三峽庫區(qū)某順層庫岸滑坡形成機(jī)理及穩(wěn)定性分析

童時(shí)岸 易武 趙宏渠

摘要： 滑坡是三峽庫區(qū)十分普遍的地質(zhì)災(zāi)害，而順層庫岸滑坡在三峽庫區(qū)滑坡中占有一定比重。以三峽庫區(qū)某順層滑坡為例，結(jié)合多年的數(shù)據(jù)，對(duì)順層庫岸滑坡形成機(jī)理進(jìn)行分析，運(yùn)用GeoStudio軟件進(jìn)行穩(wěn)定性模擬分析。結(jié)果表明，在庫水位快速漲跌時(shí)，由于落差形成了指向坡體外側(cè)的動(dòng)水壓力，不利于坡體穩(wěn)定，易誘使滑坡失穩(wěn)。庫水位漲跌速率越大，則滑坡的穩(wěn)定性就會(huì)變差，當(dāng)以較大漲跌速率工況3、4運(yùn)行時(shí)，該滑坡處于欠穩(wěn)定狀態(tài)。

Abstract： Landslide is a very common geologic hazard in the Three Gorges reservoir area， while the landslide along the reservoir bank occupies a certain proportion in the landslides in the Three Gorges reservoir area. Taking a bedding landslide in the Three Gorges Reservoir area as an example， combining with years of data， the formation mechanism of landslides in the reservoir banks is analyzed， and the stability analysis is carried out by GeoStudio. The results show that when the water level of the reservoir fluctuates rapidly， the hydrodynamic pressure directed to the outside of the slope body is formed due to the drop， which is not conducive to the stability of the slope and easily induces the landslide instability. The higher the reservoir water level rise and fall rate， and the stability of the landslide will be worse. When the landslide is operated at a relatively large rising and falling rate， the landslide is not stable.

關(guān)鍵詞： 庫岸滑坡；形成機(jī)理；三峽庫區(qū)；穩(wěn)定性分析

Key words： reservoir bank landslide；formation mechanism；Three Gorges reservoir area；stability analysis

中圖分類號(hào)：P642.22 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2018）12-0217-03

0 引言

在國內(nèi)外建成的各類大型水庫中，庫區(qū)庫岸滑坡事件不在少數(shù)。自1963年瓦依昂大壩庫區(qū)發(fā)生嚴(yán)重滑坡災(zāi)害以來，世界各地的學(xué)者對(duì)庫岸滑坡形成機(jī)理都開始重視。大量的資料和數(shù)據(jù)顯示，大多數(shù)庫岸滑坡與水有關(guān)[1]。而庫水水位漲落與降雨是形成庫岸滑坡的重要條件[2、3]。三峽庫區(qū)庫水水位大幅度、周期性漲落，并且有降雨的影響，地下水動(dòng)力場產(chǎn)生劇烈變化，影響了庫區(qū)多數(shù)滑坡的穩(wěn)定。因此如何正確地確定降雨與庫水位作用下滑坡穩(wěn)定性的變化，是解決三峽水庫運(yùn)作調(diào)度的重點(diǎn)[4]。易武等在多年的滑坡監(jiān)測上將三峽庫區(qū)滑坡動(dòng)態(tài)變形模式劃分為多種類型[5]；謝守益等探索了降雨誘發(fā)滑坡的成因機(jī)制[6]；三峽庫區(qū)有大量順層庫岸滑坡，自2006年蓄水以來，一直有變形，本文以鄭家坪滑坡II為例，綜合分析各類勘察數(shù)據(jù)、庫水位及波動(dòng)速率、降雨量及強(qiáng)弱，對(duì)鄭家坪滑坡II的形成機(jī)理進(jìn)一步挖掘，基于庫水位漲跌聯(lián)合降雨的作用，本文結(jié)合GeoStudio模擬軟件對(duì)鄭家坪滑坡II的穩(wěn)定性進(jìn)行數(shù)值模擬分析。

