三峽庫區(qū)藕塘滑坡變形失穩(wěn)機制研究*

代貞偉　殷躍平　魏云杰　呂　韜　羅建華　姚　望

(①長安大學地質工程與測繪學院　西安　710054) (②中國地質環(huán)境監(jiān)測院　北京　100081) (③重慶市地質礦產(chǎn)勘查開發(fā)局南江水文地質工程地質隊　重慶　401121)

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三峽庫區(qū)藕塘滑坡變形失穩(wěn)機制研究*

代貞偉①殷躍平②魏云杰②呂韜③羅建華③姚望③

(①長安大學地質工程與測繪學院西安710054) (②中國地質環(huán)境監(jiān)測院北京100081) (③重慶市地質礦產(chǎn)勘查開發(fā)局南江水文地質工程地質隊重慶401121)

三峽庫區(qū)藕塘滑坡是巨型順層基巖古滑坡，滑坡面積1.78km2，體積約9.0×107m3，威脅3900余人的生命財產(chǎn)安全，涉及場鎮(zhèn)整體搬遷，同時對長江航道形成潛在堵塞隱患，是近年來三峽庫區(qū)重大滑坡災害之一?；诖罅康默F(xiàn)場地質調查及工程地質勘探，詳細介紹了滑坡地質地貌及地質結構特征； 充分利用現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)，深入分析了滑坡變形特征； 在此基礎上，從地質成因和環(huán)境成因兩方面對滑坡變形失穩(wěn)機制展開系統(tǒng)研究，并結合滑坡穩(wěn)定性計算對其變形發(fā)展的趨勢進行了預測。相關的結論主要包括：(1)該滑坡具有多級多期次滑動特征，主要表現(xiàn)為三級滑動，且空間形態(tài)具有視向傾斜滑動的特征； (2)特殊的地形地貌、地層巖性及地質構造等因素是滑坡長期孕育形成的地質內(nèi)因； (3)庫水位周期性波動及集中降雨是誘發(fā)滑坡復活變形的環(huán)境外因，研究表明該滑坡變形與庫水位下降及集中降雨的相關性顯著； 庫水位下降導致坡體內(nèi)外地下水落差形成指向坡外的滲透壓力，促進滑坡體變形； 集中降雨則增加滑坡體自重和下滑力，并使得大量的水富集于易滑軟層，軟化滑帶土，促使滑坡蠕動變形加速； (4)三級滑坡體與西側變形區(qū)在極端工況下存在欠穩(wěn)定狀態(tài)可能性，推斷現(xiàn)階段滑坡以局部失穩(wěn)破壞形式為主。鑒于此，建議進一步加強監(jiān)測，采取相應的工程防治措施。

三峽庫區(qū)藕塘滑坡變形特征失穩(wěn)機制穩(wěn)定性預測

0　引　言

滑坡是一個復雜的地質綜合體，內(nèi)外影響因素各異，處于滑坡變形破壞不同階段，各因素的影響程度呈現(xiàn)動態(tài)變化的特征，致使滑坡變形失穩(wěn)機制十分復雜(黃波林等， 2007； 盧書強等， 2014a)。而滑坡監(jiān)測目的是獲取滑坡的變形特征和演變過程，因此基于滑坡地形地貌與地質結構，如何充分有效利用監(jiān)測數(shù)據(jù)是研究滑坡動態(tài)變形過程的一種重要方法與手段，對于滑坡評價和防治意義重大。

三峽庫區(qū)是我國地質災害易發(fā)區(qū)，歷史上曾發(fā)生過多次災難性滑坡，尤其是自2003年蓄水以來，由于水庫水位周期性的變化，使得大量老滑坡復活并誘發(fā)新的滑坡(殷躍平， 2004； 彭濤等， 2004； 劉傳正， 2007)。近年來，國內(nèi)外相關專家對三峽庫區(qū)滑坡開展了系統(tǒng)研究，取得了豐富的研究成果，其中滑坡變形破壞機制研究一直備受關注(Dai et al.，2004； Wang et al.，2004； 黃潤秋等， 2005； 黃潤秋， 2007； 汪發(fā)武等， 2007； 殷躍平等， 2007； 盧書強等， 2013； 盧書強等， 2014a， 2014b)。

受三峽工程175m試驗性蓄水影響，三峽庫區(qū)藕塘滑坡近年來發(fā)生較大變形，同時監(jiān)測數(shù)據(jù)表明該滑坡由淺層土質滑坡逐漸演化成為整體深層基巖滑坡，滑坡一旦失穩(wěn)復活，將會威脅整個安坪鎮(zhèn)的居民生命財產(chǎn)安全，同時對長江航道形成潛在堵塞隱患，是三峽庫區(qū)新近發(fā)生的規(guī)模巨大的滑坡災害之一。鑒于以往涉及藕塘滑坡的研究成果較少，信息的缺乏使得對該巨型滑坡的變形失穩(wěn)機制認識不足，因此，本文基于現(xiàn)場工程地質勘探與位移變形監(jiān)測數(shù)據(jù)，對滑坡變形特征、滑坡變形演化過程及其影響因素進行深入分析，旨在為滑坡穩(wěn)定性科學評價和預測預報提供一定參考，可對后續(xù)治理工程起到指導作用，具有較重要的理論研究價值。

