降雨與庫(kù)水作用下譚家河滑坡變形響應(yīng)規(guī)律分析

汪標(biāo)　易慶林　鄧茂林　童權(quán)　劉開(kāi)心

摘要：三峽庫(kù)區(qū)譚家河滑坡坡體結(jié)構(gòu)特殊，形成機(jī)理復(fù)雜，自2006年12月開(kāi)始監(jiān)測(cè)以來(lái)，至今仍持續(xù)著位移變形。在分析譚家河滑坡變形特征（2015～2020年）的基礎(chǔ)上，把GPS人工和GPS全自動(dòng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)精細(xì)劃分為多個(gè)階段，采用定性與定量相結(jié)合的方法對(duì)庫(kù)水位、降雨量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析與處理，并結(jié)合地下水位監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)滑坡變形響應(yīng)規(guī)律進(jìn)行總結(jié)歸納，揭示滑坡誘發(fā)因素與誘發(fā)機(jī)制。結(jié)果表明：① 譚家河滑坡累積位移呈穩(wěn)定-階躍的增長(zhǎng)趨勢(shì)，在自重、庫(kù)水位波動(dòng)以及大氣降雨等因素的共同作用下，滑坡促滑段不斷擠壓阻滑段發(fā)生推移式蠕動(dòng)變形。庫(kù)水位升降是滑坡變形的直接因素，降雨對(duì)滑坡變形起促進(jìn)作用，汛期連續(xù)2個(gè)月月降雨量達(dá)到160 mm以上，會(huì)極大促進(jìn)滑坡變形。② 庫(kù)水位從175.00 m低速下降至160.00 m的過(guò)程中，庫(kù)水的浮托減重、浸泡軟化效應(yīng)使坡體變形保持低速增長(zhǎng)；庫(kù)水位從160.00 m快速下降至145.00 m的過(guò)程中，庫(kù)水位下降速率越大，形成的指向坡外動(dòng)水壓力越大，導(dǎo)致坡體變形更加明顯。③ 低水位運(yùn)行階段，由于庫(kù)水位快速下降對(duì)滑坡變形有一定滯后效應(yīng)，使坡體在庫(kù)水位兩次145.00 m低水位運(yùn)行期間仍持續(xù)變形，且第一次低水位運(yùn)行期間比第二次變形更強(qiáng)。④ 庫(kù)水位從145.00 m快速上升至175.00 m的過(guò)程中，在降雨強(qiáng)度較弱的情況下，庫(kù)水位上升有利于坡體穩(wěn)定，但當(dāng)庫(kù)區(qū)遭遇持續(xù)性降雨作用時(shí)，會(huì)降低坡體穩(wěn)定性，庫(kù)水對(duì)坡體阻滑段產(chǎn)生的浮托減重效應(yīng)顯著，導(dǎo)致坡體變形加劇。研究成果可為三峽庫(kù)區(qū)涉水型滑坡誘發(fā)機(jī)制分析、監(jiān)測(cè)預(yù)警預(yù)報(bào)研究、應(yīng)急搶險(xiǎn)處置等提供參考。

關(guān) 鍵 詞：滑坡變形； 動(dòng)水壓力； 浮托減重； 譚家河滑坡； 三峽庫(kù)區(qū)

中圖法分類號(hào)： TV697

文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

DOI：10.16232/j.cnki.1001-4179.2023.04.020

0 引 言

滑坡作為一種影響人類生產(chǎn)生活的重要地質(zhì)災(zāi)害，分布面廣，坡體結(jié)構(gòu)復(fù)雜，在不利的庫(kù)水位條件以及降雨作用下，易發(fā)生變形失穩(wěn)。20世紀(jì)60年代，意大利瓦依昂滑坡（Vaiont）在庫(kù)水及持續(xù)10 d的降雨聯(lián)合作用下位移量逐日增大，最終造成非常嚴(yán)重的事故，之后各國(guó)開(kāi)始重視外界因素給滑坡變形帶來(lái)的影響［1-2］。國(guó)內(nèi)外許多專家學(xué)者對(duì)降雨及庫(kù)水作用下滑坡變形響應(yīng)規(guī)律進(jìn)行了深入的研究，例如Jia等［3］通過(guò)模型試驗(yàn)，獲得了庫(kù)水位漲落條件下滑坡體變形特征、破壞機(jī)制；Tohari等［4］同時(shí)考慮了降雨及庫(kù)水位因素的影響，模擬了滑坡變形破壞的過(guò)程，其研究正在逐步靠近問(wèn)題的本質(zhì)。但滑坡作為一個(gè)誘發(fā)機(jī)制復(fù)雜的非線性動(dòng)態(tài)系統(tǒng)，目前仍是國(guó)內(nèi)外地質(zhì)災(zāi)害研究領(lǐng)域的難點(diǎn)。

近年來(lái)，國(guó)內(nèi)學(xué)者依據(jù)監(jiān)測(cè)成果分析，利用物理模型、數(shù)值模擬等手段，結(jié)合工程地質(zhì)條件，對(duì)降雨及庫(kù)水作用下滑坡變形響應(yīng)規(guī)律進(jìn)行了深入研究并取得了豐碩的成果［5-11］。鄧茂林等［5］認(rèn)為木魚(yú)包滑坡變形受根本性因素（巖性、地質(zhì)構(gòu)造、地形地貌等）控制，庫(kù)水位是主要的驅(qū)動(dòng)因素。黃達(dá)等［7］認(rèn)為庫(kù)水位快速下降是藕塘滑坡變形的主要因素，而降雨增加了坡體內(nèi)部孔隙水壓力，降低了坡體穩(wěn)定性。侯時(shí)平等［10］認(rèn)為2008～2014年譚家河滑坡變形時(shí)段集中于12月以及次年1～4月，高水位對(duì)滑坡順層滑面的浸泡軟化是滑坡變形的主要因素。王世梅等［11］分析認(rèn)為譚家河滑坡為典型浮托減重型滑坡。上述文獻(xiàn)主要是對(duì)GPS人工監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)（2018年之前）的分析，未滿足時(shí)效性的要求，且僅采用定性方法進(jìn)行分析，文獻(xiàn)所考慮的因素只有降雨量、庫(kù)水位，沒(méi)有明確闡述地下水位的變化情況。

