滑坡體變形運(yùn)動(dòng)的多層次監(jiān)測(cè)研究

胡江春 郭福偉 王紅芳 張金水 楊成林

摘要：滑坡的失穩(wěn)是一個(gè)漸變到突變的過(guò)程，破壞前會(huì)有一些預(yù)兆，捕捉這些信息并及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、采取處理措施是滑坡監(jiān)測(cè)的主要目的。對(duì)小浪底某滑坡進(jìn)行綜合監(jiān)測(cè)研究，在滑坡的關(guān)健位置設(shè)置25個(gè)地表變形監(jiān)測(cè)點(diǎn)和3個(gè)深部變形監(jiān)測(cè)點(diǎn)，所有監(jiān)測(cè)點(diǎn)組成多層次綜合監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，進(jìn)行監(jiān)測(cè)研究。分析監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)可知：該滑坡體地質(zhì)結(jié)構(gòu)大致分為前部滑塌體、中后部滑移體和后緣拉裂體。坡體的力學(xué)性質(zhì)分區(qū)大致為崩坡積物、碎裂巖體、裂隙、基巖，由此分析了滑坡體表面及深部變形的趨勢(shì)和影響因素。

關(guān)鍵詞：滑坡體；多層次監(jiān)側(cè)；地質(zhì)結(jié)構(gòu)；力學(xué)分區(qū)

中圖分類(lèi)號(hào)：P642.22；TV221 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A doi：10.3969/j.issn.1000-1379.2018.06.027

大型水利工程對(duì)周邊環(huán)境的影響不容忽視。庫(kù)區(qū)附近原有地質(zhì)結(jié)構(gòu)的變化容易引發(fā)多種地質(zhì)災(zāi)害，其中對(duì)庫(kù)區(qū)工程環(huán)境影響最大的是滑坡。岸坡結(jié)構(gòu)和巖性是影響滑坡的主要因素，而水是滑坡發(fā)生、發(fā)展的主要誘發(fā)因素，庫(kù)區(qū)滑坡的分布與降雨強(qiáng)度呈現(xiàn)一致性[1-5]。有關(guān)專家學(xué)者對(duì)滑坡的成因機(jī)制、遙感監(jiān)測(cè)、穩(wěn)定性、滑坡運(yùn)動(dòng)的特征及其過(guò)程進(jìn)行了深入研究，并給出了相應(yīng)的預(yù)報(bào)及治理方案[6-15]。

滑坡的失穩(wěn)是一個(gè)漸變到突變的過(guò)程，破壞前會(huì)有一些預(yù)兆，捕捉這些信息并及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、采取處理措施是滑坡監(jiān)測(cè)的主要目的。筆者以小浪底某滑坡為研究對(duì)象，根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)該滑坡的地質(zhì)結(jié)構(gòu)和力學(xué)分區(qū)進(jìn)行了分析研究。

1 滑坡概況

滑坡體位于小浪底水庫(kù)大壩下游約2km的黃河右岸基巖斜坡區(qū)，總體積約5×10m3。其前緣凸人黃河約60m，坡腳高程約135m；后部為東西向山梁，梁頂高程約281m；山梁西南側(cè)發(fā)育一條陡峻的環(huán)形深切溝，溝底高程約190m；滑坡后緣位于山梁北側(cè)黃河四級(jí)階地前緣，高程250～270m；滑坡西側(cè)為一較寬沖溝，東側(cè)為一小沖溝。

2 滑坡體變形監(jiān)測(cè)

為了有效防治地質(zhì)災(zāi)害，做好預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)工作，從1999年開(kāi)始針對(duì)該滑坡體建立了多種儀器、多層次綜合監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

2.1 監(jiān)測(cè)項(xiàng)目

考慮到滑坡體中滑動(dòng)結(jié)構(gòu)面或軟弱面是滑坡體失穩(wěn)的內(nèi)在因素，監(jiān)測(cè)以整個(gè)滑坡體穩(wěn)定性為主，重點(diǎn)對(duì)象為巖體中滑動(dòng)結(jié)構(gòu)面。變形監(jiān)測(cè)項(xiàng)目主要有地表變形監(jiān)測(cè)和深部變形監(jiān)測(cè)，具體包括：滑坡水平位移、垂直位移，節(jié)理和裂縫開(kāi)閉，軟弱夾層或滑帶的剪切位移，滑體鉆孔傾斜情況等。

2.2 監(jiān)測(cè)儀器選型與布設(shè)

為了研究該滑坡體的變形運(yùn)動(dòng)規(guī)律，在其坡體布置了地表變形監(jiān)測(cè)點(diǎn)；為監(jiān)測(cè)滑坡體的深部變形特征，在滑坡體中布置了測(cè)斜儀監(jiān)測(cè)孔。監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置如圖1所示。

（1）地表變形監(jiān)測(cè)。選用測(cè)距儀、經(jīng)緯儀和水準(zhǔn)儀。在滑坡體上沿主滑方向布置3個(gè)觀測(cè)斷面，每個(gè)斷面在滑坡體后緣裂縫外側(cè)布置1個(gè)測(cè)點(diǎn)，在內(nèi)側(cè)布置3～4個(gè)測(cè)點(diǎn)。

