滑坡堆積體變形失穩(wěn)機(jī)制
——以貴州劍河縣東嶺信滑坡為例

唐軍峰，唐雪梅, 周 基,鐘輝亞，謝尚智

1.湖南科技學(xué)院土木與環(huán)境工程學(xué)院，湖南 永州 425199 2.中國(guó)電建中南勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，長(zhǎng)沙 410014 3.湖南華安基礎(chǔ)工程有限公司，長(zhǎng)沙 410000

0 引言

隨著全球氣候變化的加劇，滑坡、泥石流等頻繁發(fā)生的地質(zhì)災(zāi)害已經(jīng)成為制約人類經(jīng)濟(jì)發(fā)展、影響生存環(huán)境的主要因素之一。近年來(lái)，因水庫(kù)蓄水、庫(kù)水位升降、持續(xù)強(qiáng)降雨等多因素誘發(fā)的大型水利水電工程庫(kù)區(qū)滑坡、崩塌、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害日益嚴(yán)重，不僅阻礙了水庫(kù)正常運(yùn)行，也對(duì)人們的生命財(cái)產(chǎn)構(gòu)成了嚴(yán)重威脅[1-3]。

工程上通常采用監(jiān)測(cè)手段，結(jié)合數(shù)值計(jì)算方法來(lái)研究地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生、發(fā)展和治理過(guò)程，如：王浩等[4-5]基于深部位移監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和有限元數(shù)值計(jì)算方法，研究了超高路塹邊坡開(kāi)挖過(guò)程中的變形孕育過(guò)程和發(fā)生機(jī)理，提出了治理方案，指導(dǎo)工程施工；賀可強(qiáng)等[6]運(yùn)用新灘滑坡兩個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的垂直位移方向率，對(duì)該滑坡穩(wěn)定性演化過(guò)程與失穩(wěn)規(guī)律進(jìn)行了后驗(yàn)分析與評(píng)價(jià)，其分析預(yù)測(cè)結(jié)果與邊坡實(shí)際變形失穩(wěn)規(guī)律基本相吻合；盧書(shū)強(qiáng)等[7]基于現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)調(diào)查和變形監(jiān)測(cè)，研究了三峽庫(kù)區(qū)樹(shù)坪滑坡變形機(jī)制和影響因素，并對(duì)滑坡穩(wěn)定性進(jìn)行了計(jì)算和預(yù)測(cè)；馮文凱等[8]利用FLAC3D軟件探究了降雨工況下貴州水麻坨滑坡變形失穩(wěn)的進(jìn)程。此外，還有學(xué)者[9-11]開(kāi)展了類似的研究工作。

從以上研究成果可以看出，在進(jìn)行滑坡機(jī)理研究的過(guò)程中，大多數(shù)學(xué)者采用了較為單一的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，而綜合運(yùn)用多種監(jiān)測(cè)手段，采用包括地表位移、地表裂縫、地下裂縫、地下水位、地下水流量等多種指標(biāo)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，進(jìn)而分析滑坡變形機(jī)理的研究成果尚不多見(jiàn)。例如貴州劍河縣東嶺信滑坡，目前僅有魏寶龍等[12]、周偉杰等[13]、唐軍峰等[14]對(duì)其進(jìn)行了單獨(dú)的滲流模型分析或蓄水前后的穩(wěn)定性計(jì)算，而滑坡堆積體的失穩(wěn)機(jī)制尚不完全清楚。為此，本文以貴州劍河縣東嶺信滑坡為例，基于現(xiàn)場(chǎng)詳細(xì)的地質(zhì)勘察，提煉、分析多種監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)之間的內(nèi)在關(guān)系，綜合研究滑坡堆積體的空間變形特征、演化過(guò)程和破壞機(jī)理，并采用數(shù)值方法進(jìn)行多工況下的穩(wěn)定性計(jì)算與分析；以期探索導(dǎo)致滑坡堆積體產(chǎn)生變形破壞的內(nèi)在機(jī)制，為相關(guān)地質(zhì)災(zāi)害的治理提供依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