譚家河滑坡坡體結(jié)構(gòu)特殊，形成機(jī)理復(fù)雜，至今仍持續(xù)位移變形。通過(guò)監(jiān)測(cè)資料發(fā)現(xiàn)，2015年5～6月，在庫(kù)水下降及持續(xù)強(qiáng)降雨作用下滑坡體變形劇烈，庫(kù)水和降雨的作用與地下水位有明顯的相關(guān)性；2017年8～10月，在庫(kù)水上升及持續(xù)強(qiáng)降雨作用下滑坡體變形劇烈，同期也造成了三峽庫(kù)區(qū)多處滑坡變形加劇，如三門洞滑坡、譚家灣滑坡、八字門滑坡等［12-14］。本文在闡述譚家河滑坡變形特征（2015～2020年）的基礎(chǔ)上，把GPS人工監(jiān)測(cè)和GPS全自動(dòng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)精細(xì)劃分為多個(gè)階段，采用定性結(jié)合定量的分析方法對(duì)庫(kù)水位、降雨量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析與處理，并結(jié)合地下水位監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)滑坡變形響應(yīng)規(guī)律進(jìn)行總結(jié)歸納，揭示滑坡誘發(fā)因素與誘發(fā)機(jī)制。

1 譚家河滑坡概況

譚家河滑坡屬于典型的靠椅狀順層巖質(zhì)滑坡，為原范家坪滑坡東塊，西鄰木魚(yú)包滑坡。譚家河滑坡后緣至高程432 m山包鞍部，前緣至江中135 m高程，西以自然沖溝為界，東以一斷裂帶為界?；聨r層產(chǎn)狀為25°∠26°，與坡面傾向一致，構(gòu)成中傾外順層斜坡，主滑方向340°?；缕矫嫘螒B(tài)呈靴形，剖面形態(tài)呈階狀，后陡前緩?；聦?00 m，縱長(zhǎng)1 000 m，體積約為1 600萬(wàn) m3（見(jiàn)圖1）?；麦w斷裂構(gòu)造發(fā)育，巖石的完整性和連續(xù)性遭到破壞。

滑坡體由兩部分構(gòu)成，上層為碎塊石土組成的薄層松散堆積體，土石比約為6∶4，下層為擾動(dòng)的層狀石英砂巖?；灿蓛商讕r性構(gòu)成，中上部順層段滑床由香溪組下段薄-中厚層炭質(zhì)粉砂巖組成，下部切層段滑床由香溪組中段褐黃色中厚-厚層狀石英砂巖組成。滑帶主要由滑體受擠壓形成重粉質(zhì)亞黏土及角礫組成，據(jù)滑帶的黏土礦物分析可知，主要礦物有石英、綠泥石、伊利石，次為方解石、高嶺石、長(zhǎng)石等，其中伊利石約占比25%，其親水性和脹縮性在層狀硅酸鹽礦物中僅次于蒙脫石，是對(duì)巖石軟弱和活化影響較大的礦物。

2 滑坡變形特征

2.1 監(jiān)測(cè)網(wǎng)點(diǎn)布設(shè)情況

譚家河滑坡作為三峽庫(kù)區(qū)秭歸縣三期地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)滑坡，自2006年12月開(kāi)始監(jiān)測(cè)，滑坡體上布設(shè)1條監(jiān)測(cè)縱剖面，共布設(shè)4個(gè)GPS人工監(jiān)測(cè)點(diǎn)（ZG287、ZG288、ZG289、ZG290）。2016年新建了4個(gè)GPS自動(dòng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)（ZGX287、ZGX288、ZGX289、ZGX290），于2016年5月19日開(kāi)始采集數(shù)據(jù)。新建3個(gè)自動(dòng)測(cè)斜監(jiān)測(cè)孔QK01、QSK01、QSK02，于2016年6月開(kāi)始采集地下水位數(shù)據(jù)。監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置詳見(jiàn)圖2。

2.2 宏觀變形特征

譚家河滑坡在三峽水庫(kù)2006年156.00 m蓄水期間，后緣出現(xiàn)裂縫，裂縫帶旁處村民已搬遷。水庫(kù)蓄水156.00 m后，滑坡在2007年發(fā)生劇烈變形：2007年8月，在滑坡中部（高程330 m）出現(xiàn)裂縫，長(zhǎng)約30 m，寬20 m，向下錯(cuò)動(dòng)15 cm；2007年9月，在滑坡后緣（高程420 m）出現(xiàn)裂縫，長(zhǎng)約30 m，寬20 m，向下錯(cuò)動(dòng)25 cm，并有新的張拉跡象。2008年12月庫(kù)水蓄水到175.00 m，之后庫(kù)水位每年波動(dòng)范圍在145.00～175.00 m之間。2009年9月，滑坡后緣觀察到裂縫，長(zhǎng)約30 m，寬20 m，下座25 m，有新的張拉跡象，可見(jiàn)庫(kù)水位首次蓄水到175.00 m，加劇了滑坡在2009年的位移變形。2020年12月，滑坡中后部右側(cè)邊界處形成凹狀裂縫，向下延伸至沙-黃公路，裂縫寬1～10 cm，斷續(xù)延伸長(zhǎng)約200 m，為長(zhǎng)期持續(xù)變形所致，見(jiàn)圖3?；轮星安孔髠?cè)邊界沙-黃公路路面拉裂錯(cuò)斷，縫寬 0.5～1.0 cm?；轮胁坑覀?cè)邊界處梯田坎錯(cuò)斷約0.6 m，為長(zhǎng)期持續(xù)變形所致，見(jiàn)圖4。

