陳為公，賀可強，孫林娜

(1.青島理工大學(xué)管理學(xué)院，山東青島266520;2.山東省地質(zhì)環(huán)境與效應(yīng)工程技術(shù)研究中心，山東青島266033)

0 引言

滑坡分類的目的是通過對滑坡各種特征的概括，反映出滑坡的本質(zhì)屬性和變形破壞的內(nèi)在規(guī)律，深化對滑坡的理性認識，從而對其進行有效的預(yù)測和防治。庫岸涉水滑坡是指水庫沿岸范圍內(nèi)滑坡體前緣分布在庫水位升降范圍內(nèi)受水庫蓄放水影響的滑坡。以三峽庫區(qū)為例，庫區(qū)范圍內(nèi)5 386處崩塌滑坡中，涉水滑坡就有1 945處［1］。庫岸涉水滑坡由于所處水環(huán)境的復(fù)雜性，其性質(zhì)和變形特征與其它類型滑坡有所不同。對庫岸涉水滑坡分類進行研究，有助于對該類滑坡進行深入了解，豐富和完善滑坡的分類體系，對各種重大水利工程中涉水滑坡的預(yù)防和治療具有重要的理論意義和應(yīng)用價值。

1 已有滑坡分類概述

1.1 一般滑坡分類

迄今為止，針對不同的原則和指標(biāo)對滑坡進行的分類有幾十種之多，涉及到滑坡的物質(zhì)組成、規(guī)模、形成時間、階段、力學(xué)條件等諸多性質(zhì)和特征，由于角度不同而各具特點。總體而言，現(xiàn)有的滑坡分類可劃分為兩種分類方法，一種是單因素分類方法，一種是綜合分類方法。

1.1.1 滑坡的單因素分類

在滑坡分類中，采用滑坡某方面的特性對滑坡進行分類，主要的代表性分類方法可見表1。

表1 滑坡的單因素分類

1.1.2 滑坡的綜合分類方法

以單一特征進行分類，往往不能對某一滑坡進行具體描述，對滑坡分類的進一步細化和組合，采取綜合分類方法能更準(zhǔn)確的反映滑坡的性質(zhì)和特征。

(1)在1976年上海召開的“鐵路滑坡分類及分布規(guī)律的研究”專題會議上提出了適合我國國情的以組成滑體物質(zhì)、主滑帶成因及滑體厚度為標(biāo)志的三級分類法，這一分類體系概念明確，簡單明了，便于推廣應(yīng)用。按這一分類體系，對某一具體的滑坡采用綜合定名法，如“厚層堆積層黃土滑坡”。如滑坡的某一特點特別明顯，亦可在定名中加以體現(xiàn)，如牽引式薄層同生面黏性土滑坡等［2］。

(2)劉廣潤等將滑坡分類歸納為滑體特征分類、變形動力成因分類和變形活動特征分類三大系列。采用“綜合分類法”提出一套多層次的分類體系。全面反映滑坡多個方面的分類特點，并使所有現(xiàn)存的滑坡分類都得到其應(yīng)有的地位體現(xiàn)［3］。

(3)晏鄂川等在上述滑坡分類體系的基礎(chǔ)上，針對滑坡的發(fā)育狀況和地質(zhì)特征，抓住滑體組構(gòu)特征、動力成因、變形運動特征和發(fā)育階段這4個控制性因素的實際表現(xiàn)，組合建立滑坡基本地質(zhì)模型［4］。這4個控制性因素對滑坡的總體特征有較強的表現(xiàn)力，而且能為滑坡監(jiān)測、預(yù)報提供最為重要的信息基礎(chǔ)。

(4)李遠耀將滑坡的變形過程與受力狀態(tài)特征結(jié)合，建立了反映滑坡變形時空演化特征的分類體系，將滑坡分為漸進推移式滑坡、漸進牽引式滑坡、漸進平移式滑坡、突變推移式滑坡、突變牽引式滑坡以及突變平移式滑坡等類型［5］。

(5)楊詩義將滑坡采用三級綜合分類體系，以表現(xiàn)滑坡的地形地貌、地層巖性和監(jiān)測曲線三要素的基本特征和內(nèi)外在聯(lián)系，從而獲得72種滑坡類型［6］。

可以看出，一般的滑坡分類多是按單一特征分類的，隨著研究的深入，進而發(fā)展到按幾個特征進行綜合分類，其實用性也越來越強。它們都很好地反映了滑坡在某些方面的特征，能夠體現(xiàn)滑坡的一些本質(zhì)屬性，屬于定性的、靜態(tài)的分類，在科學(xué)研究和實踐工作中得到了廣泛的應(yīng)用，具有科學(xué)和實用意義。

1.2 已有涉水滑坡分類

對于涉水滑坡，同樣適用于一般滑坡的各種分類體系。但由于涉水滑坡所處的特殊水環(huán)境，針對其涉水的特點，在對其研究與治理過程中，對其進行分類時，勢必要考慮水因素的作用和影響。在一般滑坡分類體系的基礎(chǔ)上，按滑坡研究的目的對涉水滑坡進行相應(yīng)的分類。

(1)朱大鵬在晏鄂川等人提出的滑坡綜合分類基礎(chǔ)上，針對水庫蓄水型滑坡，提出了浮托減重型、浮托減重 +滲透力型、滲透力型的分類方案［7］。

(2)易武等以地下水位與庫水位的漲落速率是否一致，提出將涉水滑坡可劃分為蓄水型和泄水型兩大類四種類型的滑坡分類方法［1］。

(3)曾剛針對三峽庫區(qū)滑坡的結(jié)構(gòu)特點和水因素的作用，將三峽庫區(qū)的涉水滑坡歸納為浮托減重型、動水壓力型和復(fù)合型(浮托減重型+動水壓力型)三種類型［8］。

