堵河流域黃龍灘水庫滑坡控滑類型分析

蘇 昌，趙 欣，伏永朋，李慶喜

(1.湖北省地質局 第六地質大隊，湖北 孝感 432000；2.中國地質調查局 武漢地質調查中心，湖北 武漢 430205 3.湖北省地質局 水文地質工程地質大隊，湖北 荊州 434020)

堵河發(fā)源于神農架北麓洛陽河和鄂渝陜交界的大巴山大暑河一帶，是漢江的第一大支流。黃龍灘水庫位于堵河干流中下游河段，最大壩高107 m，正常蓄水位247 m，總庫容11.625億m3。庫區(qū)干流回水河段長約90 km。

1 孕災地質背景

黃龍灘庫區(qū)地處堵河中下游流域區(qū)，區(qū)域地形地貌類型為構造剝蝕中低山峽谷區(qū)。區(qū)內最高點為蒼浪山頂(高程1 825.7 m)，最低點為堵河河谷(高程240 m)，多發(fā)育切割深500～1 000 m的“V”字形河谷，兩岸谷坡坡角一般為25°～50°。

庫區(qū)地處秦嶺—大別造山帶秦嶺弧盆系武當—隨南逆推帶之武當陸內裂谷。區(qū)域褶皺主要為武當山復背斜，該復背斜出露中元古界武當群變質碎屑巖夾火山巖，總體向西傾伏、往南倒轉、向北傾斜，南華紀耀嶺河組—志留系地層在其西端呈弧形環(huán)繞分布。區(qū)域斷裂構造以北東向高傾角壓性斷裂為主，張性斷裂為次，長度一般為30～80 km，多條斷裂斜穿庫區(qū)。

庫區(qū)地處秦嶺地層區(qū)，出露地層大部分為中元古界武當群中高壓區(qū)域變質巖系，由淺色片巖、淺粒巖、綠色片巖及變質砂巖組成，夾有條帶狀分布的晉寧期輝綠巖、輝長巖；其次為上元古界耀嶺河組變質巖系。庫尾段分布少量震旦系上統(tǒng)、寒武系、奧陶系、志留系地層，在溝谷及斜坡地帶常見第四系殘積、坡積和崩積物。

區(qū)內易滑地層主要為寒武系、耀嶺河組、武當群變質巖和第四系松散堆積層。其中，片巖片理發(fā)育，層薄，易風化，力學強度低(抗壓強度為8～10 MPa，摩擦系數為0.1～0.3，凝聚力為0.04～0.6 MPa)，遇水易軟化。測試結果表明，中風化的云母石英片巖、綠泥石片巖、綠泥鈉長片巖、板巖屬于較軟—堅硬巖，強風化的則屬于軟—較軟巖；中風化的千枚巖屬于軟—較軟巖，強風化的則屬于極軟—軟巖。第四系松散土體呈零散狀分布，厚度各地變化很大，一般為幾米—十幾米，其結構松散，孔隙度大，透水性大，力學強度低，易變形。

2 庫區(qū)滑坡基本特征

2.1 滑坡分類

黃龍灘庫區(qū)中上游河段Ⅰ級斜坡區(qū)共發(fā)現滑坡161處(圖1)。從滑坡規(guī)模來看，分為小型滑坡64處、中型滑坡74處、大型滑坡17處、特大型滑坡6處。從滑坡物質成分來看，分為土質滑坡56處、巖質滑坡35處、巖土質滑坡70處。從滑坡運動方式來看，分為推移式滑坡77處、牽引式滑坡69處、混合式滑坡15處。