2.3 位移變形特征

譚家河滑坡自2006年監(jiān)測(cè)以來(lái)，GPS人工監(jiān)測(cè)點(diǎn)（ZG287、ZG288、ZG289、ZG290）持續(xù)位移變形，累計(jì)位移曲線呈穩(wěn)定-階躍增長(zhǎng)的趨勢(shì)（見(jiàn)圖5）。前3個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)累積位移量分別為2 358.3，2 379.8，2 437.8 mm，監(jiān)測(cè)點(diǎn)ZG290累積位移量相對(duì)較小，為1 552.8 mm，可見(jiàn)滑坡中后部與前緣形成較為顯著的位移差。根據(jù)年位移情況（見(jiàn)圖6），年位移量呈鋸齒狀下降趨勢(shì)，2009，2012，2015，2017年年位移量大幅度提升，2020年年位移量略有提升。由圖5可見(jiàn)庫(kù)水位首次達(dá)到156.00 m后，2007年4～7月在持續(xù)強(qiáng)降雨的作用下，監(jiān)測(cè)點(diǎn)累積位移曲線形成“階躍”型的動(dòng)態(tài)變化特征。庫(kù)水位首次到達(dá)175.00 m后，2009年1～9月監(jiān)測(cè)點(diǎn)累積位移快速增長(zhǎng)。2012年1～9月，監(jiān)測(cè)點(diǎn)累積位移保持穩(wěn)定增長(zhǎng)，可見(jiàn)滑坡變形與降雨無(wú)明顯相關(guān)性。范景輝等［15］對(duì)范家坪滑坡（包括木魚(yú)包滑坡以及譚家河滑坡）在2012年1月7日至2013年2月17日期間的InSAR監(jiān)測(cè)進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)譚家河滑坡處在緩慢勻速變形狀態(tài)，滑坡體中后部形變速率高于滑坡前緣，年形變量最高可達(dá)300 mm（見(jiàn)圖7）。2015年5～8月，庫(kù)水位由160.00 m左右快速下降至145.00 m ，并低水位運(yùn)行近2個(gè)月，期間庫(kù)水位下降速率高、降雨強(qiáng)度大，監(jiān)測(cè)點(diǎn)累積位移曲線發(fā)生“階躍”。

3 監(jiān)測(cè)成果分析

3.1 GPS人工監(jiān)測(cè)結(jié)果分析

根據(jù)譚家河滑坡GPS人工監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，可知監(jiān)測(cè)點(diǎn)ZG287、ZG288、ZG289變形基本同步，以監(jiān)測(cè)點(diǎn)ZG289為例，分析其在2015～2020年的位移、庫(kù)水位、降雨量的變化關(guān)系（見(jiàn)圖8）?？芍磕?～4月期間監(jiān)測(cè)點(diǎn)位移變形低速增長(zhǎng)，5～8月期間監(jiān)測(cè)點(diǎn)位移變形快速增長(zhǎng)，9～12月期間監(jiān)測(cè)點(diǎn)位移變形減緩（2017年除外）。由圖9可知，每年5～8月期間，在降雨及庫(kù)水位快速下降的作用下，譚家河滑坡變形速率明顯提升。將滑坡的周期性變形分為3個(gè)階段：Ⅰ庫(kù)水位下降坡體穩(wěn)定變形階段（1～4月）→Ⅱ庫(kù)水位快速下降及低水位坡體快速變形階段（5～8月）→Ⅲ庫(kù)水位上升及高水位坡體減速變形階段（9～12月）。

分析2015年降雨及庫(kù)水作用下譚家河滑坡變形響應(yīng)規(guī)律，選取時(shí)間段（2015年1～12月）內(nèi)數(shù)據(jù)（見(jiàn)圖10）?？梢?jiàn)Ⅰ階段庫(kù)水位由170.80 m下降至166.40 m，監(jiān)測(cè)點(diǎn)ZG289位移變形速率在①→②相對(duì)較低。Ⅱ階段庫(kù)水位由166.40 m快速下降至145.90 m并低水位運(yùn)行近2個(gè)月，期間監(jiān)測(cè)點(diǎn)變形較劇烈。其中5月、6月降雨量分別高達(dá)204.3，255.3 mm，監(jiān)測(cè)點(diǎn)平均日位移速率分別高達(dá)1.03，1.26 mm/d，其變形速率在②→③→④明顯提升，可見(jiàn)在庫(kù)水位快速下降疊加持續(xù)強(qiáng)降雨的作用下譚家河滑坡變形劇烈。7月降雨量達(dá)到161.9 mm，庫(kù)水低水位運(yùn)行，監(jiān)測(cè)點(diǎn)平均日位移速率高達(dá)1.28 m/d，其變形速率在④→⑤基本不變。8月在降雨量較低條件下，監(jiān)測(cè)點(diǎn)月位移量?jī)H10.6 mm，其位移變形在⑤→⑥減弱。Ⅲ階段庫(kù)水位由151.40 m快速上升至175.00 m并高水位運(yùn)行近2個(gè)月，期間監(jiān)測(cè)點(diǎn)變形減緩。其中9月和10月降雨量相對(duì)較低，庫(kù)水位由151.40 m快速上升至172.90 m，其變形速率在⑥→⑦→⑧減弱，可見(jiàn)降雨強(qiáng)度較弱條件下，庫(kù)水位上升使滑坡穩(wěn)定性短暫提高。11～12月庫(kù)水位在170.00～175.00 m間波動(dòng)，監(jiān)測(cè)點(diǎn)月位移在10 mm以下，其變形速率在⑧→⑨相對(duì)較低，期間庫(kù)水產(chǎn)生的浮托減重效應(yīng)較弱。綜上，Ⅰ階段滑坡位移變形較弱；Ⅱ階段滑坡位移變形較強(qiáng)，期間庫(kù)區(qū)遭遇連續(xù)3個(gè)月（5～7月）超過(guò)160 mm的強(qiáng)降雨，在庫(kù)水位由153.37 m快速下降至145.88 m及低水位運(yùn)行期間，滑坡體變形劇烈；Ⅲ階段在降雨強(qiáng)度較弱情況下，庫(kù)水位上升對(duì)滑坡穩(wěn)定性有積極的作用。

