三峽庫區(qū)杉樹槽滑坡地質(zhì)特征與成因機制分析

王 鳴 易 武

（1.三峽大學(xué) 土木與建筑學(xué)院，湖北宜昌 443002；2湖北長江三峽滑坡國家野外科學(xué)觀測研究站，湖北宜昌

443002；3.三峽地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害與生態(tài)環(huán)境湖北省協(xié)同創(chuàng)新中心，湖北 宜昌 443002）

2014年9月2日13時19分，位于長江一級支流 青干河支流鑼鼓洞河左岸的杉樹槽發(fā)生重大巖體滑坡.初步估算，滑坡體總面積3萬m2，估計總方量約80萬m3.滑坡地點位于秭歸縣沙鎮(zhèn)溪鎮(zhèn)三星店村2組、3組交界處，距離青干河河口約5.15km，滑坡導(dǎo)致G348國道約200m損毀中斷，大嶺電站3棟房屋被掩埋，損毀柑橘園約60畝，損毀鎮(zhèn)村公路2條450m，16個村（居委會）133個供電臺區(qū)全部停止供電，緊急轉(zhuǎn)移撤離沙鎮(zhèn)溪初級中學(xué)師生、當?shù)卮迕?、電站職工家屬共?53人，估算直接經(jīng)濟損失3 220萬元.本文是結(jié)合實地考察走訪所見，對滑坡地質(zhì)特征及其成因機制進行分析，可以為勘察、預(yù)測其他類似滑坡提供參考.

1 滑坡區(qū)域自然條件及地質(zhì)特征

1.1 自然條件

滑坡區(qū)域地處亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，氣候溫和濕潤、雨量充沛、四季分明，多年平均氣溫17～19℃，多年平均降雨量1 493.2mm.降雨具時段和頻度相對集中的特點，雨季多暴雨，一日最大降雨量達358mm.年降雨量由南向北、從低到高，逐漸增多，一般年降雨量950～1 590mm.降雨日數(shù)與降雨量分布基本一致，大部分地區(qū)為120～159d，個別高山地區(qū)達200d以上.降雨主要集中在4～10月，月平均降雨量150～457.6mm，多暴雨，最大日降雨量358.0mm；日降雨量達50～100mm的暴雨4～10月均有發(fā)生，100mm以上的暴雨主要集中在6、7月，年平均頻次3～4次.

滑坡前緣為長江二級支流鑼鼓洞河，在沙鎮(zhèn)溪鎮(zhèn)陜西營匯入青干河，全長約5km，流量季節(jié)性明顯，年平均流量約8m3／s.

1.2 地形地貌

滑坡區(qū)為一順向斜坡，斜坡走向北東8°～10°，傾向鑼鼓洞河，斜坡頂部高程450～500m，斜坡前緣直抵鑼鼓洞河河床，河床高程約140m.斜坡總體平直完整，一般坡度18°～21°，前部較陡，約為30°.

滑坡區(qū)域南側(cè)為山脊，該山脊平面形態(tài)呈近三角形，兩側(cè)為陡崖，由山脊往南北兩側(cè)分別是大嶺西南滑坡和杉樹槽滑坡，由陡轉(zhuǎn)緩，杉樹槽滑坡就處在該山脊往北東方向的陡緩交界處.杉樹槽滑坡南側(cè)陡崖走向108°，崖頂高程280m，長224m，區(qū)內(nèi)沖溝一般發(fā)育，滑坡區(qū)前緣為陡崖，基巖大面積出露，使滑坡具備兩面臨空的條件.

1.3 地層巖性

滑坡區(qū)主要出露侏羅系下統(tǒng)聶家山組（J1－2n）地層，第四系主要為殘坡積物（Qdl＋el）以及沖洪積物（Qal＋pl）.第四系殘坡積物主要為粉質(zhì)粘土夾碎塊石，局部含卵石及少量粗中砂，多分布于高程175m以下，厚度為1～5m.聶家山組（J1－2n）地層主要為灰綠色長石石英砂巖，泥質(zhì)粉砂巖.

1.4 水文與地質(zhì)構(gòu)造

滑坡區(qū)位于秭歸向斜北翼，杉樹槽滑坡部位為單斜構(gòu)造，順向坡，巖層產(chǎn)狀為122°∠18°，據(jù)調(diào)查，滑坡區(qū)地層軟硬相間，層間剪切帶發(fā)育，裂隙較發(fā)育，這對滑坡體的滑動起著重要的控制作用.