圖1 黃龍灘庫區(qū)中上游河段滑坡分布圖

2.2 滑坡邊界特征

庫區(qū)分布有數量眾多的古老滑坡，滑坡邊界清晰，滑體與周邊巖土體存在明顯差異。側緣多以溝槽為界，古老崩滑體邊界處常見陡崖。后緣殘留的滑坡壁、弧形拉裂槽等依稀可見，局部還見有反坡臺階、洼地等。涉水滑坡前緣多在庫區(qū)正常蓄水位以下，非涉水滑坡前緣多以強、弱風化帶或人工開挖邊坡坡腳為界，弱—微風化巖體常形成陡坡地形，與滑體地形迥異。剪出口一帶常見泉水出露，局部見鼓丘及橫張裂縫等。

2.3 滑坡結構特征

庫區(qū)滑坡包括淺層、中層和深層滑坡，物質成分較復雜。淺層土質滑坡以松散土體為主，多沿土巖接觸界面發(fā)生滑動。中層滑坡多為巖土質混合滑坡，淺表土層厚度一般較薄，下部通常為強風化變質巖，具多層碎裂結構或鑲嵌碎裂結構。深層滑坡共8處，均為老崩滑堆積體，屬巖質滑坡，滑坡厚度最大約70 m，主要為碎裂、塊裂巖體及軟弱夾層，巖體多近水平狀或反翹，與周邊巖體明顯不同。

2.4 滑坡變形特征

庫區(qū)滑坡主要由降雨及庫水效應作用誘發(fā)?；伦冃渭袝r段多數與強降雨或持續(xù)降雨時段相對應，在該時間段內，滑坡體變形跡象明顯，部分滑坡變形量具有累積性，變形量和變形趨勢日益加劇。涉水滑坡變形大多集中出現在庫水快速跌落時段。黃龍灘水庫蓄水后，水位抬升最高達百米。受季節(jié)性降雨和人工調蓄影響，水位動態(tài)變化幅度較大，庫水最大下降幅度達到1.7 m/d。受河水長期浸泡和快速漲落影響，涉水滑坡或斜坡庫岸巖土體力學強度降低，坡體穩(wěn)定性迅速下降[3]，從而形成牽引式滑坡。區(qū)內受庫水效應作用誘發(fā)的滑坡共11處，涉水老滑坡體都存在不同程度地變形破壞，如姜家坡滑坡前緣右側長期塌滑，形成多處跌坎；布袋營滑坡前緣曾發(fā)生滑體規(guī)模達36×104m3的滑坡；馬頭山滑坡于1976年1月19日瞬間滑動，將河床填高100多米并形成孤島，激起巨大氣浪和水庫涌浪(波及上游3.5 km處的浪高為3 m，波及下游8 km 處的浪高為1.5 m)，后續(xù)塌滑持續(xù)了兩天。

收集我院2017年1月—2017年12月自愿報名進行肺結節(jié)篩查的健康體檢者共1872名，男性1161例，女性711例，年齡最小40歲，最大76歲，由副主任以上職稱診斷醫(yī)師在工作站上進行讀片，發(fā)現結節(jié)可在工作站上進行多平面重建，最后分析并對結節(jié)進行分類。

3 滑坡控滑類型分類

庫區(qū)滑坡的控滑要素主要為軟弱夾層、片理、巖土界面、風化帶等(表1)，從滑坡所處斜坡結構來看，包括順向坡68處、逆向坡15處、橫向坡13處、斜向坡65處。斜坡巖體傾角多為緩—中傾，巖性主要為淺—中等變質的千枚巖、板巖、片巖，在適宜的地形地質條件下，使得區(qū)內易滑地層隨處可見。這些軟弱巖體抗風化能力較差，為大量滑坡的發(fā)生提供了物質基礎。在順向坡地層中，片理控制的滑坡發(fā)育最多，特別是軟硬相間地層中更容易形成大型滑坡；而在逆向坡、斜向坡或橫向坡中，風化帶、巖土界面控制的滑坡更為發(fā)育。