1.1 滑坡背景

東嶺信滑坡堆積體位于三板溪水電站庫(kù)區(qū)貴州省黔東南州劍河縣境內(nèi)，上游距離劍河縣柳川鎮(zhèn)1 km，處于三板溪水電站清水江中游右岸(圖1)，緊臨三板溪水庫(kù)，為一深層老滑坡。三板溪水庫(kù)于2006年1月下閘蓄水，2007年7月下旬，邊坡地表后緣相繼出現(xiàn)多起開(kāi)裂、墻體錯(cuò)動(dòng)、房屋傾斜等地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)象。從2009年開(kāi)始開(kāi)展監(jiān)測(cè)工作至2020年，在11 a的監(jiān)測(cè)期間，曾數(shù)次發(fā)生階躍式大變形。

滑坡區(qū)所在地地貌形態(tài)表現(xiàn)為構(gòu)造侵蝕中低山峽谷區(qū)，沿河兩岸大部分為陡坡峽谷地帶，臨江山頂高程為600～1 200 m，地勢(shì)雄偉，河谷深切呈“V”型，坡度多在40°以上，以40°～60°居多，岸坡相對(duì)高度100～230 m，多為橫向坡或斜向坡，局部系順向坡，河道蜿蜒，水流湍急，灘潭伴生，顯示構(gòu)造侵蝕河谷特征。

劍河縣屬副熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，暖濕多雨，多年平均降雨量為1 280.5 mm，有記錄的最大日降雨量為166.5 mm(2015-09-12)， 4—7月降雨量較集中，為當(dāng)?shù)匮雌?豐水期)。

1.2 滑坡堆積體形態(tài)與規(guī)模

東嶺信滑坡堆積體位于三板溪水庫(kù)臨庫(kù)岸坡，上下游兩側(cè)為地形相對(duì)較高的山脊，與堆積體頂部西側(cè)兩山脊相連，岸坡總體走向N35°W(圖2)。

Ptbq1. 古元古界上板溪群清水江組第一段，凝灰?guī)r、砂巖；Ptbq2. 古元古界上板溪群清水江組第二段，凝灰?guī)r、砂巖；Ptbq3. 古元古界上板溪群清水江組第三段，細(xì)砂巖、板巖。

圖1 研究區(qū)地理位置(a)及地質(zhì)圖(b)

Fig.1 Geographical location (a) and geological map (b) of the study area

東嶺信滑坡堆積體后緣山體高程約700 m，前緣位于清水江河床，高程420 m左右，坡高約280 m。前緣沿岸坡展布長(zhǎng)約600 m，垂直河流方向水平距離800 m，平面面積約29.1萬(wàn)m2，在平面上表現(xiàn)為北東寬、南西窄的 “圈椅狀”地貌形態(tài)(圖2)，滑坡體軸線展布方向約為 50°N～60°E。堆積體坡面與上下游兩側(cè)山脊間分別為北北東向、北東東向略呈弧形大致相交于高程680 m左右的同源淺沖溝，滑坡堆積體上部高程650～700 m，地形平緩，南側(cè)后坡高陡，西側(cè)后緣坡低緩。滑坡堆積體前緣坡面最大坡角約49°，公路內(nèi)側(cè)的開(kāi)挖邊坡為一級(jí)坡，最大坡高近80 m?；露逊e體前緣臨庫(kù)岸坡地形較陡，位于清水江河床附近，河床高程420 m左右，枯水期水位425 m，水庫(kù)設(shè)計(jì)水位475 m。堆積體前緣還揭露出擠壓松動(dòng)巖體和擠壓破碎巖體，并可見(jiàn)明顯的夾層(圖3)。堆積體最大厚度約150 m，總方量2 000×104m3。

1.3 滑坡體物質(zhì)組成

東嶺信滑坡堆積體所處地區(qū)地層主要為板溪群清水江組第一段和第四系(圖1、圖4)。鉆孔揭露情況顯示：清水江組第一段巖性為淺灰色厚層塊狀變余凝灰質(zhì)砂巖、條帶狀凝灰質(zhì)粉砂質(zhì)板巖和灰色中厚層狀變余層凝灰?guī)r，巖石堅(jiān)硬，屬硬質(zhì)巖類；第四系主要包括殘坡積物、地滑堆積物及人工堆積物，其中，地滑堆積物一般厚度為18～96 m，最大厚度約156 m，主要由粉質(zhì)黏土、巖塊碎石和碎裂巖體組成,是堆積體的主要組成部分(圖5a)。滑帶位于滑坡堆積體底部滑面以上，以灰褐色、灰黃色、黃色和灰色含礫粉質(zhì)黏土為主，厚度為3～6 m。