進(jìn)一步分析降雨以及庫(kù)水對(duì)滑坡變形的影響，對(duì)庫(kù)水位、降雨分布情況進(jìn)行綜合分析。由圖9可知：降雨主要集中在Ⅱ階段，2015～2018年每年5～8月，在連續(xù)2個(gè)月月降雨量超過(guò)160 mm的強(qiáng)降雨條件下，監(jiān)測(cè)點(diǎn)月位移量在18 mm以上，會(huì)極大促進(jìn)滑坡變形。2019～2020年每年5～8月，在沒(méi)有連續(xù)2個(gè)月的強(qiáng)降雨作用下，監(jiān)測(cè)點(diǎn)月位移偏低。其中2019年5月庫(kù)水位快速下降期間，在降雨量?jī)H61.4 mm條件下，監(jiān)測(cè)點(diǎn)ZG289月位移量高達(dá)41.2 mm，此時(shí)滑坡變形主要由庫(kù)水控制。綜上，譚家河滑坡變形失穩(wěn)是由大氣降雨及庫(kù)水位波動(dòng)等共同作用所導(dǎo)致，庫(kù)水位下降是滑坡變形的直接因素，持續(xù)強(qiáng)降雨對(duì)滑坡變形起到極大的促進(jìn)作用。

3.2 GPS全自動(dòng)監(jiān)測(cè)結(jié)果分析

GPS自動(dòng)監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示：2016年5月19日至2020年12月29日，譚家河滑坡GPS自動(dòng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)ZGX287、ZGX288、ZGX289、ZGX290變形持續(xù)增加，累積位移分別為560.3，544.2，578.8，333.9 mm，ZGX290累積位移相對(duì)較低（見(jiàn)圖11）。Ⅰ階段自動(dòng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)位移變形低速增長(zhǎng)，Ⅱ階段自動(dòng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)位移變形快速增長(zhǎng)，累積位移形成“階躍”，Ⅲ階段自動(dòng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)位移變形增長(zhǎng)緩慢（2017年除外）。2017年4個(gè)GPS自動(dòng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)年位移量分別為177.2，172.7，183.3，101.5 mm，與4個(gè)GPS人工監(jiān)測(cè)點(diǎn)年位移量157.9，163.3，182.9，72.3 mm對(duì)比，可見(jiàn)GPS自動(dòng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)與人工監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)基本吻合。

以監(jiān)測(cè)點(diǎn)ZGX289為例，選取時(shí)間段2016年5月19日至2017年12月31日的自動(dòng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，根據(jù)庫(kù)水位周期性波動(dòng)規(guī)律，將Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ變形階段精細(xì)劃分為9個(gè)變形階段：a庫(kù)水位低速下降階段、b庫(kù)水位快速下降階段、c第1次低水位運(yùn)行階段、d低水位運(yùn)行后快速上升階段、e庫(kù)水位快速上升后快速下降階段、f第2次低水位運(yùn)行階段、g庫(kù)水位快速上升階段、h庫(kù)水位減速上升階段、i高水位運(yùn)行階段（見(jiàn)圖12）。由于監(jiān)測(cè)設(shè)備故障，圖中部分?jǐn)?shù)據(jù)缺失。

分析2017年降雨及庫(kù)水作用下譚家河滑坡變形響應(yīng)規(guī)律。a階段庫(kù)水位由172.16 m低速下降至158.25 m，監(jiān)測(cè)點(diǎn)位移呈低速增長(zhǎng)的趨勢(shì)。b、e階段，庫(kù)水位分別由158.87 m和157.00 m快速下降至145.35 m，監(jiān)測(cè)點(diǎn)平均日位移速率分別高達(dá)0.65 m/d和0.92 m/d。c、f階段，庫(kù)水位在145.00～148.00 m間波動(dòng)，期間基本沒(méi)有降雨作用，監(jiān)測(cè)點(diǎn)位移量仍持續(xù)增長(zhǎng)，平均日位移速率分別為0.62 m/d和0.45 m/d，可見(jiàn)庫(kù)水位下降停止后，滑坡體仍持續(xù)變形，表面看由坡體變形的“慣性”引起，實(shí)則受地下水滯后響應(yīng)特征的影響［16］。d階段庫(kù)水位由低水位轉(zhuǎn)換為庫(kù)水位上升至157.00 m，監(jiān)測(cè)點(diǎn)平均日位移速率明顯降低為0.28 m/d，局部放大圖B可見(jiàn)庫(kù)水位從145.00 m上升至151.00 m后，監(jiān)測(cè)點(diǎn)無(wú)明顯位移變形，滑坡體變形受到抑制作用。5月11日與7月8日分別出現(xiàn)暴雨（53.2 mm）、大暴雨（116.8 mm），1 d后滑坡變形以較高的速率保持增長(zhǎng)，7 d后滑坡變形對(duì)暴雨及大暴雨的響應(yīng)明顯減弱，見(jiàn)局部放大圖A、B。g階段，庫(kù)水位由146.43 m快速上升至162.80 m，監(jiān)測(cè)點(diǎn)在29 d的位移量?jī)H6.7 mm，監(jiān)測(cè)點(diǎn)變形在g階段明顯較低，庫(kù)水位的上升有利于坡體穩(wěn)定。h階段庫(kù)水位由162.80 m上升至175.00 m，階段具有持續(xù)性及間斷性多日降雨特征，監(jiān)測(cè)點(diǎn)累積位移曲線于9月27日開(kāi)始上揚(yáng)，庫(kù)水位對(duì)坡體前緣產(chǎn)生的浮托減重效應(yīng)顯著。i高水位運(yùn)行階段，監(jiān)測(cè)點(diǎn)累積位移快速增長(zhǎng)。