滑坡區(qū)水文條件簡單，地下水主要為孔隙水、裂隙水，孔隙水主要存在于第四系松散介質(zhì)中，接受大氣降雨補給，多屬于上層滯水，孔隙水向深部滲透，補給基巖裂隙水，裂隙水存在于基巖裂隙中，受大氣降雨以及上層孔隙水的補給.

2 滑坡成因機制分析

滑坡的發(fā)生往往是多種因素綜合作用的結(jié)果，這既有外部誘發(fā)因素，又有內(nèi)部的自身因素.

2.1 自身因素

1）地貌條件

滑坡發(fā)生于兩面臨空的斜坡部位，斜坡北東方向綿延較長外，西南側(cè)為一陡崖，因其切割斜坡，以致西南方向無側(cè)向約束，南側(cè)為鑼鼓洞河，這為滑坡的發(fā)生提供了有利地形，并且該地形在降雨時，易導(dǎo)致地面徑流沿陡崖處匯水，源源不斷補給滑坡地下水，其平面地形圖如圖1所示.

圖1 杉樹槽滑坡地質(zhì)示意圖

2）地層巖性

滑坡基巖地層為侏羅系下統(tǒng)聶家山組（J1－2n）地層，主要為灰綠色粉細砂巖夾泥巖，呈軟硬相間分布，砂巖層較厚，泥巖層較薄，易風(fēng)化且遇水軟化.

3）構(gòu)造條件

杉樹槽滑坡部位為單斜構(gòu)造，順向坡，巖層產(chǎn)狀為122°∠18°，整體傾向鑼鼓洞河，前緣以及西南側(cè)為陡崖，經(jīng)實地走訪調(diào)查測得若干組節(jié)理裂隙，繪制節(jié)理玫瑰花圖如圖3所示.

圖2 杉樹槽滑坡滑動后右側(cè)滑壁（鏡頭方向284°）

圖3 節(jié)理玫瑰花圖

巖質(zhì)邊坡的變形和破壞主要受巖體中發(fā)育的各類結(jié)構(gòu)面所控制，其穩(wěn)定性與各組結(jié)構(gòu)面的組合關(guān)系、組合切割體與邊坡的相對關(guān)系密切相關(guān)，因此利用極射赤平投影方法對各組結(jié)構(gòu)面與邊坡組合切割關(guān)系進行分析.結(jié)合現(xiàn)場調(diào)查以及節(jié)理玫瑰花圖（圖3）可知滑坡區(qū)域有3組主要節(jié)理：192°∠74°：32°∠80°：134°∠44°，其中坡面產(chǎn)狀為100°∠20°，滑坡的滑動方向為102°.繪制赤平投影圖如圖4所示.

圖4 邊坡以及節(jié)理面的赤平投影圖

3組主要節(jié)理J1、J2、J3以及邊坡的切割關(guān)系由圖4可見，其中，在赤平投影圖中兩組節(jié)理相交的組合交線（如上圖Om1、Om2、Om3）可以反映組合切割體的空間狀況，以及與邊坡的關(guān)系.由圖4可知，3組主要節(jié)理J1、J2、J3兩兩相交得到的組合交線Om1、Om2、Om3均落于邊坡投影弧一側(cè)，說明組合交線的傾向與邊坡傾向相一致，而且組合交點m1、m2、m3均落在自然邊坡坡度范圍的小圓內(nèi)部，說明組合交線傾角大于自然邊坡傾角，因此，該切割體處于不穩(wěn)定狀態(tài).其示意圖如圖5所示.

圖5 組合交線與邊坡示意圖

由上述可知，該邊坡的構(gòu)造條件非常有利于杉樹槽滑坡的滑動.

2.2 誘發(fā)因素

滑坡發(fā)生的誘發(fā)因素有很多，但是結(jié)合現(xiàn)場調(diào)查認為對于杉樹槽滑坡可能的誘發(fā)因素為三峽水庫蓄水和持續(xù)強降雨，為便于分析，現(xiàn)將秭歸縣沙鎮(zhèn)溪鎮(zhèn)2014年8月1日至滑坡發(fā)生時的9月2日期間降雨以及庫水位數(shù)據(jù)表示如圖6所示.