圖2 東嶺信滑坡堆積體監(jiān)測(cè)與部分鉆孔布置

圖3 東嶺信滑坡堆積體前緣側(cè)面照片

為了查明滑坡體空間形態(tài)和物質(zhì)組成，同時(shí)對(duì)堆積體進(jìn)行初期治理，2014年，在滑坡體內(nèi)沿著滑動(dòng)面及其走向方向，開(kāi)挖了2條排水隧洞(圖2)，每條隧洞含多條支洞，隧洞呈城門(mén)洞型，斷面尺寸均為3.0 m(寬)×3.4 m(高)，高程分別為500 m和580 m，最大開(kāi)挖深度超過(guò)130 m。每條排水隧洞的長(zhǎng)度(含支洞)1 km左右，隧洞內(nèi)布置數(shù)百個(gè)排水孔，每個(gè)排水孔長(zhǎng)度30～50 m，用于疏排滑坡體內(nèi)的地下水，同時(shí)在洞內(nèi)還布置有裂縫計(jì)、(鉆孔)深部位移計(jì)、流量計(jì)和水位計(jì)等多種監(jiān)測(cè)儀器。排水隧洞位置見(jiàn)圖2和圖4，開(kāi)挖后揭露的地質(zhì)情況見(jiàn)圖5b和圖6。由圖6可知，滑坡堆積體滑帶埋深大，在滑帶底部已經(jīng)發(fā)現(xiàn)明顯的擦痕，表明滑體已經(jīng)出現(xiàn)了一定程度的滑動(dòng)變形，方向朝向河床，屬于典型的深部滑移。

2 滑坡堆積體變形特征

2.1 變形過(guò)程及特征

三板溪水電站東嶺信河段天然河水位高程425 m，設(shè)計(jì)河水位475 m(圖3)。2006年1月，三板溪水電站開(kāi)始下閘蓄水，2007-04—2007-07，東嶺信河段庫(kù)水位由428 m高程蓄水至472 m高程，僅3個(gè)月的時(shí)間河水位上升了44 m，上升速率達(dá)0.478 m/d；2007年7月下旬，庫(kù)岸邊坡地表出現(xiàn)數(shù)條裂縫，岸坡有變形跡象[15]，監(jiān)測(cè)顯示，邊坡開(kāi)始進(jìn)入蠕滑變形階段；2011年，坡體內(nèi)的兩條排水隧洞施工過(guò)程中，隧洞的洞壁、拱頂和底板等部位出現(xiàn)裂縫，數(shù)量達(dá)數(shù)十條之多，并伴有襯砌掉塊、格柵拱架變形等現(xiàn)象，有關(guān)人員加強(qiáng)了巡視；2019年7月底，現(xiàn)場(chǎng)巡查發(fā)現(xiàn)，兩條排水隧洞內(nèi)均出現(xiàn)原有裂縫擴(kuò)大、新裂縫增多，拱頂和洞壁出現(xiàn)噴混凝土掉塊、拱架扭曲現(xiàn)象；2019年8月初，筆者及相關(guān)工程技術(shù)人員到現(xiàn)場(chǎng)踏勘，開(kāi)展專題研究治理工作[16]。

Ptbq1. 古元古界上板溪群清水江組第一段，凝灰?guī)r、砂巖；Q4del.第四系滑坡堆積體，包括①②③④，其中，①為含碎、塊石粉質(zhì)黏土層，②為塊、碎石夾粉質(zhì)黏土層，③為變形松動(dòng)破碎巖體夾局部含粉質(zhì)黏土，④為含礫及碎石粉質(zhì)黏土。

圖4 東嶺信滑坡堆積體1-1′剖面

Fig.4 Profile 1-1′ of Donglingxin landslide accumulation

a. 修公路地表剝露；b. 排水洞內(nèi)開(kāi)挖揭露。

東嶺信滑坡堆積體變形特征見(jiàn)圖7、圖8和表1。

2.2 變形監(jiān)測(cè)分析

東嶺信滑坡堆積體于2009年10月開(kāi)始實(shí)施專業(yè)監(jiān)測(cè)。布置有地表位移全站儀監(jiān)測(cè)點(diǎn)13個(gè)、地表裂縫監(jiān)測(cè)點(diǎn)8個(gè)、水位監(jiān)測(cè)8孔、深部位移監(jiān)測(cè)2個(gè)；2014年2條排水隧洞施工完成后，在洞內(nèi)布置裂縫監(jiān)測(cè)點(diǎn)42個(gè)、洞內(nèi)流量監(jiān)測(cè)點(diǎn)4個(gè)。采用人工監(jiān)測(cè)的方式，監(jiān)測(cè)頻率一般為2次/月。