1 工程概況

鄭家坪滑坡II位于長江左岸支流香溪河左岸斜坡中下部，地屬湖北省興山縣峽口鎮(zhèn)白鶴村2組?；掳l(fā)育二級(jí)平臺(tái)，滑體地形較平緩，坡角10～25°，坡形為折線坡，平均坡度約20°。滑坡體后緣洼地明顯，洼地中有兩處泉點(diǎn)及濕地，泉點(diǎn)附近濕地面積約為100m2左右，呈不規(guī)則狀；前部因復(fù)建S312省道切坡形成臨空面高5～10m。該滑坡平面形態(tài)為一開口向西南的長“箕”形，剖面整體呈線形。前緣抵香溪河，高程140m。滑坡在橫向上呈楔型，滑坡長度375m，寬度56m，平均厚度8m左右，相對(duì)高差110m，其面積2.1×104m2，滑體體積16.6×104m3，主滑方向?yàn)?10°（見圖1）。

該滑坡位于秭歸盆地的東側(cè)邊緣，整體呈單斜構(gòu)造，區(qū)內(nèi)未見大的斷裂發(fā)育?；鶐r中裂隙主要有以下二組：①110°～120°∠28°～ 46°，間距10cm～20cm，微張開狀；②351°∠63°，間距30cm～40cm，微張開狀。滑體內(nèi)自然沖溝較發(fā)育，滑坡區(qū)有泉點(diǎn)發(fā)育，但水量較小。區(qū)內(nèi)地下水類型受控于賦水地區(qū)的地層巖性和地質(zhì)構(gòu)造條件，主要為碎屑巖裂隙孔隙水、潛水、上層滯水，滑體中含碎（塊）石粉質(zhì)粘土、碎塊石夾土和滑帶礫質(zhì)粘性土為隔水層，滑移巖體和粉砂巖與粉砂質(zhì)泥巖強(qiáng)風(fēng)化為弱含水層；碎塊石土含有少量孔隙水（潛水），沒有統(tǒng)一的穩(wěn)定水位；基巖裂隙水具有弱承壓性質(zhì)。地下水主要接受大氣降水補(bǔ)給，沿邊坡自上而下徑流，在前緣陡坎處呈泉水、滲水排泄，或以滲流形式向坡腳香溪河排泄。

根據(jù)現(xiàn)場踏勘和勘察資料知，滑體物質(zhì)主要包括人工填土、粉質(zhì)粘土夾碎石、碎塊石土。人工填土為修建復(fù)建公路的棄土；粉質(zhì)粘土夾碎石為灰黃-紅褐色，可塑-硬塑，切面光滑且高韌性，夾15%～30%的碎塊石，粒徑一般為3cm～6cm；碎塊石土為雜色，密實(shí)，成分主要為粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖，塊徑一般為20cm～30cm，最大超過1m，夾15%左右的粉質(zhì)粘土?；瑤镔|(zhì)主要為粉質(zhì)粘土夾碎石，含10%～15%左右的角礫，粒徑一般為0.3cm～2cm，滑帶厚度一般0.9m～3.5m，平均1.8m?；矠槠麦w內(nèi)傾的侏羅系中下統(tǒng)聶家山組（J1～2n）粉砂巖夾薄層泥巖，中-薄層狀，地表風(fēng)化較強(qiáng)烈，巖層產(chǎn)狀268°∠48°（見圖2）。

2 滑坡形成機(jī)理分析

鄭家坪滑坡II為古滑坡，使其形成和發(fā)展的是地形地貌、滑體物質(zhì)組成、滑體結(jié)構(gòu)等，而誘發(fā)其滑坡的因素則是三峽庫區(qū)庫水位變化與降雨的共同作用。

三峽大壩正常運(yùn)行期間，每年上半年為水位下降期，第一階段庫水水位從175m降至159m，速率較小，平均約0.13m/d，第二階段從159m降至145m，速率較大，平均約0.6m/d，最大值可達(dá)1.6m/d。

