移達275.6mm。WZ-103監(jiān)測點僅在2012年4～5月發(fā)生較大變形，其余時間均處于緩慢變形狀態(tài)，水平累積位移量為87.8mm。

圖3 瀼渡場北崩滑體水平方向累積位移-時間曲線圖Fig．3 Curve of accumulative horizontal displacement vs time of the northern Rangduchang landslide

2．4 深部位移監(jiān)測分析

(1)WZ-101鉆孔位于崩滑體的東側(cè)下部，滑坡主滑移面埋深為34.9m(圖4)，位置為上部松動巖土與下部砂質(zhì)泥巖的接觸面。該鉆孔由于超出其測試量程，已于實施監(jiān)測兩年后被停止，報廢時累積位移量為34.25mm。

圖4 WZ-101鉆孔位移隨深度變化曲線Fig．4 Displacement with depth in the WZ-101 borehole

(2)WZ-102鉆孔位于崩滑體的東側(cè)上部。在51.0～52.5m測試深度有明顯的位移變形，且變形趨勢比較明顯，結(jié)合圖5分析認為:該孔變形發(fā)生于紫紅色含碎石、角礫粉質(zhì)粘土與砂質(zhì)泥巖的接觸面上，在48.6m和51.8m處分別存在一滑面，而該孔的最終測試深度為52.50m，考慮到測斜管出露地表的高度，最終確定52.50m深度點恰為滑移帶深度，造成該點不能作為最終的參照點。

圖5 WZ-102鉆孔位移隨深度變化曲線Fig．5 Displacement with depth in the WZ-102 borehole

(3)WZ-103鉆孔位于崩滑體的西側(cè)下部，由于測試深度未能到達滑移面位置，各深度無明顯位移特征，故未做分析。

(4)WZ-104鉆孔位于崩滑體的西側(cè)上部，滑移帶深度為8.5m(圖6)，位置為上部松散覆蓋層與下伏基巖的接觸面。該鉆孔滑帶位移變形量明顯，特別是在每年雨季，滑帶位置的時間位移曲線都存在較明顯的變陡區(qū)(圖7)。

綜上所述鉆孔位移隨深度變化曲線表明:瀼渡場北崩滑體存在較為明顯的滑動面(帶)，且滑帶埋深依次為:34.9m(WZ-101)、52.5m(WZ-102)、8.5m(WZ-104)。從鉆孔的地質(zhì)柱狀圖可知，其滑動面均出現(xiàn)在崩坡積層與基巖交界面上。

3 瀼渡場北崩滑體變形成因分析

瀼渡場北崩滑體位于長江北岸斜坡上，其變形主要受持續(xù)強降雨和庫水位變化聯(lián)合作用影響。

3．1 降雨對崩滑體穩(wěn)定性的影響

圖6 WZ-104鉆孔位移隨深度變化曲線Fig．6 Displacement with depth in the WZ-104 borehole

圖7 WZ-104鉆孔深部累積位移量Fig．7 Accumulated displacement at depth in WZ-104 borehole

降雨是該滑體地表水、地下水的補給源，是誘發(fā)瀼渡場北崩滑體變形的主要外在因素。由圖8可以看出崩滑體的位移變化與降雨量的大小和降雨持續(xù)時間的長短有密切的關(guān)系。2007、2009、2010、2012年當?shù)赜昙?一般為每年5～9月)降雨量比以往偏豐，其中2007年7月、2009年5～8月、2010年8～9月和2012年4～5月滑坡區(qū)強降水頻繁。此時，累積位移曲線表現(xiàn)出明顯的上升趨勢，但略滯后一些，變形幅度分別為:WZ-101 為 25.4，9.0，35.9，129.3mm/Month，WZ-102 為19.3，7.4，14.0，127.9mm/Month。2008 年也出現(xiàn)強降雨天氣，但此時崩滑體累積位移曲線仍比較平緩，其主要原因是2008年降水量較大，但持續(xù)時間都相對較短且間隔時間較長，使得崩滑體有充足的時間排泄入滲的雨水，故其對崩滑體的穩(wěn)定性影響較小。上述內(nèi)容表明降雨量大小和其持時與滑坡的發(fā)生，二者在頻次及時間上具有較好的一致性和略滯后性。

圖8 瀼渡場北崩滑體水平方向累積量與月降雨量關(guān)系Fig．8 Horizontal accumulative displacement with monthly rainfall in the Northern Rangduchang Landslide