1　滑坡區(qū)工程地質概況

三峽庫區(qū)藕塘滑坡位于長江南岸(圖1)，藕塘滑坡距奉節(jié)縣城12km，距萬州98km、重慶425km，距三峽大壩177km、宜昌223km，屬于重慶奉節(jié)縣安坪鎮(zhèn)。

圖1　研究區(qū)域地理位置示意圖Fig. 1　Geographical location of the study area

藕塘滑坡地處揚子準地臺之次級構造單元——四川臺坳與上揚子臺褶帶(亦稱八面山臺褶帶)交匯處； 屬構造-淺切割河谷單斜順向岸坡地貌，地形南高北低，呈三角形板狀累疊，地形呈上陡下緩特點； 研究區(qū)域地質構造綱要如圖2 所示，滑坡位于故陵向斜揚起端附近東南翼，無區(qū)域性大斷裂通過，亦無小斷層通過(重慶市地質礦產(chǎn)勘察開發(fā)局南江水文地質工程地質隊， 2014)。

圖2　研究區(qū)域構造綱要示意圖Fig. 2　Tectonic plan of the study area

滑坡平面形態(tài)總體呈斜歪倒立“古鐘”狀，前寬后窄，滑坡前部沿長江河道處最寬，達1100m，滑坡后緣則僅寬580m左右，滑體最大縱長約1800m，面積約1.78×km2； 滑坡后緣高程約705m，前緣高程約95m，相對高差約為610m，地表平均坡度為25°，陡緩相間，總體呈折線型斜坡地形； 滑體平均厚度約50.8m，體積約9000×104m3，屬于特大型順層基巖滑坡，主滑方向340°～350°； 集鎮(zhèn)建于高程180～220m之間寬緩平臺上，村莊分布于后緣山體(圖3)。

圖3　藕塘滑坡工程地質平面圖Fig. 3　Scheme of engineering geology of Outang landslide1.第四系全新統(tǒng)沖積層； 2.第四系全新統(tǒng)崩坡積層； 3.第四系全新統(tǒng)滑坡堆積層； 4.侏羅系下統(tǒng)珍珠沖組砂巖； 5.三疊系上統(tǒng)須家河組； 6.一級滑坡邊界； 7.二級滑坡邊界； 8.三級滑坡邊界； 9.滑坡剪出口； 10.地層分界線； 11.水位線； 12.地表GPS監(jiān)測點及編號； 13.深部測斜孔及編號； 14.巖層產(chǎn)狀； 15.前期治理抗滑樁； 16.房屋建筑

滑坡區(qū)屬亞熱帶暖溫季風氣候，雨量豐沛，四季分明。多年平均降水量1147.9mm，年降雨量約70%集中于5～9月，年最大降雨量1636.3mm，日最大降雨量158.6mm，具有集中降雨分布特征。

依據(jù)前期多次勘察資料判定，藕塘滑坡為古滑坡，具有多級多期次滑動特點，主要分為三級滑動形式。如典型工程地質剖面圖 (圖4)所示：一級、二級滑坡主要沿R3軟弱層滑動，三級滑坡則主要沿R1軟弱層滑動。

圖4　藕塘滑坡工程地質B-B′剖面圖Fig. 4　Engineering geology profile B-B’of Outang landslide1.第四系全新統(tǒng)沖積層； 2.第四系全新統(tǒng)崩坡積層； 3.第四系全新統(tǒng)滑坡堆積層； 4.侏羅系下統(tǒng)珍珠沖組砂巖； 5.巖土分界線； 6.一級滑坡體滑帶及滑動方向； 7.二級滑坡體滑帶及滑動方向； 8.三級滑坡體滑帶及滑動方向； 9.房屋建筑； 10.鉆孔編號

一級滑坡的后緣位于鵝頸項溝—中間屋一帶，高程300～370m，前緣剪出口位于長江145m水位之下，前緣呈切層反翹剪出，前緣滑體厚度超115m，后緣相對較薄，總體形似勺狀； 滑體縱長約880m，橫寬約1100m，面積92.2×104m2，主滑方向345°。此外，一級滑坡前部東西兩側存在兩個強變形區(qū)。

二級滑體為藕塘滑坡中部，呈不規(guī)則狀，滑體縱向長約440m，橫向寬約650m，面積約31.6×104m2，主滑方向約345°； 后緣從東側劉家包平臺前緣起，沿老油坊一帶，高程為400～530m； 前緣沖覆在一級滑坡體后緣之上，呈切層剪出后略反翹，剪出口高程250～300m。