該滑坡物質(zhì)組成為粉質(zhì)粘土和碎塊石土，滲透系數(shù)都較差，約為5×10-6m/s～9×10-6m/s。由圖3分析知，鄭家坪滑坡II與庫水位漲跌有關(guān)隨著庫水位漲跌速率增大，滑體地下水水位與庫水水位之間的正落差加大，動(dòng)水壓力增大，則誘使滑坡體位移急劇增大。同時(shí)，在每5～8月份，是大氣降雨充沛的季節(jié)，降雨入滲滑體提高了地下水位，使得地下水位與庫水位的正落差加在，進(jìn)而產(chǎn)生動(dòng)水壓力，誘致滑坡變形。綜合分析，當(dāng)庫水快速漲跌疊加強(qiáng)降雨時(shí)，滑坡變形加劇，易誘使滑坡復(fù)活。

3 穩(wěn)定性分析

結(jié)合機(jī)制分析知，庫水位快速漲跌疊加強(qiáng)降雨不利于滑坡的穩(wěn)定[7]，在庫區(qū)運(yùn)作基礎(chǔ)上根據(jù)三峽庫區(qū)地質(zhì)災(zāi)害防治工作指揮部的調(diào)度要求[8]，建立四種工況（見表1）。工況1、2模擬現(xiàn)行庫區(qū)的滑坡穩(wěn)定性，工況3、4模擬增大庫水日降幅的穩(wěn)定性。

3.1 模型建立和參數(shù)

建立的該滑坡數(shù)值模型單元數(shù)4425個(gè)，節(jié)點(diǎn)數(shù)4521個(gè)（見圖4），網(wǎng)格類型是四邊形單元和三角形單元。

結(jié)合鄭家坪滑坡II的地質(zhì)勘查報(bào)告、地質(zhì)類比法與參數(shù)反演法進(jìn)行取值，該滑坡物理參數(shù)見表2。

3.2 模型求解分析

基于GeoStudio軟件，計(jì)算出4種工況對(duì)應(yīng)的浸潤線和最小穩(wěn)定系數(shù)（見表3）。分析得隨水位日降幅的增長，越靠近坡體外側(cè)浸潤線下降越陡，呈現(xiàn)出工況4浸潤線下降依次分別比3、2、1的浸潤線斜率大，坡體整體穩(wěn)定性逐步減小，工況1、2整體處于基本穩(wěn)定狀態(tài)，工況3、4穩(wěn)定系數(shù)都小于1，整體處于欠穩(wěn)定狀態(tài)，當(dāng)以工況3、4運(yùn)行時(shí)，有可能失穩(wěn)。分析認(rèn)為，庫水水位日降幅增大后，由于滑坡體滲透系數(shù)極差，滑坡地下水水位與庫水位成正落差，且水位下降的速率越大，動(dòng)水壓力也越大，滑坡整體穩(wěn)定系數(shù)也越小[9、10]。

4 結(jié)語

根據(jù)多年的數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析，并進(jìn)行穩(wěn)定性模擬分析，得到以下主要結(jié)論：①該滑坡為順層庫岸滑坡，其滑坡變形與庫水位漲跌呈現(xiàn)正相關(guān)性，當(dāng)庫水位快速漲跌時(shí)，滑坡可能失穩(wěn)，而其他時(shí)間段滑坡變形趨于停滯，降雨也能使滑坡變形但影響程度不如庫水位漲跌強(qiáng)。②該滑坡體的滲透性較差，在庫水位漲跌時(shí)，滑坡體地下水與庫水位漲跌形成正落差，不利于滑坡穩(wěn)定，當(dāng)庫水位快速下落疊加強(qiáng)降雨時(shí)可能誘發(fā)滑坡復(fù)活。③由GeoStudio模擬穩(wěn)定性分析得，隨著庫水水位漲跌增大，滑坡的穩(wěn)定性有下降趨勢，在增大庫水位以工況3、4運(yùn)行后，整體將處于欠穩(wěn)定狀態(tài)。

本文根據(jù)地質(zhì)調(diào)查、勘探與滑坡專業(yè)監(jiān)測資料，通過地質(zhì)分析，結(jié)合數(shù)值模擬穩(wěn)定性分析，闡明了該順層庫岸滑坡形成機(jī)理，對(duì)于該類型滑坡變形破壞的預(yù)測分析，具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。

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