進(jìn)一步分析降雨及庫(kù)水對(duì)滑坡變形的影響，統(tǒng)計(jì)監(jiān)測(cè)點(diǎn) ZGX289在2016～2019年b、c、d、e、 f階段的庫(kù)水位、降雨量等相關(guān)參數(shù)，因坡體變形對(duì)降雨的響應(yīng)在7 d后明顯減弱，統(tǒng)計(jì)前期（取8 d）降雨量，詳見(jiàn)表1?？傮w來(lái)說(shuō)，監(jiān)測(cè)點(diǎn)在b、c、e階段變形速率相對(duì)較高，d、f階段變形速率相對(duì)較低，且各階段前8 d降雨量越高，監(jiān)測(cè)點(diǎn)變形速率越大。葉殿秀等［17］認(rèn)為坡體變形不僅與當(dāng)日降雨量有關(guān)，而且與當(dāng)日前期的降雨量有密切關(guān)系，為了反映前期降雨量對(duì)滑坡變形的影響，引入了有效降雨量。

表1可知b階段庫(kù)水位下降速率越大、降雨量越高，監(jiān)測(cè)點(diǎn)變形速率越高，不利于坡體穩(wěn)定。2017年c階段監(jiān)測(cè)點(diǎn)變形速率達(dá)到0.62 mm/d，累積降量雨僅48.8 mm，可見(jiàn)c階段坡體變形由庫(kù)水位下降控制。2017年、2019年d階段庫(kù)水位由145.00 m快速上升至156.00 m左右，庫(kù)水位上升速率分別高達(dá)1.14 m/d和1.10 m/d，累積降雨分別為201.2 mm和10.2 mm，監(jiān)測(cè)點(diǎn)平均日位移速率較低，分別為0.28 mm/d 和0.11 mm/d，可見(jiàn)d階段庫(kù)水位上升速率越高、降雨強(qiáng)度越低，有利于坡體穩(wěn)定。2016年、2019年e階段監(jiān)測(cè)點(diǎn)平均日位移速率分別為0.56 mm/d 和0.30 mm/d，庫(kù)水位由156.00 m左右快速下降至145.00 m，累積降雨量較低分別為71.0 mm和26.2 mm，可見(jiàn)庫(kù)水位下降是坡體變形的直接誘因。2016年、2018年f階段監(jiān)測(cè)點(diǎn)平均日位移速率分別為0.43 mm/d和 0.20 mm/d，期間庫(kù)水位波動(dòng)范圍較小，基本無(wú)降雨作用，分析認(rèn)為f階段低水位運(yùn)行過(guò)程中，坡體變形跟e階段庫(kù)水位下降存在一定滯后效應(yīng)，導(dǎo)致監(jiān)測(cè)點(diǎn)仍持續(xù)變形。f階段監(jiān)測(cè)點(diǎn)變形速率與c階段相比，c階段第一次低水位運(yùn)行期間變形比f(wàn)階段第二次低水位運(yùn)行期間變形更強(qiáng)。

3.3 地下水位監(jiān)測(cè)成果分析

譚家河滑坡體裂隙發(fā)育，巖體結(jié)構(gòu)面破碎，有利于降雨及庫(kù)水的入滲補(bǔ)給坡內(nèi)地下水，而地下水滲流則是誘發(fā)滑坡失穩(wěn)的重要因素。許多學(xué)者從庫(kù)水位、地下水位變化和滑體的滲透性等方面研究庫(kù)岸滑坡的變形破壞。張永昌等［18］認(rèn)為樹(shù)坪滑坡地下水位變動(dòng)具有一定的滯后性，并與滑體的滲透性系數(shù)密切相關(guān)。譚家河滑坡區(qū)地下水主要為兩大類：① 松散堆積層孔隙水，含水介質(zhì)為滑坡堆積物，滲透系數(shù)為K=5.0×10-4～4.0×10-3 cm/s，滲透性較好；② 基巖裂隙水，含水介質(zhì)主要為砂巖及粉砂塊裂巖，具弱透水性，其滲透系數(shù)為K=3.0×10-7cm/s。少有文獻(xiàn)明確闡述地下水位的變化情況，本文對(duì)自動(dòng)測(cè)斜監(jiān)測(cè)孔QSK01和QSK02地下水位監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，研究降雨、庫(kù)水位與地下水位補(bǔ)給之間的關(guān)系，分析滑坡的誘發(fā)機(jī)制，由于監(jiān)測(cè)設(shè)備故障，圖13部分?jǐn)?shù)據(jù)缺失。由圖13可見(jiàn)QSK02坡內(nèi)地下水位波動(dòng)范圍在235.00～250.00 m之間，降雨強(qiáng)度增大會(huì)抬高地下水位，與庫(kù)水位波動(dòng)無(wú)明顯相關(guān)性，可見(jiàn)靠近坡體深處，庫(kù)水對(duì)其坡內(nèi)地下水位影響越弱。QSK01坡內(nèi)地下水位波動(dòng)范圍在154.00～184.00 m之間，地下水位變化曲線與庫(kù)水位變化曲線具有較強(qiáng)同步性，可見(jiàn)靠近坡體前緣，庫(kù)水對(duì)坡內(nèi)地下水位影響越強(qiáng)。

對(duì)庫(kù)水位、QSK01地下水位升降速率變化情況進(jìn)行分析（見(jiàn)圖14）。據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，2016年g階段庫(kù)水位由145.80 m快速上升至160.70 m，庫(kù)水位、地下水位平均日上升速率分別為0.75 m/d和0.71 m/d；2016年h階段庫(kù)水位由160.70 m上升至175.00 m，庫(kù)水位、地下水位平均日上升速率分別為0.49 m/d和0.49 m/d，可見(jiàn)g階段地下水位略滯后于庫(kù)水位上升（見(jiàn)局部放大圖C），h階段地下水位滯后庫(kù)水位上升不明顯，g階段庫(kù)水位、地下水位上升速率明顯高于h階段。2017年5月11日至6月10日，b階段庫(kù)水位由158.90 m快速下降至145.30 m，地下水位與庫(kù)水位平均日下降速率分別為0.44 m/d和0.42 m/d，局部放大圖D中可見(jiàn)a→b階段地下水位、庫(kù)水位下降速率明顯提高，且b階段地下水位略滯后于庫(kù)水位下降。地下水位跟隨庫(kù)水位下降期間，滑坡體內(nèi)的水壓力的重新分布，破壞了下滑力和抗滑力原本的對(duì)比狀態(tài)，進(jìn)而影響滑坡的穩(wěn)定性［19］。