三級滑體在平面形態(tài)也呈斜歪倒立的古鐘狀，后緣以獅子包埡口為界，高程約705m左右； 前緣剪出口覆蓋于第二級滑坡體后緣之上，分布高程400～530m； 前緣為近水平至反翹狀剪出； 受二級滑體后緣的阻滑，在草屋包北東側、老祠堂一帶、劉家包一帶平緩剪出形成臺地地貌； 滑坡體縱長約640m，橫寬約830m，面積54.3m×104m2，主滑方向約345°。

據(jù)地質調查揭露：滑坡的西邊界外側存在穩(wěn)定山脊，山脊及東側巖層產(chǎn)狀突變，呈現(xiàn)向東偏轉的跡象，而山脊西側巖體的巖層產(chǎn)狀正常。基于三維空間視角分析：由于滑坡主滑方向與坡向呈15°～20°斜交，一、二級滑坡體在滑動過程中推擠西側山脊，未推擠開，致使滑體一定程度上產(chǎn)生了向東扭轉變形跡象，因此，滑坡在滑動方向受阻而發(fā)生一定偏轉，具有視向傾斜滑動特征(殷躍平， 2010； 馮振等， 2012)。

據(jù)地面調查、鉆孔和平硐揭露，藕塘滑坡滑帶主要位于侏羅系下統(tǒng)珍珠沖組(J1z)下部所夾黏土巖或頁巖層之中，分為深層滑帶R1層和淺層滑帶R3層。深部滑帶R1層為厚40～60cm的黑色炭質黏性土層，呈軟塑-可塑狀，粉粒和黏粒含量占59.7%～79.8%； 淺層滑帶R3層為灰白色黏性土層，厚5～8cm，多呈軟-可塑狀，黏性強，粉粒和黏粒含量占93.5%。

通過選取藕塘滑坡典型區(qū)域的滑帶土進行了ESR測年，實驗分析結果顯示其滑帶土形成的時間大致呈現(xiàn)一定規(guī)律：三級滑坡4.7～4.9萬年，二級滑坡4.9～6.8萬年，一級滑坡約13.0萬年，由此可見該滑坡為一古滑坡并具有多期次滑動特征。

2　滑坡變形特征分析

2.1地表變形特征

藕塘滑坡為巨型順層古滑坡，受三峽工程175m試驗性蓄水影響，近年來發(fā)生較大變形跡象，據(jù)不完全統(tǒng)計，自三峽水庫2003年蓄水以來，滑坡區(qū)已發(fā)現(xiàn)因蓄水誘發(fā)的大小裂縫超過160條?；谂禾粱氯壔陆Y構，以各級滑體范圍分述變形破壞跡象及特征如下：

2.1.1一級滑坡體范圍

2008年9月30日首次175m試驗性蓄水之前，一級滑體范圍基本無地表變形，地表變形主要集中發(fā)生于2008～2009年間，除東側強變形區(qū)外，其余區(qū)域地表變形在2012年后普遍減弱，至今未見明顯發(fā)展； 東側變形區(qū)受大溝切割作用形成高陡臨空面，現(xiàn)場調查揭露變形區(qū)范圍碎裂巖體呈散裂狀，結構破碎，在庫區(qū)蓄水影響下，東側變形區(qū)松散巖土體向大溝臨空面發(fā)生變形，由于變形嚴重，于2013年6月對東部變形區(qū)進行了回填壓腳+格構護坡的應急治理。自應急治理工程實施之后，該區(qū)域變形明顯趨緩。

2012年之后明顯發(fā)展或新生的地表變形集中于公路一帶，主要是由于2013年6月東側強變形區(qū)應急治理工程的施工重車碾壓震動所致沉降或鼓脹變形。其中，一級滑體前緣廟包一帶臨江陡岸坍塌，自二期蓄水期間就開始出現(xiàn)，至今一直發(fā)展，相較蓄水前，庫岸已后退約5m。

2.1.2二級滑坡體范圍

據(jù)現(xiàn)場調查，二級滑體范圍內(nèi)的地表變形數(shù)量較少(12處)，規(guī)模小，分布分散，其變形原因主要是局部陡坡淺表松散土體滑移或不均勻沉降所致。

2.1.3三級滑坡體范圍

據(jù)現(xiàn)場調查獲悉，三級滑體的后緣獅子包埡口近50a以來向前蠕變近6m。據(jù)探槽揭露，獅子包埡口處上部的碎裂巖體部分可見成層性，但產(chǎn)狀與下伏基巖不一致，并可見拉張裂縫較發(fā)育，底部為泥化的R1軟弱層，有地下水從后緣坡體沿泥化R1軟弱層滲出，泥化R1軟弱層呈現(xiàn)軟塑-可塑狀。

三級滑體局部區(qū)域每年雨季地表均會出現(xiàn)緩慢蠕變現(xiàn)象(公路下沉、田地拉裂等)，據(jù)探槽及鉆探揭露，上部滑體系沿R1泥化而形成的滑面在每年雨季向下蠕變。