表1 研究區(qū)滑坡控滑因素分類統(tǒng)計表

3.1 軟弱夾層控制

庫區(qū)軟弱夾層控制的滑坡主要分布在寒武系水溝組、元古界武當群地層中，夾層結構主要有板巖夾石煤層、變粒巖夾絹云母片巖、變質砂巖夾絹云母片巖、變質砂巖夾綠泥片巖等。基巖順層滑坡的滑帶主要發(fā)育在這些軟弱層(帶)中[4]，這些夾層巖性軟弱，易風化，物理力學強度遠低于周邊巖體，地下水也常在夾層處富集，在適宜地形地質條件下容易形成控滑結構面。在內外動力作用下，上部巖土體主要沿著夾層面發(fā)生滑動，常形成大型、特大型巖質滑坡。從軟弱夾層空間分布來看，既有單層控制，也有多層控制?；媸軍A層展布特征控制，有直線型、折線型或弧形等。

布袋營滑坡是受軟弱夾層控制的特大型巖土質混合滑坡[5]，平面上呈不規(guī)則長舌形，滑體面積為41.16×104m2，厚度為10.00～62.80 m，平均厚度約40.00 m，體積約1 646.40×104m3；縱向上呈階梯狀，分布有4級寬度不等的緩傾平臺?；w前緣鼓丘平臺直抵堵河，形成整體呈北東向展布、高差58～64 m、坡角 60°～70°的弧形高陡臨空面，中段因多期塌滑發(fā)育多條拉裂縫及座滑陡坎。

布袋營滑坡形成歷史久遠，經多期次崩滑、崩塌、滑移疊置而成。其東西兩側為高差數十米的穩(wěn)定基巖陡崖，崖底淺切洼槽溝谷構成滑坡邊界。滑體物質組成具有雙層—多層結構，其表層為含碎石粉質粘土，局部見有變質灰?guī)r巨塊石；下部為碎裂巖體，滑床由寒武系水溝口組硅質巖、炭質板巖夾石煤層組成(圖2)，巖性軟硬相間。其變形破壞主要受特定的地層巖性控制，軟硬相間的地層組合與坡體結構為布袋營滑坡體的形成提供了物質來源，并控制了滑坡的變形破壞模式?；陆趶突钭冃我彩茄刂匣麦w的軟弱夾層發(fā)生滑動的。

圖2 竹山縣布袋營滑坡工程地質剖面圖

水庫蓄水后，該滑坡復活。1982年10月滑坡后緣出現拉張裂縫，滑體呈現出緩慢的間歇性蠕動變形特征，前緣中部突起，局部坍塌、座落加劇，產生0.2～0.5 m的墜落坎，滑體上原34戶民房墻體普遍產生拉張裂縫，并伴生新的地面拉張裂縫。至2001年7月，民房墻體裂縫增寬延長、墻體錯位、傾斜變形加劇，34戶居民全部遷離。臨河段滑體于2003年8月25日雨后發(fā)生塌滑，方量約36×104m3?；潞缶壸冃蝿×?，滑壁擦痕清晰，產生長40 m、寬17.16 m的墜落帶，下座深度0.58～2.0 m。

3.2 片理控制

順向坡是庫區(qū)分布范圍最廣的斜坡結構，震旦系和元古界武當群片巖片理傾角以緩—中傾為主，這種順向緩—中傾的片巖斜坡結構構成了庫區(qū)最易滑的斜坡結構。片巖中尤以絹云母片巖和綠泥石英片巖片理最為發(fā)育，片理面光滑，片理間結合力較弱，特別是強、弱風化帶界面附近，因強風化巖體多呈碎裂結構，透水性較強，在強、弱風化帶接觸帶附近常形成地下水富集帶。如西坡滑坡中部鉆孔在揭露完強風化層出現微承壓水，孔口地下水自流，流量長期穩(wěn)定在1.4～1.7 L/min；屈家坡滑坡強風化巖體中也有泉水溢出。巖體在長期飽水作用下，發(fā)生崩解、軟化，或在片理間形成軟弱層，與下伏相對光滑的弱風化片理間結合力更是大大降低，在地形條件適宜、降雨入滲條件好且地下水活動強烈地段，上部強—全風化的碎裂、塊裂巖體極易沿著片理面發(fā)生滑動變形破壞，滑面形態(tài)與片理面基本一致[6]。