2.2.1 地表位移

東嶺信滑坡堆積體共布置13個(gè)人工監(jiān)測(cè)點(diǎn)，剖面1-1′上的4個(gè)地表位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置見(jiàn)圖2，測(cè)得該斷面的地表位移歷時(shí)曲線見(jiàn)圖9。由圖9可知：監(jiān)測(cè)初期，地表位移變化量較大，表現(xiàn)為變形曲線相對(duì)較陡；至第一條排水隧洞(500 m高程排水隧洞)2011年開(kāi)挖完成，特別是在2014年第二條排水隧洞(580 m高程排水隧洞)開(kāi)挖完成后，位移曲線開(kāi)始趨緩，但在每年雨季變形加速，雨季過(guò)后變形趨緩，總體上呈階躍式發(fā)展趨勢(shì)。

圖10給出了東嶺信滑坡堆積體典型年份各測(cè)點(diǎn)的變形速率和地下水位變化歷時(shí)曲線，從中可以看出其變化規(guī)律：1)由于兩條排水隧洞施工時(shí)間為2010-03—2014-10，在施工前期的2010年，監(jiān)測(cè)到地表變形的波動(dòng)幅度較大，地表最大變形速率可達(dá)0.80 mm/d，地下水位在汛期(每年的4—7月)升高，汛期后略有降低。2)當(dāng)兩條排水隧洞的開(kāi)挖以及排水孔施工完成，能進(jìn)行邊坡內(nèi)地下水的排泄后，地表變形的波動(dòng)幅度大大降低，最大變形速率不足0.30 mm/d，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于施工前的速率(圖10b、c)。3)總體上，滑坡體的地表變形速率與地下水位關(guān)系密切。當(dāng)?shù)叵滤惠^高時(shí)，變形速率增大；反之，變形速率減緩，特別是排水隧洞工程完成后，規(guī)律更為明顯(圖10b、c)。

a. ZK13揭露; b. 排水洞揭露。

攝于2007年。

攝于2019年。

表1 東嶺信滑坡堆積體裂縫統(tǒng)計(jì)

圖9 東嶺信滑坡堆積體地表位移、庫(kù)水位與日均降雨量關(guān)系

監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，兩條排水隧洞的施工對(duì)降低地下水位和減緩邊坡變形效果顯著。

2.2.2 裂縫

如前所述，在東嶺信滑坡堆積體共發(fā)現(xiàn)地表和地下(排水隧洞內(nèi))裂縫數(shù)十條，目前有監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的裂縫共50條(地面8條、兩個(gè)排水隧洞內(nèi)42條)。典型的裂縫變形監(jiān)測(cè)曲線見(jiàn)圖11。限于篇幅，圖中僅給出了部分典型的地表裂縫(LF05)和地下裂縫(500 m高程排水隧洞LF1-07、580 m高程排水隧洞LF2-12)的變形量及其變化速率歷時(shí)曲線。另外，作為分析依據(jù)，圖中還同時(shí)列出了同期地下水位歷時(shí)曲線。

從裂縫變形歷時(shí)曲線(圖11)可以看出：部分地表和隧洞內(nèi)的裂縫變形量從監(jiān)測(cè)初期開(kāi)始便逐步增大，并且隨著時(shí)間的推移呈階躍式增長(zhǎng)(圖11a)，其中，在每年的6—7月變化較大，尤其在2019年7月，地表和地下各測(cè)點(diǎn)的變形量曲線均出現(xiàn)了突變式的上升；在同一時(shí)間段，變形速率也急劇增大(圖11b)，最大變形速率達(dá)到0.41 mm/d(LF1-07)，遠(yuǎn)超歷史同期。雨量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)[16]顯示，2019年汛期降雨量累計(jì)值超過(guò)往年同期，從而導(dǎo)致地下水位也達(dá)到了歷史峰值，最大水位抬升量超過(guò)往年同期峰值水位7 m，與汛前先比，水位變幅甚至可達(dá)20 m(圖11b)；汛后地下水位回落至正常狀態(tài)，裂縫的變形量則逐步趨于穩(wěn)定，變形速率大幅下降(圖11b)。

a. 2010年; b. 2014年; c. 2018年。位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)位置見(jiàn)圖2。