綜上，滑坡前緣坡內(nèi)地下水由庫(kù)水和大氣降雨補(bǔ)給，地下水位與庫(kù)水位升降具有較強(qiáng)的同步性。庫(kù)水位在145.00～160.00 m內(nèi)快速升降會(huì)導(dǎo)致地下水滯后，地下水位變動(dòng)的滯后性與滑體的滲透性系數(shù)密切相關(guān)。當(dāng)庫(kù)水位在160.00～175.00 m內(nèi)升降速率較低時(shí)，地下水位與庫(kù)水位升降基本同步。滑坡中后部地下水主要由降雨補(bǔ)給，與庫(kù)水位升降無(wú)明顯相關(guān)性。

4 滑坡變形機(jī)制分析

通過(guò)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)以及宏觀地質(zhì)巡查，對(duì)譚家河滑坡變形機(jī)制進(jìn)行分析。

（1） 坡體結(jié)構(gòu)和巖土性質(zhì)為滑坡滑動(dòng)創(chuàng)造了條件。

根據(jù)斜坡變形破壞機(jī)制與成因模式［20-21］，譚家河滑坡屬于典型順層滑移型模式，又稱滑移-彎曲型滑坡?；驴v剖面呈上陡下緩型，剖面形態(tài)呈臺(tái)階狀?；麦w中后部地形陡峭，坡度20°～35°，長(zhǎng)約810 m，為整個(gè)滑坡驅(qū)動(dòng)塊體，為促滑段?；麦w前緣地形明顯較緩，坡度為2°～5°，長(zhǎng)350 m，為阻滑段（見(jiàn)圖15）?；麦w前緣坡腳在江水不斷的侵蝕沖刷下形成的臨空面，使坡體有了向下滑動(dòng)的空間?；麦w后緣薄層松散堆積體下部滑體產(chǎn)生橫向裂縫，張拉破壞形成似層狀石英砂巖、粉砂塊裂巖。巖體內(nèi)部結(jié)構(gòu)面網(wǎng)絡(luò)發(fā)生變形、錯(cuò)動(dòng)，巖體的連續(xù)性和完整性遭到破壞，使巖體強(qiáng)度喪失，進(jìn)而導(dǎo)致滑坡失穩(wěn)破壞。2006～2020年滑坡體中上部整體向下滑動(dòng)近2.4 m擠壓滑坡體前緣，坡體前中部陡緩交界裂隙被擠壓，前緣坡內(nèi)碎裂巖體壓密。

（2） 庫(kù)水位升降是滑坡變形的直接因素。

a階段庫(kù)水位由175.00 m下降至160.00 m左右，滑坡前緣坡體地下水位與庫(kù)水位下降基本同步，滑坡變形主要由庫(kù)水對(duì)滑坡體阻滑段產(chǎn)生的浮托減重以及浸泡軟化效應(yīng)控制。b、e階段庫(kù)水位分別由160.00 m和156.00 m 左右快速下降至145.00 m，因前緣坡內(nèi)碎裂巖體壓密，基巖裂隙水滲透性較低，滑坡體阻滑段內(nèi)地下水位滯后于庫(kù)水位下降，其坡外的水頭差增大，形成指向坡體外側(cè)的孔隙水動(dòng)水壓力，坡體變形明顯增強(qiáng)。庫(kù)水位下降停止后，c、f階段庫(kù)水位在145.00 m左右運(yùn)行，但坡體內(nèi)較大的地下水力梯度產(chǎn)生的動(dòng)水壓力仍然存在，為坡體持續(xù)“慣性”變形提供動(dòng)力。d階段庫(kù)水位快速上升至156.00 m左右，庫(kù)水入滲阻滑段內(nèi)形成指向坡內(nèi)的滲透壓力，滑坡體位移變形減弱。g、h變形階段庫(kù)水位由145.00 m上升至175.00 m，靠近坡體前緣的地下水位首先跟隨庫(kù)水抬升，靠近坡體深處地下水位由于滲流滯后作用抬升緩慢。一方面庫(kù)水位上升會(huì)形成坡面荷載反壓坡體，且?guī)焖蚱麦w內(nèi)滲透形成指向坡內(nèi)的動(dòng)水壓力，均有利于滑坡的穩(wěn)定。另一方面，坡體阻滑段碎裂巖體被擠壓，巖石完整性和連續(xù)性因此提高，孔隙介質(zhì)變少導(dǎo)致浮托減重效應(yīng)減弱，多種影響因素疊加作用下，滑坡體變形減弱。

（3） 降雨對(duì)滑坡變形起極大促進(jìn)作用。

滑坡巖體節(jié)理裂隙發(fā)育，降雨入滲坡體使土石體飽和，增加了滑體的總重度，導(dǎo)致滑坡體下滑力增大，也降低了滑帶及滑體的力學(xué)性質(zhì)。當(dāng)庫(kù)水位處于快速下降以及低水位運(yùn)行期間，由于前緣崩坡積物排水不暢，大量地下水充滿巖體空隙，地下水位迅速抬升，在坡體內(nèi)形成了較高的孔隙水動(dòng)水壓力、靜水壓力，不利于滑坡穩(wěn)定。當(dāng)庫(kù)水位處于快速上升期間，在持續(xù)性降雨作用下，降雨及庫(kù)水補(bǔ)給阻滑段內(nèi)地下水使其迅速抬升，滑坡阻滑段巖體因浮力而減重，促進(jìn)了滑坡體沿滑動(dòng)面變形。