2.1.4滑坡區(qū)地表宏觀變形分析

(1)分布范圍：變形跡象嚴重的區(qū)域分別位于滑體東側前緣和西側前緣一帶(即東、西兩側強變形區(qū)，兩者175m水位以上面積，約占滑坡總面積4%)； 一級滑體前部變形裂縫較多和密集，二級、三級滑體變形裂縫較稀少和分散為特點。統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，滑坡區(qū)共發(fā)現(xiàn)因蓄水誘發(fā)的大小裂縫超過160條，其中安坪鎮(zhèn)所在的前部滑體區(qū)域變形裂縫約130條，占80.7%； 滑坡中后部約30條，占19.3%。

(2)生成時間： 2008年試驗性蓄水之前出現(xiàn)的變形裂縫數(shù)量少，頻率低，從2008年開始出現(xiàn)了較多變形裂縫(約30條)， 2009年裂縫生成數(shù)量達到高峰(約45條)， 2012年以后明顯減弱，新生裂縫僅20條左右。同時滑坡區(qū)的地表宏觀變形呈現(xiàn)出雨季宏觀地表變形與庫水位、大氣降雨關聯(lián)度較高的特點。

(3)宏觀變形形式：滑坡區(qū)主要的變形形式以地表或建筑物的緩慢或勻速蠕滑拉裂與沉降為主，垮塌、崩解、坐落、墜落、滑坡等劇烈、快速變形現(xiàn)象或形式較為少見。

2.2監(jiān)測數(shù)據(jù)分析

為了及時有效地開展滑坡監(jiān)測預警，藕塘滑坡綜合采用深部位移監(jiān)測、地表位移監(jiān)測的立體監(jiān)測方案，自2010年12月起開始長期的現(xiàn)場專業(yè)監(jiān)測。

2.2.1基于高精度GPS測量的地表位移監(jiān)測

依據(jù)綜合監(jiān)測方案，藕塘滑坡水平位移監(jiān)測點總計37個(MJ01～MJ22、LJ01～LJ10、2、6、13、JC05-1、TN03)，各監(jiān)測點分布如圖3 所示，圖5 為藕塘滑坡典型區(qū)域監(jiān)測點的累積位移曲線。其中，MJ01位于滑坡西側強變形區(qū)； 13則位于滑坡東側強變形區(qū)； MJ05、MJ06位于一級滑坡區(qū)； MJ07、MJ08位于二級滑坡區(qū)； TN03位于三級滑坡區(qū)。

由圖5 典型監(jiān)測點的累積位移曲線分析可知，藕塘滑坡變形跡象較為顯著，最大位移變形量達到約400mm，且變形量總體仍在不斷增長。2011年和2012年每年5～9月，滑坡累積位移具有明顯的向上抬升現(xiàn)象， 10月～次年4月則呈緩慢增加的趨勢； 2012年之后，除西側變形區(qū)以外，滑坡整體變形均趨穩(wěn)。

截止2014年8月，滑坡前緣西側強變形區(qū)累計變形量已達到400mm，東側強變形區(qū)累計變形量已達到了230mm， 2013年6月實施東側區(qū)域應急治理工程之后，東側變形區(qū)的位移曲線呈顯著放緩趨勢。從三級滑坡結構分析，一級滑坡體累計位移量最小，僅113～130mm； 其次是二級滑坡體，累計變形量為179～201mm； 而三級滑坡體累計位移變形量最大，為298mm，超過了東側變形區(qū)，僅次于西側變形區(qū)； 三級滑坡位移變形的監(jiān)測點TN03作為監(jiān)測基準點之一，于2012年4月進行水平位移基準點復測時發(fā)現(xiàn)存在較大的順向變形，經(jīng)進一步現(xiàn)場查勘，將滑坡邊界擴大至現(xiàn)今的三級滑坡體，并將TN03納入監(jiān)測體系，因此，TN03監(jiān)測點2011年期間監(jiān)測數(shù)據(jù)存在部分缺失。

圖5　藕塘滑坡典型地表監(jiān)測點的GPS累積位移曲線Fig. 5　Cumulative displacement at typical surface GPS monitoring sites of Outang landslide

圖6為藕塘滑坡典型區(qū)域監(jiān)測點位移速率曲線。整體而言滑坡位移速率具有上下波動的變形特點，而且與累積位移曲線特征相似，易見2012年之后除西側變形區(qū)以外，其余監(jiān)測點變形速率顯著減少，且三級滑坡的變形速率超過了東側變形區(qū)，僅次于西側變形區(qū)。