圖11 東嶺信滑坡堆積體裂縫變形量(a)及變形速率(b)與地下水位關(guān)系曲線

2.2.3 深部位移鉆孔測(cè)斜

深部測(cè)斜儀可以很快識(shí)別滑動(dòng)帶的位置。東嶺信滑坡堆積體共布置深部位移孔2個(gè)，編號(hào)分別為ZK11和ZK15，位于滑坡堆積體前緣的500 m高程附近，具體布置見(jiàn)圖2。各孔初測(cè)時(shí)間始于2014年1月，歷年監(jiān)測(cè)曲線見(jiàn)圖12。根據(jù)監(jiān)測(cè)曲線可以發(fā)現(xiàn)，2個(gè)鉆孔曲線在深度60 m左右開(kāi)始出現(xiàn)突變，表明該處是滑動(dòng)帶的位置，這與多個(gè)勘探鉆孔揭露的滑帶位置基本一致。根據(jù)ZK15的監(jiān)測(cè)結(jié)果(圖12b)經(jīng)計(jì)算得知，孔口埋深1 m左右的變形速率從監(jiān)測(cè)初期(2014年)的0.050 mm/d降低至2016年底的0.008 mm/d；表明東嶺信滑坡堆積體前緣不同深度的巖土體變形呈現(xiàn)逐年減緩的趨勢(shì)，但仍處于緩慢蠕滑變形過(guò)程中。后因測(cè)斜管變形過(guò)大，超過(guò)量程而無(wú)法繼續(xù)觀測(cè)。

3 滑坡堆積體變形演化機(jī)制

東嶺信滑坡堆積體變形受多個(gè)因素的影響，形

圖12 東嶺信滑坡堆積體深部位移測(cè)斜曲線

成機(jī)制非常復(fù)雜，總體上可以分為地質(zhì)因素和環(huán)境因素。其中，地質(zhì)因素主要包括滑坡的形態(tài)、物質(zhì)組成和地質(zhì)構(gòu)造等，是內(nèi)因；環(huán)境因素主要包括水庫(kù)蓄水及庫(kù)水位升降變化和降雨作用等，屬外因[17-18]。

3.1 地質(zhì)因素控制滑坡堆積體變形

滑坡堆積體位于劍河區(qū)域性斷層SE盤(pán)，由于斷層切割，山體兩側(cè)失去約束，底部與層間夾層或?qū)娱g錯(cuò)動(dòng)以及NE向緩傾角追蹤結(jié)構(gòu)面組合，受河流下切，前緣臨空。在暴雨、地震和地下水等綜合因素作用下，岸坡巖土體歷史上發(fā)生大規(guī)模塌滑，甚至發(fā)生堵江，目前的滑坡堆積體為老滑坡的殘留堆積物，呈北東寬、南西窄的 “圈椅狀”地貌，為典型的滑坡地貌形態(tài)(圖2)。

地質(zhì)勘察和地表、地下排水隧洞開(kāi)挖揭露均顯示，滑坡堆積體內(nèi)部結(jié)構(gòu)清晰，巖體相對(duì)松散。堆積體與基巖交界部位有明顯的滑帶，局部可見(jiàn)滑動(dòng)擦痕，是滑坡變形的控制性部位。

3.2 環(huán)境因素誘發(fā)滑坡堆積體變形失穩(wěn)

3.2.1 水庫(kù)蓄水

蓄水前，天然河水水位低(圖3)，滑坡堆積體基本不受河水水位影響，這時(shí)的邊坡處于穩(wěn)定狀態(tài)；蓄水后，因河水水位抬升幅度太大，導(dǎo)致滑坡堆積體前緣底部大部分巖土體浸泡于水中，坡體內(nèi)地下水位大幅升高，孔隙水壓力增大，邊坡阻滑段抗剪強(qiáng)度大幅降低，從而激活了古滑坡體。隨著蓄水以來(lái)每年河水水位的大幅、頻繁地上升與消落(圖9)，滑坡堆積體內(nèi)動(dòng)水壓力也相應(yīng)地頻繁變化，巖土體干濕循環(huán)交替，均會(huì)誘發(fā)邊坡變形。