5 結(jié) 論

（1） 譚家河滑坡累積位移呈穩(wěn)定-階躍增長(zhǎng)趨勢(shì)，其位移變形具有明顯周期性和階躍性。在自重、庫(kù)水波動(dòng)以及大氣降雨等因素作用下，滑坡促滑段不斷擠壓阻滑段發(fā)生推移式蠕動(dòng)變形。庫(kù)水位波動(dòng)是滑坡變形的直接因素，大氣降雨對(duì)滑坡變形起到促進(jìn)作用，且持續(xù)強(qiáng)降雨導(dǎo)致滑坡變形更為劇烈。

（2） GPS人工監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析結(jié)果表明：2015～2020年，Ⅰ階段庫(kù)水位低速下降，滑坡位移變形較慢；Ⅱ階段庫(kù)水位快速下降及低水位運(yùn)行期間，在連續(xù)2個(gè)月月降雨量超過(guò)160 mm的強(qiáng)降雨條件下，監(jiān)測(cè)點(diǎn)月位移量在18 mm以上，極大促進(jìn)了滑坡變形；Ⅲ階段庫(kù)水位上升至高水位運(yùn)行期間，在降雨強(qiáng)度較弱情況下，庫(kù)水位上升對(duì)滑坡穩(wěn)定性有積極的作用。

（3） GPS自動(dòng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析結(jié)果表明：2016～2020年，b、e庫(kù)水位快速下降階段，庫(kù)水位下降速率越大、降雨強(qiáng)度越高，形成指向坡外動(dòng)水壓力越大，會(huì)導(dǎo)致滑坡體變形劇烈，期間暴雨會(huì)明顯促進(jìn)滑坡的變形；c、f低水位運(yùn)行階段，滑坡變形跟庫(kù)水位快速下降有關(guān)，庫(kù)水位下降對(duì)滑坡變形有一定滯后效應(yīng)，導(dǎo)致低水位運(yùn)行中坡體仍持續(xù)變形，且c階段第一次低水位運(yùn)行期間變形比f(wàn)階段第二次低水位運(yùn)行期間變形更強(qiáng)；d階段庫(kù)水位上升速率越高、降雨強(qiáng)度越低，有利于坡體穩(wěn)定；g、h階段庫(kù)水位上升有利于坡體穩(wěn)定，但當(dāng)庫(kù)區(qū)遭遇持續(xù)性降雨，會(huì)降低坡體穩(wěn)定性，庫(kù)水對(duì)坡體阻滑段產(chǎn)生的浮托減重效應(yīng)顯著，導(dǎo)致坡體變形加劇。

本文通過(guò)GPS人工監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、全自動(dòng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、地下水位監(jiān)測(cè)資料等，分析降雨及庫(kù)水位作用下譚家河滑坡變形響應(yīng)規(guī)律。根據(jù)年位移變化情況得知2020年年位移量略有增長(zhǎng)，今后滑坡體有出現(xiàn)大規(guī)?；瑒?dòng)的可能性，需要持續(xù)關(guān)注降雨及庫(kù)水給滑坡變形帶來(lái)的影響，特別是在庫(kù)水位快速升降時(shí)，庫(kù)區(qū)遭遇持續(xù)強(qiáng)降雨，滑坡極易失穩(wěn)變形，因此需要加強(qiáng)譚家河滑坡監(jiān)測(cè)預(yù)警預(yù)報(bào)工作。

參考文獻(xiàn)：

［1］鐘立勛.意大利瓦依昂水庫(kù)滑坡事件的啟示［J］.中國(guó)地質(zhì)災(zāi)害與防治學(xué)報(bào)，1994（2）：77-84.

［2］王蘭生.意大利瓦依昂水庫(kù)滑坡考察［J］.中國(guó)地質(zhì)災(zāi)害與防治學(xué)報(bào)，2007（3）：145-148，158-159.

［3］JIA G W，ZHAN T L T，CHEN Y M，et al.Performance of a large-scale slope model subjected to rising and lowering water levels［J］.Engineering Geology，2009，106（1-2）：92-103.

［4］TOHARI A，NISHIGAKI M，KOMATSU M.Laboratory rainfall-induced slope failure with moisture content measurement［J］.Journal of Geotechnical and Geo-environmental Engineering，2007，133（5）：575-587.

［5］鄧茂林，易慶林，韓蓓，等.長(zhǎng)江三峽庫(kù)區(qū)木魚(yú)包滑坡地表變形規(guī)律分析［J］.巖土力學(xué)，2019，40（8）：3145-3152，3166.

［6］徐興倩，屈新，張新啟，等.庫(kù)水位變化和降雨作用下三門洞滑坡流固耦合分析［J］.水利水電快報(bào)，2020，41（4）：24-30.

［7］黃達(dá)，匡希彬，羅世林.三峽庫(kù)區(qū)藕塘滑坡變形特點(diǎn)及復(fù)活機(jī)制研究［J］.水文地質(zhì)工程地質(zhì)，2019，46（5）：127-135.

［8］盧書(shū)強(qiáng)，張國(guó)棟，易慶林，等.三峽庫(kù)區(qū)白家包階躍型滑坡動(dòng)態(tài)變形特征與機(jī)理［J］.南水北調(diào)與水利科技，2016，14（3）：144-149.

［9］鄧茂林，周劍，易慶林.三峽庫(kù)區(qū)靠椅狀土質(zhì)滑坡變形特征及機(jī)制分析［J］.巖土工程學(xué)報(bào)，2020，42（7）：1296-1303.

［10］侯時(shí)平，王水華，閆巍.三峽庫(kù)區(qū)秭歸縣譚家河滑坡變形原因淺析［J］.資源環(huán)境與工程，2018，32（增1）：69-72.

［11］王世梅，劉佳龍，王力，等.三峽水庫(kù)庫(kù)水位升降對(duì)譚家河滑坡影響分析［J］.人民長(zhǎng)江，2015，46（8）：83-86.