圖6　藕塘滑坡位移變形速率曲線Fig. 6　Displacement rate curves of Outang landslide

2.2.2基于鉆孔測斜的深部位移監(jiān)測

為了掌握滑坡深部側向位移的變形趨勢，藕塘滑坡設置了17個測斜監(jiān)測孔 (圖3)，滑坡典型區(qū)域的監(jiān)測曲線如圖7 所示，其中M25位于滑坡西側強變形區(qū)； M09位于滑坡東側強變形區(qū)； M29位于一級滑坡區(qū)； M38位于二級滑坡區(qū)； M43則位于三級滑坡區(qū)。

圖7　藕塘滑坡深部側向位移變形監(jiān)測曲線Fig. 7　Curves of displacement versus depth indicated by inclinometer in Outang landslidea. M25； b. M09； c. M29； d. M38； e. M43

由圖7 分析可知：西側強變形區(qū)M25孔于孔深29m處出現(xiàn)明顯剪切錯位變形，同時在孔深74m處也存在一定程度的剪切錯位現(xiàn)象 (圖7a)，說明其主要是29m處以上淺層坡體產(chǎn)生了變形跡象； 而東側強變形區(qū)M09孔深部位移曲線與46m產(chǎn)生突變，對應于侏羅系下統(tǒng)珍珠沖組(J1z)下部的黏土巖軟弱夾層R3層 (圖7b)； 一級、二級、三級滑坡深部位移曲線突變位置的深度與現(xiàn)場平硐、探槽、鉆孔揭露滑帶的埋深基本吻合 (圖7c，圖7d，圖7e)。隨著滑坡持續(xù)的蠕動變形，測斜孔由于超過其量程，致使部分測斜孔深部位移失測。

3　滑坡變形機制分析

依據(jù)滑帶土ESR測年分析可知藕塘滑坡為形成年代久遠的古滑坡。相關研究資料表明，古滑坡的形成及復活失穩(wěn)成因可分為地質因素和環(huán)境因素兩方面，地質因素包括其特有的地形地貌、地層巖性、地質結構等，控制著滑坡的形成和演化發(fā)展過程； 環(huán)境因素主要包括降雨、庫水位變動等(向玲等， 2014；殷志強等， 2014)，對于藕塘滑坡而言，庫水位周期波動及三峽庫區(qū)集中降雨時域分布是促使滑坡復活至局部失穩(wěn)的主要環(huán)境誘發(fā)因素。

3.1滑坡形成的控制因素-地質成因

3.1.1地貌及岸坡結構

藕塘滑坡區(qū)域屬長江橫截單面山系，呈縱橫向疊壓不對稱三角形岸坡，原始岸坡坡形陡直，切割深度較大，巖層走向與長江近于平行，傾向長江呈順向坡，是易形成順層滑坡的地貌及岸坡結構。而現(xiàn)階段滑坡區(qū)地形呈上陡下緩特點，坡角12°～38°，局部較陡斜坡地帶達40°～62°，長江橫穿坡體前緣，滑體兩側邊界沖溝發(fā)育，臨空條件好。因此，特殊的岸坡結構及地形地貌控制著藕塘滑坡變形發(fā)展。

3.1.2地層巖性

水庫滑坡的發(fā)生主要受易滑軟弱夾層的控制，三峽庫區(qū)珍珠沖組(J1z)下段砂巖、粉砂巖，夾有灰黑色炭質頁巖及薄煤層，其炭質頁巖及薄煤層為典型的易滑軟弱夾層。藕塘滑坡正是發(fā)育于侏羅紀下統(tǒng)珍珠沖組(J1z)地層，以炭質頁巖及薄煤層為易滑軟弱夾層，其上覆巖層和下伏巖層均以砂巖、粉砂巖等硬巖為主，形成了上硬下軟和硬巖夾軟巖的組合特征，加之臨空條件好，在巖體自重作用下，斜坡則易沿著軟弱夾層發(fā)生蠕動變形。

3.1.3地質構造

云陽—奉節(jié)地段，長江縱切故陵向斜盆地，故陵向斜在該區(qū)段主要呈梳狀開闊向斜，兩翼較陡，受長江切割的順向岸坡地帶發(fā)育眾多的順層滑坡，如寶塔滑坡、白衣庵滑坡、西城滑坡等。藕塘滑坡位于故陵向斜的南東翼，巖體節(jié)理裂隙發(fā)育，軟弱層面和節(jié)理切割面破壞了原巖的整體性和完整性，促進巖體風化，為地表水滲入岸坡提供了通道，也為岸坡變形破壞創(chuàng)造有利條件。

3.2滑坡復活變形的誘發(fā)因素-環(huán)境成因

據(jù)有關資料顯示三峽水庫水位波動具有一定的時間分布規(guī)律，每年6～9月，為了適應汛期的防洪需要，庫水位通常保持在145m左右低水位； 9月中旬開始蓄水， 10月底達到175m； 直至第二年的1月庫水位開始下降，至6月初庫水位再次回落到145m左右(盧書強等， 2013， 2014a)。