（2）地表裂縫監(jiān)測(cè)。選用收斂計(jì)。在滑坡體后緣裂逢出露處跨裂縫布置2個(gè)觀測(cè)斷面，在滑坡體中部第3、4條裂縫處跨裂縫各布置1個(gè)觀測(cè)斷面，斷面兩側(cè)各澆筑一個(gè)測(cè)量樁，樁距不超過(guò)收斂計(jì)鋼尺長(zhǎng)度。

（3）鉆孔深部位移監(jiān)測(cè)。選用活動(dòng)式側(cè)斜儀、測(cè)斜管。為控制整個(gè)滑坡體，沿主滑斷面前后部位各布置1個(gè)測(cè)斜孔，中部布置1個(gè)測(cè)斜孔，鉆孔穿過(guò)底滑面進(jìn)入穩(wěn)定巖體5m。

（4）滲壓監(jiān)測(cè)。選用振弦式滲壓計(jì)。在測(cè)斜鉆孔底部各布置1支滲壓計(jì)。滲流監(jiān)測(cè)儀器采用簡(jiǎn)易鉆孔水位計(jì)。

（5）深部多點(diǎn)位移計(jì)變形監(jiān)測(cè)。選用桿式多點(diǎn)位移計(jì)。沿排水洞軸線澆筑縫布置多點(diǎn)位移計(jì)。測(cè)頭安裝在洞口處，5個(gè)錨頭分別布置在預(yù)留槽兩側(cè)，安裝位置見(jiàn)圖2、圖3。

（6）深部測(cè)縫計(jì)變形監(jiān)測(cè)。選用三向測(cè)縫計(jì)。平洞襯砌時(shí)安裝一套三向測(cè)縫計(jì)，排水洞左側(cè)洞壁安裝兩套單向測(cè)縫計(jì)。

3 變形監(jiān)測(cè)結(jié)果分析

3.1 滑坡體表面變形特征

圖4～圖7分別為各地表變形監(jiān)測(cè)點(diǎn)的監(jiān)測(cè)結(jié)果。從整體上來(lái)看，除E3、E12、E2、E22、E25監(jiān)測(cè)點(diǎn)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)局部時(shí)間段出現(xiàn)突變異常外，其余監(jiān)測(cè)點(diǎn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)比較合理可靠。根據(jù)核查分析，E3、E12、E2、E22、E25監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)異常是地面或埋測(cè)點(diǎn)位發(fā)生不同程度的破壞引起的。另外，某些局部變形點(diǎn)的變形發(fā)展趨勢(shì)可能受地形影響較大。

由圖4～圖7可以看出：前部滑塌體的地表變形監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)波動(dòng)較大，其余部位的變形曲線相對(duì)較為平滑。前部滑塌體主要物質(zhì)為崩坡積物，受降雨影響較大，所以數(shù)據(jù)波動(dòng)較大；中部、后部及東部滑坡體的變形主要是沿著軟弱夾層（或裂縫）的蠕滑變形，外部主要受大氣降水影響，受黃河水位變化影響較小。

從總體發(fā)展趨勢(shì)上來(lái)看各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的順坡向變形及沉降量具有緩慢增長(zhǎng)的趨勢(shì)，除個(gè)別監(jiān)測(cè)點(diǎn)外變形增長(zhǎng)較為平穩(wěn)。橫向變形（指的是東西向）趨勢(shì)大致可以分為兩個(gè)階段：2005年之前具有向東發(fā)展的趨勢(shì)；2005年之后逐漸趨于向西，變形呈現(xiàn)一定的“回彈”趨勢(shì)。據(jù)調(diào)查，2005年位于滑坡體上的村莊遷出滑坡區(qū)，居民的搬遷減少了入滲進(jìn)入滑坡的地下水，故滑坡

3.2 滑坡體深部變形特征

根據(jù)深部滑坡體各測(cè)斜儀監(jiān)測(cè)結(jié)果可知：隨著時(shí)間的增長(zhǎng)，滑坡體深部不同層位上的變形總體上具有逐漸增長(zhǎng)的趨勢(shì)，越近地表處變形越大；滑坡底部主滑面附近有一個(gè)明顯的變形突變區(qū)域，滑面以上的滑體變形較大，滑面以下的基巖變形較為穩(wěn)定，幾乎沒(méi)有發(fā)生變形，這表明滑坡體現(xiàn)有變形以沿著底部主滑面的蠕滑變形為主。從監(jiān)測(cè)點(diǎn)的變形來(lái)看，前部滑塌體總的變形較大，近地表處指向坡外的變形約40mm，而位于坡體中后部的變形較小，不到20mm，從而表明前部滑塌體和中后部滑坡體的變形具有一定的差異性。此外，根據(jù)3個(gè)監(jiān)測(cè)孔位置的不同，從各檢測(cè)孔的變形可以看出，裂縫附近監(jiān)測(cè)值發(fā)生一定程度的變化，反映了裂縫上下變形存在差異，上部主要為崩坡積物，裂縫以下主要為巖體蠕滑變形。從目前監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)來(lái)看，滑坡體變形整體上處于穩(wěn)定發(fā)展階段，穩(wěn)定性較好。