3.2.2 雨季(汛期)持續(xù)強(qiáng)降雨

圖13—15分別給出了東嶺信地區(qū)多年來(lái)降雨量統(tǒng)計(jì)及其與滑坡堆積體內(nèi)地下水、排水隧洞流量之間的關(guān)系，其中：1)由多年來(lái)雨季(4—7月)降雨量統(tǒng)計(jì)柱狀圖(圖13)可知，2019年雨季總降雨量為歷年最大。2)由多年日均降雨量與地下水位之間的關(guān)系(ZK3位于邊坡中后部，孔內(nèi)的水位變化僅與降雨量有關(guān))(圖14)可知，降雨量與地下水位具有一定的同步性，總體上，當(dāng)降雨量增大時(shí)，地下水水位升高；降雨量減少時(shí)，則地下水位相應(yīng)降低。前期本工程的勘察和監(jiān)測(cè)成果資料[14-16]表明，ZK3雨季的地下水位變幅6～8 m，ZK2、ZK13的水位變幅可高達(dá)20 m。由圖14還可看出，2019年7月，地下水位達(dá)到多年來(lái)峰值。3)由東嶺信地區(qū)2個(gè)排水隧洞內(nèi)流量與降雨量關(guān)系(圖15)可知，2019年2條排水隧洞的洞內(nèi)流量均達(dá)到歷史最大值，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于往年同期。

圖13 東嶺信地區(qū)多年雨季(4—7月)降雨量統(tǒng)計(jì)

綜合分析還發(fā)現(xiàn)：短期強(qiáng)降雨不會(huì)導(dǎo)致邊坡地下水產(chǎn)生明顯抬升，但持續(xù)降雨，特別是雨季的持續(xù)降雨會(huì)導(dǎo)致東嶺信滑坡堆積體內(nèi)地下水位升高，排水隧洞內(nèi)地下水流量增大。分別以2015年和2019年為例：2015年，日降雨量峰值為166.5 mm(2015-09-12)，為歷年最高，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于2019年日降雨量峰值(45.85 mm，2019-06-08)，但2015年汛期累計(jì)降雨量(786.00 mm)小于2019年(821.00 mm)；地下水位和排水隧洞流量監(jiān)測(cè)(圖14、15)顯示，2015年的地下水流量與峰值地下水位均低于2019年，2019年的地下水流量為歷史峰值，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于往年同期(圖15)。另外，加之2019年雨季的總降雨量過(guò)大(圖13)，致使東嶺信滑坡堆積體內(nèi)地下水位高于往年，孔隙水壓力增大，這是導(dǎo)致2019年?yáng)|嶺信滑坡堆積體出現(xiàn)大變形的根本原因。

圖14 東嶺信地區(qū)地下水位與降雨量關(guān)系

圖15 東嶺信地區(qū)排水洞流量與降雨量關(guān)系

3.2.3 地下水位升高

監(jiān)測(cè)成果分析表明，滑坡堆積體變形與地下水位變化關(guān)系密切，呈現(xiàn)一定的正相關(guān)性：由圖10可知，對(duì)典型地表監(jiān)測(cè)點(diǎn)DLXG01、DLXG03、DLXG06和DLXG08歷年來(lái)的監(jiān)測(cè)成果顯示，當(dāng)?shù)叵滤惶幱谳^高值時(shí)(通常在雨季)，各點(diǎn)的地表變形速率通常達(dá)到當(dāng)年峰值，顯示變形量增加；而當(dāng)?shù)叵滤换芈鋾r(shí)，變形速率迅速恢復(fù)到較低的水平。裂縫變形監(jiān)測(cè)曲線(圖11)也給出了類似的結(jié)論：以2019年數(shù)據(jù)為例，2019-06-29地下水位達(dá)到了歷史最高值，多條裂縫監(jiān)測(cè)曲線均出現(xiàn)階躍式突增，變形速率從之前的小于0.05 mm/d突然增大至0.41 mm/d；而當(dāng)?shù)叵滤换芈浜?，變形曲線則趨于平穩(wěn)，變形速率也降低至0.00 mm/d附近。

3.3 變形演化過(guò)程

根據(jù)上述詳細(xì)的地質(zhì)勘查和監(jiān)測(cè)資料，基于地貌學(xué)和工程地質(zhì)力學(xué)理論[19-20]，推斷東嶺信滑坡堆積體的變形演化過(guò)程如下：