圖6 沙鎮(zhèn)溪鎮(zhèn)降雨及庫水位信息

由上圖可知，滑坡發(fā)生時（2014年9月2日）庫水位正處于上升階段，即從8月27日～9月2日的7d時間上升了8m，平均1.1m／d.其次，從8月27日～9月2日沙鎮(zhèn)溪鎮(zhèn)發(fā)生持續(xù)強降雨，其中9月2日，即滑坡發(fā)生當天降雨量達到96.5mm，屬于暴雨等級.

由于缺少專業(yè)的監(jiān)測資料，只能通過調(diào)查走訪獲取相關(guān)信息，得知自三峽水庫蓄水以來，在庫水波動情況下杉樹槽滑坡并未出現(xiàn)變形跡象，滑坡發(fā)生后經(jīng)現(xiàn)場調(diào)查，發(fā)現(xiàn)滑坡后緣基巖裂隙水流滲出，并且其后緣右側(cè)公路在降雨時可匯聚地表水流，同樣，由于滑坡區(qū)地形地貌的特征有利于匯聚地表水流，而且滑坡區(qū)節(jié)理裂隙發(fā)育，地表水不斷補給裂隙水，隨著裂隙水的不斷入滲，軟弱巖層持續(xù)被軟化，在發(fā)生持續(xù)暴雨時，基巖裂隙水趨于飽和，形成巨大靜水壓力，滑坡隨之發(fā)生，因此降雨是滑坡發(fā)生的主要誘因.

2.3 滑坡機制分析

杉樹槽滑坡具有“推移式”滑動的力學(xué)性質(zhì)與特征，這點可以從以下幾點得到證實：

圖7 滑帶及滑坡區(qū)后緣裂隙水

1）滑坡變形開始于坡體后緣，在滑坡發(fā)生后，據(jù)三峽晚報（宜昌）對沙鎮(zhèn)溪鎮(zhèn)三星店村村民、滑坡監(jiān)測員，以及滑坡前緣大嶺電站工人的采訪記錄得知，滑坡發(fā)生前一小時，坡頂即有落石滾動的聲響，滑坡體中部公路出現(xiàn)鼓包.由此可以推測，滑坡變形最早發(fā)生于滑體后緣，而后逐漸向下傳遞.

2）據(jù)目擊者回憶稱，滑坡發(fā)生時速度非?？欤熬壌髱X電站瞬間被吞噬，而“牽引式”滑坡難以形成高速滑動，“推移式”滑坡變形由后緣開始，最終形成整體滑動，其巨大的“高位勢能”導(dǎo)致高速滑動.

3）滑坡的動力主要來源于滑體中后部的推動，由于持續(xù)強降雨，已有軟弱層面被進一步軟化，后緣裂隙水形成壓力柱，上部巖體的下滑力超過阻滑力，后緣拉裂面一旦出現(xiàn)，滑坡迅速滑動.

3 結(jié) 語

1）杉樹槽滑坡的最終發(fā)生是多種因素共同作用的結(jié)果：兩面臨空的地形、利于地表水匯聚的坡面形態(tài)，軟弱相間的巖層，以及有利的地質(zhì)構(gòu)造條件，這些都是導(dǎo)致滑坡發(fā)生的內(nèi)在因素，而持續(xù)的強降雨才是導(dǎo)致滑坡發(fā)生的最根本的因素.

2）從滑坡發(fā)生前的變形特征及其“高速滑動”狀態(tài)、滑坡的主要動力來源來看，杉樹槽滑坡屬于“推移式”滑坡.

3）杉樹槽滑坡發(fā)生之后，由于產(chǎn)生了新的臨空面，對周邊巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性將有較大影響，應(yīng)加強監(jiān)測，避免二次災(zāi)害.

4）杉樹槽屬于巖質(zhì)順層滑坡，該滑坡類型具有難識別、難預(yù)測以及突發(fā)性等特點，因此，應(yīng)積極重視開展對巖質(zhì)順層滑坡的監(jiān)測預(yù)警研究，同時也要完善群測群防系統(tǒng)，這在杉樹槽滑坡事件中發(fā)揮了非常重要的作用.

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