基于已有的專業(yè)監(jiān)測數(shù)據(jù)對該滑坡位移變形(累積位移和變形速率)與水位波動、降雨量分布規(guī)律之間關系進行如下初步統(tǒng)計。

圖8　藕塘滑坡累積位移與庫水位周期變化之間的關系曲線Fig. 8　Relationship between Outang landslide cumulative displacement and periodical water level variation

圖8為藕塘滑坡水平累積位移與庫水位變化的對應關系。從圖中可以看出，藕塘滑坡出現(xiàn)了明顯的變形跡象，且隨著時間的推移累計位移量也不斷增大。自2010年實施專業(yè)監(jiān)測以來至2012年期間，累積位移監(jiān)測曲線在每年5～9月向上呈不同程度的抬升，而此期間正好是三峽庫水位由高水位下降至低水位時，其變形呈明顯的加快趨勢； 而每年10月～次年4月變形增加趨勢相對緩慢。2012年至今，西側變形區(qū)以及三級滑坡的變形增長趨勢較明顯，而其余的監(jiān)測點變形趨緩。此外，滑坡位于以萬州為中心的川東暴雨帶的邊緣，降雨較充沛，年平均降雨量1147.9mm，年降雨量約70%集中在5～9月，具有集中降雨的時域分布特征(圖9)，滑坡變形與集中降雨存在明顯的正相關關系。這說明了庫水位下降以及集中降雨時域分布對藕塘滑坡變形影響較大。

圖10顯示為藕塘滑坡變形速率與庫水位升降的速率之間對應關系，分析可知自2010年實施專業(yè)監(jiān)測以來，每年5～6月份庫水位下降的速率最大，通常為0.3～0.4m·d-1水平，而每年6～7月份滑坡位移變化速率也將達到年度最大值，出現(xiàn)波峰的特征； 每年10～11月(除2011年以外)，庫水位的平均上升速率達到最大，但滑坡平均位移速率變化較小，波動性不大； 2011年10～11月滑坡位移變化速率達到了年度第二的波動值，由圖9 可以看出， 2011年10～11月期間的降雨分別達到了102.1mm， 112.4mm，遠高于歷年同期降雨量值，這也進一步說明了庫水位下降、集中降雨時域分布對滑坡位移速率的影響顯著，此外，滑坡變形速率最大波動值較庫水位最大下降值，具有一定程度的延遲。

圖9　藕塘滑坡區(qū)域降雨量時域分布Fig. 9　Rainfall distribution with time of Outang landslide

圖10　藕塘滑坡變形速率與庫水位升降速率之間的關系曲線Fig. 10　Relationship between the rate of Outang landslide displacement and water level variation

綜合分析可知：一方面，藕塘滑坡體物質主要為由粉質黏土夾砂巖、粉砂巖及黏土巖碎塊石，滲透性較差，庫水位周期性波動對滑坡體不利影響主要表現(xiàn)庫水位的快速回落導致坡體內(nèi)外地下水落差而形成一定的滲透壓力，滲透力指向坡體外側，促進滑坡體變形加劇，其根本原因在于坡體中地下水位下降速度相對滯后與庫水位下降速度； 另一方面，集中降雨使得大量降水經(jīng)地表滲透轉入滑坡體中，增加滑坡體的自重和下滑力，而以炭質黏性土層為易滑軟層相對隔水將導致水在該層面富集，進而使泥化物的含水量大大增加，軟化滑帶土，抗滑強度降低，致使滑坡蠕動變形加速。因此，庫水位下降和集中降雨誘發(fā)并加速了滑坡變形，對該滑坡變形起著重要的作用。尤其是在庫水位下降和集中降雨相互疊加雙重影響下，變形加劇的現(xiàn)象更為明顯。但從2012年之后，該滑坡的累積位移及其變形速率呈現(xiàn)整體趨緩的變化特征，究其原因，一方面由于三期蓄水初期，水位144.87～175.05m變動，庫水位抬高較大，引起地下水位上升，受浸泡的松散土體及滑體前緣一帶散裂狀碎裂巖體軟化、泥化，力學強度降低。庫岸消落帶抬高對滑坡體影響范圍增大，集鎮(zhèn)一帶地表變形集中發(fā)生，尤其西側前緣因集鎮(zhèn)建設回填了大量松散填土的廣場及學校一帶及東側因大溝切割而形成臨空陡坡一帶，蓄水初期變形量大，變形持續(xù)。隨著庫區(qū)多次蓄水過程，集鎮(zhèn)(包括西側)一帶松散土體逐漸密實，變形量逐漸減少，變形逐漸減弱，地面變形跡象2011年后至今基本未見明顯發(fā)展。東側變形區(qū)的地表變形在2013年回填壓腳后逐漸趨緩。此外，滑坡中后部位斜坡局部陡坡段的淺表松散土體，在暴雨影響下，向臨空面發(fā)生局部淺表滑移，出現(xiàn)零星地表變形跡象，發(fā)生后多趨于穩(wěn)定。集鎮(zhèn)一帶零星地表變形跡象，主要是淺表松散土體的不均勻沉降所致，自發(fā)生后趨穩(wěn)，至今未見明顯發(fā)展。另一方面是由于2008年至今，三峽水庫已進行了6次175m試驗性蓄水，斜坡由庫水位變化引起的最初應力不平衡逐步通過應力重分布調整至趨穩(wěn)狀態(tài)。