1)水庫(kù)蓄水前為原始斜坡階段，邊坡處于穩(wěn)定狀態(tài)(圖16a)。

2)水庫(kù)蓄水初期，蓄水后進(jìn)入蠕變?nèi)趸A段?；露逊e體前緣近50 m厚的巖土體浸沒(méi)于河水中，在重力作用下，松散堆積體與基巖接觸部位形成層間剪切帶，力學(xué)強(qiáng)度逐漸降低，產(chǎn)生蠕變。宏觀上表現(xiàn)為滑坡堆積體后緣出現(xiàn)張拉裂縫，前部出現(xiàn)隆起、開(kāi)裂現(xiàn)象，邊坡整體產(chǎn)生緩慢蠕滑變形(圖16b)。

3)持續(xù)強(qiáng)降雨激發(fā)邊坡變形。雨季的持續(xù)強(qiáng)降雨抬高了地下水水位，導(dǎo)致邊坡內(nèi)飽和區(qū)增大，力學(xué)強(qiáng)度減低，宏觀上表現(xiàn)為邊坡后緣和排水洞內(nèi)裂縫增大增多，變形加劇(圖16c)。

4 東嶺信滑坡堆積體穩(wěn)定FLAC3D計(jì)算與評(píng)價(jià)

4.1 計(jì)算模型的建立

參考同類工程[21-23]，本文采用FLAC3D，選取剖面1-1′作為計(jì)算剖面，第四系為一層(滑體)，其下部分別為滑帶和滑床(基巖)。計(jì)算采用理想彈塑性本構(gòu)模型，屈服準(zhǔn)則采用Mohr-Coulomb準(zhǔn)則，坡面為自由面，其他邊界為法向位移約束邊界。

4.2 計(jì)算工況及模型參數(shù)

本次利用數(shù)值計(jì)算探討東嶺信滑坡堆積體在降雨和庫(kù)水位聯(lián)合作用過(guò)程中的穩(wěn)定性。根據(jù)實(shí)際情況，將計(jì)算工況分為3種：工況Ⅰ，天然狀態(tài)下的枯水期(水庫(kù)水位428 m)；工況Ⅱ，天然狀態(tài)下的正常蓄水位(水庫(kù)水位472 m)；工況Ⅲ，汛期飽和狀態(tài)下的正常蓄水位(水庫(kù)水位472 m)。

鑒于降雨和地下水位對(duì)東嶺信滑坡堆積體變形和穩(wěn)定的重要作用，模型考慮地下水引起的孔隙水壓力：地下水位面以上采用天然重度(進(jìn)行汛期強(qiáng)降雨時(shí)采用飽和重度，模擬降雨的影響)，地下水位以下則采用浮重度?；露逊e體內(nèi)地下水位均采用實(shí)測(cè)水位，以便研究其變形特征和穩(wěn)定性。

參數(shù)選擇參考前期勘察階段大量的試驗(yàn)結(jié)果，綜合分析工程區(qū)巖體力學(xué)屬性，得到巖層和滑面物理力學(xué)參數(shù)見(jiàn)表2，采用FLAC3D軟件中的table功能將圖4中實(shí)測(cè)的地下水位耦合到彈塑性模型中。

4.3 計(jì)算成果分析與評(píng)價(jià)

各工況下的計(jì)算成果見(jiàn)表3，表3中，工況Ⅰ的穩(wěn)定系數(shù)最大(1.14)；水庫(kù)蓄水至472 m后，正常工況(工況Ⅱ)下的穩(wěn)定系數(shù)有所降低，為1.07；蓄水至知：邊坡的較大變形主要出現(xiàn)在坡肩及前部坡面附近，與地表位移監(jiān)測(cè)成果基本吻合(圖17a)；剪應(yīng)變主要出現(xiàn)在邊坡中部和前部的滑帶部位，邊坡后緣也出現(xiàn)了一定長(zhǎng)度的剪應(yīng)變，并有進(jìn)一步貫通的趨勢(shì)(圖17b)。計(jì)算結(jié)果表明，滑帶是邊坡穩(wěn)定性控制的薄弱環(huán)節(jié)，邊坡易沿滑帶產(chǎn)生大規(guī)模深層滑動(dòng)，這與現(xiàn)場(chǎng)排水洞內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查得到的滑帶擦痕結(jié)果相符(圖6)；采用強(qiáng)度折減計(jì)算得到的穩(wěn)定系數(shù)為1.01，表明此時(shí)的邊坡處于欠穩(wěn)定狀態(tài)。

a. 水庫(kù)蓄水前，邊坡穩(wěn)定；b. 水庫(kù)蓄水初期，邊坡緩慢變形；c. 蓄水后，加之2019年降雨量超往年，導(dǎo)致地形水位大幅抬升，裂縫增加，變形加劇。