屈家坡滑坡也是庫區(qū)特大型巖質滑坡，主滑方向為310°，平均縱長900 m，平均橫寬600 m，面積約54×104m2,厚度約35 m，規(guī)模約1 890×104m3。該滑坡為受片理控制的大型推移式滑坡。滑坡剖面形態(tài)呈階梯狀(圖3)，為三級陡坡、跌坎與三級平臺相間組合特征，滑坡后緣高程為396 m，前緣高程為230 m。屈家坡滑坡為老滑坡，滑坡邊界清晰，滑坡右側受北西向的小山脊控制，左側以沖溝為界，后緣為中傾絹云片巖構成的滑坡壁。滑坡二級平臺處有常年性泉水出露。

圖3 屈家坡滑坡工程地質剖面圖

屈家坡滑坡形成歷史久遠，滑體主要由強風化絹云石英鈉長片巖組成，表層的第四系松散巖體厚度較小，近期主要以淺表層局部變形為主。1937年夏季，滑坡前緣左側臨河處發(fā)生滑坡，滑坡方量2.4×104m3，形成寬40 m、斜長60 m、深10 m的滑坡凹槽。1983年特大暴雨期間滑坡發(fā)生變形，使6棟土坯房出現裂縫，縫寬5～15 cm。

3.3 巖土界面控制

庫區(qū)內土質滑坡有56處，規(guī)模以中小型為主，除個別滑坡為填土或均質土中發(fā)育的圓弧形滑面滑坡外，絕大多數滑坡滑面是受巖土界面控制的，淺表小規(guī)模的塌滑變形隨處可見，特別是切坡后，淺表層土體最容易沿著基巖面發(fā)生滑動。巖土界面作為控滑結構面，雖與斜坡結構無關，但順向坡中沿著片理面發(fā)育的表層土滑最為常見，此類滑坡的滑面形態(tài)多樣，以折線形居多，直線形、弧形次之?；潞缶壋Ｒ姳韺油粱髿埩舻幕鶐r滑壁。

西坡滑坡為大型巖土質混合滑坡，具有多層滑面，表層為土質滑坡(圖4)，沿巖土界面(巖土面也是片理面)發(fā)生滑動；深層為巖質滑坡，受片理控制，形成機制與屈家坡滑坡類似。表層土質滑坡分為上、下兩個淺表層滑體[7]，以中上部緩坡平臺處公路切坡揭露的強風化片巖為界，滑體厚7.1～17.3 m，滑體土主要為粘土、含碎石粉質粘土及碎石土，結構松散。

圖4 西坡滑坡工程地質剖面圖

自1970年開始，斜坡中部平緩地段逐步被改造為梯田，遭遇強降雨時偶見梯田坎坍塌現象。2005年8月14日，房縣普降特大暴雨，滑坡變形加劇，滑坡后緣巖土界面附近的土體整體下滑近3 m，露出下部完整基巖，形成長80 m、高2～4 m、坡度45°左右的巖質陡坎；中部縣道產生2段塌滑，下滑近3 m；還造成10間房屋倒塌，15間房屋成為危房，多間房屋出現不同程度的開裂。同年，西坡村村委會在滑坡后緣巖土界面附近修建了排水溝，以攔排降雨期間流向滑體的坡面水流。此后，滑體的變形主要為小規(guī)模的塌滑、路基沉降、建(構)筑物的變形開裂以及地面開裂等，具體包括小規(guī)模塌滑3處，公路擋墻起鼓、開裂4處，房屋拉裂變形19處。上述滑坡變形主要集中發(fā)育在淺表層土質滑體中，但在暴雨等極端條件作用下，仍然可能出現大規(guī)?；?。