3．2 庫水位變化對崩滑體穩(wěn)定性的影響

庫水位的變化也是導(dǎo)致瀼渡場北崩滑體失穩(wěn)的一個重要因素。根據(jù)庫水位調(diào)度資料可知，三峽水庫于2006年9月中旬開始蓄水。隨著水位的升高，瀼渡場北崩滑體監(jiān)測點位移值在開始階段并未發(fā)生較大的變動，其累積位移量變化曲線較平緩，說明在蓄水初期庫水位上升對滑坡位移的影響較微弱。

2007年2～6月庫水位從155.3m降至144m，降幅11.3m;9月24號至10月庫水位從144.8m上升至155.8m，上升幅度達11m;2012年4月至5月庫水位從164m下降至152.9m，降幅11.1m。并且2007年4月至10月和2012年4月至5月崩滑區(qū)出現(xiàn)持續(xù)強降雨天氣，總降水量分別為986.8mm和364mm。從圖9可以看出，WZ-101監(jiān)測點自2007年5月開始水平累積位移量呈現(xiàn)緩慢上升的趨勢，7月份開始位移量從60mm陡增，至12月份才趨于平穩(wěn)，此時的位移量達到150mm;2011年11月至2012年3月WZ-101水平累積位移量變化曲線較平緩，而從4月開始位移量從296mm陡增至425.3mm，說明庫水位的大幅升降與持續(xù)強降雨聯(lián)合作用對滑坡的位移發(fā)展有很大的促進作用，是影響滑坡穩(wěn)定性極其重要的因素。

2008年9月至2009年6月，WZ-101監(jiān)測點水平累積位移量有小幅增長，在此時間段內(nèi)雖然庫水位變化經(jīng)歷了一個周期的變化，但此時段內(nèi)的強降雨天氣持續(xù)時間很短，對滑坡位移的發(fā)展影響較小。2009年6月至11月和2010年5月至9月，WZ-101監(jiān)測點位移量又出現(xiàn)較大幅度增長，此時的庫水位調(diào)度方式為下降，而且強降雨天氣時有出現(xiàn)且持續(xù)時間較長，說明庫水位的調(diào)度和強降雨天氣對于滑坡位移變化有一定的滯后效應(yīng)。

圖9 瀼渡場北崩滑體水平方向累積量與庫水位變化Fig．9 WZ-101 Drilling Horizontal cumulative displacement with the water level of the reservoir in the Northern Rangduchang

對于WZ-102監(jiān)測點來說，其位移變化段較WZ-101監(jiān)測點整體向后推移了一段時間，出現(xiàn)這種現(xiàn)象的主要原因是由于WZ-102監(jiān)測點位于崩滑體東側(cè)上部，而WZ-101監(jiān)測點位于崩滑體東側(cè)下部，其對庫水位升降變化較WZ-102監(jiān)測點更為敏感，所以WZ-102監(jiān)測點水平累積位移顯現(xiàn)出整體略滯后的特點。

綜合以上對崩滑體S-T曲線的分析可知，崩滑體水平位移變化的主要影響因素是庫水位變動和降雨強度及其持續(xù)時間的綜合作用，并且位移發(fā)生變化的時間與監(jiān)測點位置也有一定的關(guān)系。

4 結(jié)論

(1)瀼渡場北崩滑體發(fā)育于侏羅系中統(tǒng)沙溪廟組紫紅色砂巖組成的平緩逆向斜坡中。滑體主要由松散的崩塌堆積物質(zhì)組成，透水性好。主滑帶為滑體上部第四系崩塌堆積層與下部基巖的接觸面。

(2)從滑坡監(jiān)測系統(tǒng)有效性的角度來看，該滑坡監(jiān)測布置的深部位移監(jiān)測鉆孔和地表位移GPS監(jiān)測均發(fā)揮了一定的作用，尤其是WZ-101深部位移監(jiān)測孔和WZ-101、WZ-102地表位移監(jiān)測點有效地反映了崩滑體的變形破壞特征為:滑體沿堆積層和基巖接觸面滑動;滑體不同位置的變形速率和累積位移量存在差異性。

(3)監(jiān)測結(jié)果反映了瀼渡場北崩滑體位移發(fā)生變化的時間存在季節(jié)性和空間性，即變形主要集中在汛期雨季，枯水期旱季變形較小;滑坡后緣位移發(fā)生的時間較前緣略顯滯后性。

(4)瀼渡場北崩滑體發(fā)生變形破壞的內(nèi)因是崩滑區(qū)環(huán)境地質(zhì)條件和自身特點，主要包括崩滑區(qū)的地質(zhì)構(gòu)造、地形地貌與崩滑體物質(zhì)結(jié)構(gòu)等;崩滑體發(fā)生變形破壞的外因是降雨和庫水位變化的聯(lián)合作用。

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