表2 東嶺信地區(qū)巖土物理力學(xué)參數(shù)

表3 計(jì)算工況及穩(wěn)定系數(shù)

472 m+暴雨地下水位(工況Ⅲ)時(shí)的穩(wěn)定系數(shù)僅為1.01。計(jì)算結(jié)果顯示，蓄水后，穩(wěn)定系數(shù)降低，在暴雨工況下，邊坡的穩(wěn)定性進(jìn)一步下降；這與現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查得到蓄水后邊坡出現(xiàn)裂縫、暴雨后裂縫增大增多現(xiàn)象基本一致。

限于篇幅，本文僅給出工況Ⅲ(正常蓄水位+暴雨)條件下的部分計(jì)算成果圖(圖17)。由圖17可綜合監(jiān)測(cè)成果和穩(wěn)定性計(jì)算分析結(jié)果可知：東嶺信滑坡堆積體穩(wěn)定性較差，以蠕動(dòng)變形為主；水庫(kù)蓄水和持續(xù)降雨聯(lián)合產(chǎn)生的高地下水位易誘發(fā)邊坡的大變形，降低穩(wěn)定系數(shù)，對(duì)邊坡穩(wěn)定極為不利。因此，需進(jìn)一步采取防護(hù)措施，如增強(qiáng)坡面排水，加強(qiáng)排水洞的排水效果等。

a. 位移云圖與穩(wěn)定系數(shù)；b. 最大剪應(yīng)變?cè)隽吭茍D。

5 結(jié)論與建議

1)東嶺信滑坡堆積體為一老滑坡，排水洞開(kāi)挖施工揭露出明顯的擦痕，顯示該滑坡體已經(jīng)出現(xiàn)一定程度的變形，屬于典型的深層滑坡。

2)滑坡堆積體的地表變形監(jiān)測(cè)曲線和裂縫監(jiān)測(cè)曲線均呈現(xiàn)階躍式的發(fā)展，主要與水庫(kù)水位的升降和降雨量有關(guān)：水庫(kù)水位上升和降雨增多造成坡體內(nèi)地下水位抬高，流量增大，地下水位的抬升進(jìn)一步引起坡體內(nèi)巖土體軟化，孔隙水壓力增大，抗剪強(qiáng)度降低，邊坡變形增大；短期強(qiáng)降雨不會(huì)導(dǎo)致邊坡地下水產(chǎn)生明顯抬升，但持續(xù)降雨，特別是雨季的持續(xù)降雨會(huì)導(dǎo)致東嶺信滑坡堆積體內(nèi)地下水位升高，排水洞內(nèi)地下水流量增大。

3)滑坡堆積體的變形主要出現(xiàn)在坡肩及前部坡面附近，與監(jiān)測(cè)結(jié)論基本一致；剪應(yīng)變主要出現(xiàn)在邊坡中部和前部的滑帶附近，顯示滑帶是邊坡穩(wěn)定性控制的薄弱環(huán)節(jié)，這與現(xiàn)場(chǎng)排水洞內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查得到的滑帶擦痕結(jié)果相符。邊坡蓄水后，穩(wěn)定系數(shù)降低；在暴雨工況下，邊坡的穩(wěn)定性進(jìn)一步下降。計(jì)算結(jié)果與現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查得到蓄水后邊坡開(kāi)始出現(xiàn)變形、暴雨后變形裂縫增大增多現(xiàn)象基本一致。

4)總體上，水庫(kù)蓄水開(kāi)啟了東嶺信滑坡堆積體變形失穩(wěn)的進(jìn)程，蓄水后，邊坡進(jìn)入蠕滑變形階段，穩(wěn)定性較差。水庫(kù)水位變化和持續(xù)降雨聯(lián)合產(chǎn)生的高地下水位易誘發(fā)邊坡的大變形，對(duì)邊坡穩(wěn)定極為不利，因此，需進(jìn)一步采取防護(hù)措施，如增強(qiáng)坡面排水、加強(qiáng)排水洞的排水效果等。