鑒于滑坡專業(yè)監(jiān)測資料僅3個水文年，因此，上述初步統(tǒng)計分析規(guī)律仍需進一步跟蹤調查驗證。

4　滑坡穩(wěn)定性分析及預測

選取藕塘滑坡典型的工程地質剖面，運用極限平衡法進行分析。由于一級滑坡為涉水滑坡，二級、三級滑坡為不涉水滑坡，依據(jù)《三峽庫區(qū)地災勘查技術要求》(三峽庫區(qū)地質災害防治工作指揮部， 2012)，該滑坡穩(wěn)定性計算工況及相應的安全系數(shù)如表1所示。

表1　藕塘滑坡穩(wěn)定性計算工況及安全系數(shù)Table1　Different conditions of stability calculation and corresponding safety coefficient for Outang landslide

滑坡類型工況編號荷載組合安全系數(shù)涉水滑坡Ⅰ自重+地表荷載+145m+50年一遇暴雨1.25Ⅱ自重+地表荷載+175m+50年一遇暴雨1.25Ⅲ自重+地表荷載+水庫水位從175.0m降至145.0m+50年一遇暴雨1.20不涉水滑坡Ⅳ自重+地表荷載1.25Ⅴ自重+地表荷載+50年一遇暴雨1.20

如圖3 所示一級、二級滑坡體均沿軟弱層R3滑動，二級滑體將向一級滑體傳遞下滑推力，但是三級滑坡體主要沿軟弱層R1滑動，與一級、二級滑體處于不同軟弱層滑動面，因此將滑坡計算模型劃分為一、二級滑坡區(qū)和三級滑坡區(qū)作為滑坡主要驗算依據(jù)?；聟^(qū)局部變形跡象顯著的區(qū)域主要為西側變形區(qū)和東側變形區(qū)，其工程地質剖面圖分別如圖11 和圖12 所示。

圖11　藕塘滑坡工程地質D-D′剖面圖Fig. 11　Engineering geology profile D-D’of Outang landslide

圖12　藕塘滑坡工程地質E-E′剖面圖Fig. 12　Engineering geology profile E-E’of Outang landslide

由圖11 和圖12 分析可知，西側變形區(qū)主要是沿巖土分界線滑動的局部淺層變形體，而東側變形區(qū)則是沿軟弱層R3滑動，在其前緣進行了填筑土的堆載壓腳以及護坡治理工程。

根據(jù)藕塘滑坡工程勘察報告(重慶市地質礦產(chǎn)勘察開發(fā)局南江水文地質工程地質隊， 2014)計算結果 (表2)分析可知：一、二級滑坡各剖面在各工況均處于基本穩(wěn)定-穩(wěn)定狀態(tài)，工況Ⅲ條件下穩(wěn)定性系數(shù)最低，說明庫水位下降對其穩(wěn)定性有一定影響； 三級滑坡體在工況Ⅳ條件下處于穩(wěn)定狀態(tài)，但是在工況Ⅴ條件下處于欠穩(wěn)定-基本穩(wěn)定狀態(tài)，穩(wěn)定性系數(shù)迅猛下降，則說明暴雨或集中降雨對其穩(wěn)定性影響巨大； 西側變形區(qū)在工況Ⅲ條件下處于欠穩(wěn)定狀態(tài)，安全儲備明顯不足，存在單獨成為新的次級滑體發(fā)生滑動的可能性； 而東側強變形區(qū)采取應急治理工程措施完成以后的滑體形態(tài)及地形條件進行穩(wěn)定性驗算，結果表明經(jīng)回填壓腳+格構護坡治理之后該側變形區(qū)整體處于穩(wěn)定狀態(tài)。

表2　藕塘滑坡穩(wěn)定性分析成果Table2　Stability analysis results of Outang landslide

工況穩(wěn)定性系數(shù)一級、二級滑坡三級滑坡西側強變形區(qū)東側強變形區(qū)剖面B-B'C-C'A-A'B-B'D-D'E-E'Ⅰ1.1801.388——1.2271.536Ⅱ1.1831.388——1.1111.282Ⅲ1.1461.324——1.0431.321Ⅳ——1.3031.365——Ⅴ——1.0161.070——