4 滑坡變形趨勢(shì)

分析可知：滑坡體力學(xué)性質(zhì)分區(qū)大致為崩坡積物（前部滑塌體）、碎裂巖體（中后部滑坡體及后緣拉裂體）、裂隙（包括滑動(dòng)帶）、基巖。該滑坡體地質(zhì)結(jié)構(gòu)大致分為前部滑塌體、中后部滑坡體、后緣拉裂體。

根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果，除個(gè)別監(jiān)測(cè)點(diǎn)變形方向有異常外，滑坡體變形總體具有向坡外運(yùn)動(dòng)發(fā)展的趨勢(shì)；除個(gè)別監(jiān)測(cè)點(diǎn)的變形較大外，監(jiān)測(cè)點(diǎn)的總變形一般在50mm以內(nèi)，即平均變形速率為5mm/a。

5 結(jié)論

根據(jù)滑坡體的地質(zhì)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，結(jié)合長(zhǎng)期變形監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，得出：

（1）前部滑塌體主要為崩坡積物，受降雨影響較大，人類(lèi)活動(dòng)通過(guò)影響降雨入滲間接影響滑坡體的變形。

（2）中后部滑坡體變形主要是沿著軟弱夾層（或裂縫）順坡向的蠕滑變形，黃河水位的變化對(duì)其影響較小。

（3）總體上滑坡體表面變形受降雨影響較大，呈緩慢增長(zhǎng)趨勢(shì)；深部變形受結(jié)構(gòu)面和軟弱夾層影響表現(xiàn)為沿著主滑面發(fā)生蠕滑變形。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳有亮，劉明亮，蔣立浩.三峽庫(kù)區(qū)滑坡的水文地質(zhì)分析[J].水資源與水工程學(xué)報(bào)，2011，22（1）：22-25.

[2]曹道寧，張丙先，嚴(yán)繹強(qiáng)，等.丹江口庫(kù)區(qū)滑坡發(fā)育規(guī)律[J].華北水利水電大學(xué)學(xué)報(bào)，2010，31（4）：127-130.

[3]田正國(guó)，程溫鳴，盧書(shū)強(qiáng)，等.三峽庫(kù)區(qū)滑坡崩塌發(fā)育的控制與誘發(fā)因素分析[J].資源環(huán)境與工程，2013，27（1）50-55.

[4]萬(wàn)志強(qiáng)，肖盛燮.降雨對(duì)滑坡體發(fā)育穩(wěn)態(tài)趨勢(shì)的演變分析[J].交通科技與經(jīng)濟(jì)，2011，65（3）：1-4.

[5]楊陽(yáng)，徐海峰，何勇軍，等.降雨山洪引發(fā)滑坡預(yù)報(bào)預(yù)警研究現(xiàn)狀及評(píng)述[J].人民黃河，2014，36（8）：43-46.

[6]宋平，馬建偉.三江口水電站1號(hào)滑坡體成因機(jī)制及穩(wěn)定性分析[J].云南水力發(fā)電，2013，29（1）；44-48.

[7]劉毅，程建軍，劉永明，等.小錫伯提水庫(kù)滑坡體穩(wěn)定性分析[J].水力發(fā)電，2013，39（12）：21-24

[8]張宇，姜湘蘭，陳新，等.某滑坡體的形成機(jī)制、穩(wěn)定性分析及治理方案[J].水利水電工程設(shè)計(jì)，2015，34（2）：21-24.

[9]孔紀(jì)名，李秀珍，劉正粱，等.滑坡綜合預(yù)報(bào)方法研究[J].山地學(xué)報(bào)，2009，27（4）：471-477.

[10]張偉鋒，黃潤(rùn)秋，裴向軍.大光包滑坡運(yùn)動(dòng)特征及其過(guò)程分析[J].工程地質(zhì)學(xué)報(bào)，2015，23（5）：866-885.

[11]吳鳳元，樊赟赟，梁力，等.滑坡運(yùn)動(dòng)過(guò)程模擬分析[J].廣西大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2013，38（6）：1300-1305.

[12]白永健，倪化勇，王運(yùn)生，等.喜德采書(shū)組“8·31”滑坡工程地質(zhì)特征及運(yùn)動(dòng)過(guò)程[J].山地學(xué)報(bào)，2014，32（3）：327-335.

[13]胡德勇，李京，趙文吉，等.基于對(duì)象的高分辨率遙感圖像滑坡檢測(cè)方法[J].自然災(zāi)害學(xué)報(bào)，2008，17（6）；42-46.

[14]陳曦，胥兵，陳愛(ài)明，等.遙感技術(shù)在提取滑坡背景因素的應(yīng)用：以湖北省房縣地區(qū)滑坡地質(zhì)災(zāi)害為例[J].資源環(huán)境與工程，2014，28（6）：950-959.

[15]童立強(qiáng)，郭兆成.典型滑坡遙感影像特征研究[J].國(guó)土資源遙感，2013，25（1）：86-92.