［12］林琰，鄧茂林，李卓駿.庫(kù)水升降作用下三峽庫(kù)區(qū)三門洞滑坡變形響應(yīng)特征［J］.人民長(zhǎng)江，2020，51（5）：125-130.

［13］仝德富，譚飛，蘇愛(ài)軍，等.基于多源數(shù)據(jù)的譚家灣滑坡變形機(jī)制及穩(wěn)定性評(píng)價(jià)［J］.地質(zhì)科技通報(bào)，2021，40（4）：162-170.

［14］李卓駿，鄧茂林，周劍，等.動(dòng)水作用下靠椅狀土質(zhì)滑坡變形機(jī)理及閾值初探：以三峽庫(kù)區(qū)八字門滑坡為例［J］.人民長(zhǎng)江，2020，51（7）：124-129，140.

［15］范景輝，邱闊天，夏耶，等.三峽庫(kù)區(qū)范家坪滑坡地表形變InSAR監(jiān)測(cè)與綜合分析［J］.地質(zhì)通報(bào)，2017，36（9）：1665-1673.

［16］朱冬林，任光明，聶德新，等.庫(kù)水位變化下對(duì)水庫(kù)滑坡穩(wěn)定性影響的預(yù)測(cè)［J］.水文地質(zhì)工程地質(zhì)，2002，29（3）：6-9.

［17］葉殿秀，陳鮮艷，張強(qiáng)，等.1971～2003年三峽庫(kù)區(qū)誘發(fā)滑坡的臨界降水閾值初探［J］.長(zhǎng)江流域資源與環(huán)境，2014，23（9）：1289-1294.

［18］張永昌，錢輩貝，郭飛.三峽水庫(kù)水位升降作用下樹(shù)坪滑坡復(fù)活機(jī)理研究［J］.人民長(zhǎng)江，2015，46（17）：57-62.

［19］苑誼，馬霄漢，李慶岳，等.由樹(shù)坪滑坡自動(dòng)監(jiān)測(cè)曲線分析滑坡誘因與預(yù)警判據(jù)［J］.水文地質(zhì)工程地質(zhì)，2015，42（5）：115-122，128.

［20］張倬元.工程地質(zhì)分析原理［M］.北京：地質(zhì)出版社，1994.

［21］朱冬雪，許強(qiáng)，李松林.三峽庫(kù)區(qū)大型-特大型層狀巖質(zhì)滑坡成因模式及地質(zhì)特征分析［J］.地質(zhì)科技通報(bào)，2020，39（2）：158-167.

（編輯：劉 媛）

Analysis on deformation response law of Tanjiahe Landslide induced by rainfall and reservoir water

WANG Biao1，2，YI Qinglin1，2，DENG Maolin1，2，TONG Quan1，2，LIU Kaixin1，2

（1.Hubei Engineering Research Center of Geological Hazards Prevention，China Three Gorges University，Yichang 433002，China； 2.College of Civil and Architecture，China Three Gorges University，Yichang 433002，China）

Abstract：

The slope of Tanjiahe Landslide located in the Three Gorges Reservoir area has a special structure with complex formation mechanism.Since the monitoring began in December 2006，it has been constantly displacing and deforming.On the basis of analyzing the characteristics of Tanjiahe Landslide deformation （2015～2020），the GPS manual and GPS automatic monitoring data were finely divided into several stages by a qualitative and quantitative combined method，and the reservoir water level and rainfall data were analyzed and processed.By combining the groundwater level monitoring data，the response mechanism of landslide deformation was summarized，and the induced factors and mechanism of landslide were revealed.The results showed that：① The cumulative displacement of the Tanjiahe Landslide presented a steady-step increasing trend.Under the action of dead weight，reservoir water fluctuation and atmospheric rainfall，the sliding peristaltic deformation occurred in a way of easily-sliding block pushing forward the holding back block.The rise and fall of reservoir water level was the direct factor for landslide deformation，and rainfall played a role in promoting landslide deformation.The monthly rainfall in a flood season reached more than 160 mm for two consecutive months，promoting landslide deformation greatly.② When the reservoir water level dropped from 17500 m to 16000 m at a low speed，due to the weight reduction and soaking softening effect of the reservoir water，the slope deformation kept growing at a low speed.When the reservoir water level dropped rapidly from 16000 m to 14500 m，the greater the water level＇s drop rate，the greater the dynamic water pressure toward the slope surface，resulting in more obvious deformation of the slope.③ In the low water level operation stage，because of a certain lag effect with rapid decline of reservoirs on the landslide deformation，the slope deformed constantly during the two 14500 m low water level operations，and the deformation during the first low water level operation was stronger than that in the second one.④ When the reservoir water level had rapidly risen from 14500 m to 17500 m，the rise of the reservoir water level was conducive to the stability of the slope under the condition of weak rainfall intensity.However，when the reservoir area was subjected to continuous rainfall，the stability of the slope would be reduced.Because the reservoir water exerted a significant lift force on the holding back block of the landslide，the slope deformation was aggravated.The research results can provide a reference for the induction mechanism analysis，monitoring，early warning and forecasting，and emergency treatment of water-related landslides in the Three Gorges Reservoir area.

Key words： landslide deformation；hydrodynamic pressure；floating weight loss；Tanjiahe Landslide；Three Gorges Reservoir area

收稿日期：2022-02-18

基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“復(fù)雜條件下視傾向滑移型滑坡成因機(jī)理與穩(wěn)定性研究”（42172303）

作者簡(jiǎn)介：汪 標(biāo)，男，碩士研究生，主要從事地質(zhì)災(zāi)害預(yù)測(cè)與防治方面的研究工作。E-mail：Wangbiao09100710@163.com

通信作者：易慶林，男，教授級(jí)高級(jí)工程師，主要從事防災(zāi)減災(zāi)、地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)方面的研究。E-mail：yiqinglin@ctgu.edu.cn