3.4 風化帶控制

不同風化程度的變質巖巖體物理力學性質存在極大差異，工程地質特征也各不相同，并且隨著風化程度加劇軟化性增大[8]。全風化的千枚巖、片巖多呈散體結構或鑲嵌碎裂結構，物理力學性質與部分殘坡積土相比幾無差異；強風化的千枚巖、片巖多呈碎裂結構，巖體完整性較差，為軟弱巖組；弱風化的千枚巖、片巖多呈塊狀結構，巖體較完整，力學強度較高，多屬于較堅硬巖組，與強風化巖體工程地質特征截然不同。在適宜地形地質條件下，斜坡上部的軟弱巖體容易沿著強、弱風化帶界面發(fā)生滑動；淺層全風化巖體多與表層第四系松散堆積體一起發(fā)生滑動，以局部變形破壞為主。庫區(qū)以風化帶為控滑因素的滑坡共有23處，在逆向坡中分布最多，常形成大中型滑坡，滑面多呈弧形或折線形。

姜家坡滑坡為受強、弱風化帶控制的特大型巖質滑坡(圖5)?；旅娣e為52×104m2，推測滑體平均厚度為40 m，總體積約2 080×104m3。該滑坡所在斜坡為逆向坡，滑面為強、弱風化帶界面。

圖5 姜家坡滑坡工程地質剖面圖

姜家坡滑坡的滑體物質來源于上覆的第四系覆蓋層及下伏的破碎基巖層。覆蓋層為第四系殘坡積粉質粘土夾碎石，呈可塑狀，碎石含量約占20%，直徑一般為2～8 cm，少量>10 cm，分布不連續(xù)，厚度變化大，推測厚度為3～15 m。下部破碎基巖層巖性為青白口系武當群攔魚河組變凝灰質粉砂巖、雙臺組絹云鈉長變粒巖夾絹云石英片巖及晉寧期侵入的變輝綠巖，在滑坡中部平臺下部可見基巖出露(道路切坡處)，呈強風化狀，巖體較破碎，局部呈碎塊狀，局部可變層次，但產狀紊亂，與滑坡周邊完整基巖產狀差別大。

1975年8月8日，全天降雨量達201 mm，致使滑坡復活，產生局部滑動，后緣形成長約700 m、寬20～25 cm的弧形拉張裂縫和2.0～2.5 m高的巖質陡坎，前緣基巖滑面可見清晰擦痕。1983年以來，滑坡前緣發(fā)生局部滑塌，兩側槽溝側壁及斜坡土石體局部滑移并繼續(xù)產生拉裂縫，中部平臺北側也出現長約100 m的拉裂縫，致使房屋出現不同程度開裂變形和倒塌，水井和泉水流量減少或干枯，泉水點下移。2005年8月14日，房縣發(fā)生特大暴雨，滑坡再次劇烈變形，中后部出現一條長約300 m、寬20 cm的弧形裂縫并下滑形成了高約1.5 m的土坎，前緣中部及右部形成3處小型滑坡。

4 結論

(1)通過分析斜坡孕災背景和地質災害成生關系，以控滑因素為依據，將庫區(qū)滑坡分為受軟弱夾層控制滑坡、片理控制滑坡、巖土界面控制滑坡、風化帶控制滑坡等四種類型。

(2)寒武系水溝組石煤層和元古界武當群絹云母片巖、綠泥片巖等軟弱夾層易風化，物理力學強度遠低于周邊巖體，是形成基巖順層滑坡的控制性因素。

(3)順向緩—中傾的片巖斜坡結構構成了庫區(qū)最易滑的斜坡結構，片理發(fā)育部位，特別是強、弱風化帶界面附近，易形成沿片理面滑動的巖質滑坡。

(4)庫區(qū)絕大多數土質滑坡受巖土界面控制，特別是切坡后的淺表層土體最容易沿著基巖面發(fā)生滑動。

(5)在逆向斜坡中，除存在淺表層土質滑坡外，還易于形成受強弱風化帶界面控制的大中型巖質滑坡。