綜上分析，現(xiàn)階段藕塘滑坡一級、二級滑坡以及治理以后的東側變形區(qū)整體有一定的安全裕度； 而三級滑坡與西側變形區(qū)在極端工況下存在欠穩(wěn)定狀態(tài)可能性，安全儲備明顯不足。據(jù)此推測在持續(xù)暴雨和周期性的庫區(qū)水位升漲、降落影響下，西側變形區(qū)及三級滑坡區(qū)的拉張裂縫將進一步擴張、加寬，變形加劇，繼而誘發(fā)滑坡的局部地帶變形失穩(wěn)，從而可能產(chǎn)生局部滑動破壞，這與滑坡監(jiān)測數(shù)據(jù)所呈現(xiàn)出的整體變形趨勢基本一致。

5　結　論

(1)藕塘滑坡為巨型順層巖質滑坡，平面形態(tài)具有多級多期次滑動特征，主要表現(xiàn)為三級滑動； 空間形態(tài)具有視向傾斜滑動特征。

(2)地質成因是滑坡形成的內(nèi)因。藕塘滑坡區(qū)屬長江橫截單面山系，岸坡坡形陡直，巖層走向與長江近于平行，受控于侏羅紀下統(tǒng)珍珠沖組(J1z)下段基巖內(nèi)易滑軟弱層控制，具有上硬下軟和硬巖夾軟巖組合特征； 此外，巖體節(jié)理裂隙發(fā)育，沖溝發(fā)育，臨空條件好，有利于斜坡的變形破壞。

(3)庫水位周期性波動及集中降雨的時域分布特征是誘發(fā)滑坡復活變形的環(huán)境外因，而該滑坡的變形(累計位移、變形速率)與庫水位下降及集中降雨的相關性顯著。一方面，庫水位快速回落導致坡體內(nèi)外地下水落差而形成的滲透壓力，一方面，集中降雨將增加滑坡體的自重和下滑力，使得大量的水富集于易滑軟層，軟化滑帶土，抗滑強度降低，促進滑坡體變形加劇。

(4)滑坡穩(wěn)定性分析結果表明三級滑坡與西側變形區(qū)在極端工況下存在欠穩(wěn)定狀態(tài)可能性，推測現(xiàn)階段滑坡以局部失穩(wěn)破壞形式為主。

致謝在野外調查和資料收集過程中，得到了重慶市地質礦產(chǎn)勘查開發(fā)局南江水文地質工程地質隊的幫助，在此表示感謝。

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DEFORMATION AND FAILURE MECHANISM OF OUTANG LANDSLIDE IN THREE GORGES RESERVOIR AREA

DAI Zhenwei①YIN Yueping②WEI Yunjie②Lü Tao③LUO Jianhua③YAO Wang③

(①SchoolofGeologyEngineeringandGeomatics，Chang’anUniversity，Xi’an710054) (②ChinaInstituteofGeologicalEnvironmentMonitoring，Beijing100081) (③NanjiangHydrogeological&EngineeringGeologyBrigade，Chongqing401121)

The Outang landslide is a giant ancient consequent bedding rockslide of about 9.0×107m3in volume and1.78km2in area. It is a huge threat to the safety of lives and property of more than 3900 people. It involves the entire town relocation， which can be one of the serious landslide disasters in this area. On the basis of field investigation and engineering-geological exploration， the special geologic environment and characters of Outang landslide are examined in detail. The deformation characteristics of the landslide are studied in-depth with field monitoring data. On this basis the deformation and failure mechanism of Outang landslide are analyzed from the two following aspects. They are the geologic origin and the environment origin. The deformation trend of the landslide is also predicted using the stability calculation result. The result shows that：(1)The Outang landslide is a multi-phase consequent bedding rockslide with three landslide phases. It has the characteristics of apparent dip slide in 3D spatial form. (2)The particular geological factors include the landform， stratum lithology， geological structure and are the internal factors of landslide formation. (3)The cyclical fluctuation of the reservoir water and the concentrated rainfall are the external environment factors inducing the landslide deformation. Analysis shows that the landslide deformation is significantly related to the water level reduction and the concentrated rainfall. Because the reducing speed of reservoir water level is much faster than that of the underground water， it forms seepage force in the landslide body apparently， and promotes the landslide deformation. The concentrated rainfall increases the self-weight and reduces the strength of slope mass， which makes a lot of water enrichment in easy sliding soft layer， softens sliding zone and hastens the landslide creep deformation. (4)The third phase landslide mass and the western side strong deformation zone have the possibility of unstable statement under extreme conditions. So it is inferred that the major failure mode of the landslide is a local buckling failure. In view of this， it is suggested to strengthen monitoring and to take corresponding engineering measures．

Three Gorges Reservoir， Outang landslide， Deformation characteristics， Failure mechanism， Stability prediction

10.13544/j.cnki.jeg.2016.01.006

2015-02-01;

2015-05-12.

“十二五”國家科技支撐項目(2012BAK10B01)，國家自然科學基金項目(41172254)，中國地質調查局基金項目(1212011220124)資助.

代貞偉(1986-)，男，博士生，主要從事工程地質與地質災害研究工作. Email: daizhenwei@163.com

P642.22

A