涉水滑坡分類的共同特點就是以水對滑坡的力學(xué)機制和狀態(tài)作為分類的依據(jù)和標(biāo)準(zhǔn)，抓住了該類滑坡的最本質(zhì)特征，是今后滑坡分類研究所應(yīng)遵循的基礎(chǔ)和方向。無論是涉水滑坡還是一般滑坡的分類，可以看出，用來進行分類的指標(biāo)和依據(jù)多是滑坡的某種(些)性質(zhì)和特征，是定性化指標(biāo)。而隨著滑坡研究的不斷深入，分類指標(biāo)的定量化應(yīng)成為探索和應(yīng)用的發(fā)展方向。

2 選擇k/v比值作為涉水滑坡分類指標(biāo)的緣由

2.1 水因素對滑坡穩(wěn)定性的影響

水對滑坡穩(wěn)定性的影響是直接而顯著的，水與滑坡的變形破壞具有直接相關(guān)關(guān)系，已成為滑坡研究者的共識。庫岸涉水滑坡處于復(fù)合水環(huán)境中，同時受降雨、地下水、地表水(庫水)的作用影響，相比一般滑坡而言，水成為滑坡穩(wěn)定與否的決定性因素。調(diào)查表明，90%以上的滑坡與水的作用有關(guān)［9］?；伦鳛橐粋€復(fù)雜的系統(tǒng)，其穩(wěn)定性取決于內(nèi)因和外因共同作用的結(jié)果。內(nèi)在因素包括滑坡的物質(zhì)組成、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造、滑帶特征和應(yīng)力狀態(tài)等因素，而外在因素是指降雨、庫水漲落、地下水作用、地震和人工活動等方面。內(nèi)因是根本，外因通過內(nèi)因發(fā)生作用是一切事物漸進式發(fā)展的基本規(guī)律。同樣，滑坡的內(nèi)在因素與外在因素共同作用下決定了滑坡的變形破壞狀態(tài)。

無論是降雨，還是地表水或是地下水，一旦水進入坡體內(nèi)部就會增加巖土體的重量并產(chǎn)生軟化泥化作用，降低巖土體的抗剪強度，靜水壓力增大，在不透水層上部聚集從而形成滑帶并起潤滑作用。庫水的漲落可以沖蝕坡腳導(dǎo)致滑坡失穩(wěn)，庫水抬升可是坡體浸泡水中產(chǎn)生浮力減重效應(yīng)，重力減小，阻滑段抗滑力減小，不利滑坡穩(wěn)定。對于弱透水性坡體而言，降雨或庫水位下降時坡體內(nèi)排水不暢，水頭差形成的滲透力增加了滑坡的下滑力，其動水壓力作用會導(dǎo)致滑坡變形失穩(wěn)。

2.2 k、v是滑坡穩(wěn)定性分析中重要的關(guān)鍵性參數(shù)

從力學(xué)機制上講，由于外在水因素的作用，導(dǎo)致坡體內(nèi)部結(jié)構(gòu)、性質(zhì)的改變，坡體內(nèi)的應(yīng)力狀態(tài)隨之調(diào)整。降雨和庫水位的升降，使坡體內(nèi)地下水位發(fā)生變動，坡體內(nèi)滲流場發(fā)生改變，進而影響應(yīng)力場變化。由于坡體成分與結(jié)構(gòu)構(gòu)造的不均一性，會產(chǎn)生應(yīng)力集中地段，當(dāng)應(yīng)力聚集達到或超過抗剪強度過程中，坡體的變形和破壞就產(chǎn)生和形成了。而作為涉水滑坡而言，巖土體滲透系數(shù)k與庫水位漲落速率v恰恰是決定滲流場狀態(tài)的兩個關(guān)鍵因素，巖土體的滲透系數(shù)在坡體內(nèi)決定了滲流場的狀態(tài)，庫水位的升降速度在坡體外影響著滲流場的狀態(tài)，二者的共同作用決定了坡體內(nèi)滲流場的動態(tài)過程。在滑坡的穩(wěn)定性分析中都是以分析滲流場變化為基礎(chǔ)和前提的，進而分析巖土體應(yīng)力場變化，二場耦合研究成為滑坡穩(wěn)定性分析的基本研究思想和研究方法，而k、v無疑是滑坡穩(wěn)定性分析中至關(guān)重要的決定性參數(shù)。選擇k、v做為涉水滑坡的分類參數(shù)就是抓住了問題的本質(zhì)和關(guān)鍵。

2.3 k/v比值作為分類指標(biāo)是滑坡穩(wěn)定性定量化研究的趨勢所需

在基于飽和非飽和滲流場的滑坡穩(wěn)定性分析中，浸潤線的位置和水力梯度的計算至關(guān)重要。對力學(xué)作用而言，重力、浮力、水壓力、滲透力等都會隨地下水浸潤線變化而改變，滑坡剩余推力和穩(wěn)定性也會變化［10］。庫水位升降速率越大，浸潤線越陡，滲透系數(shù)越大則浸潤線越緩，而浸潤線的陡緩又決定了水力梯度的大?。?1］。因此，是k、v共同決定了浸潤線的狀態(tài)和水力梯度，庫水位的升降速率與滑坡巖土體的滲透系數(shù)是一種對立統(tǒng)一的辯證關(guān)系，而對立統(tǒng)一規(guī)律是任何事物以及事物之間所存在的基本規(guī)律，用k/v作為涉水滑坡的分類指標(biāo)能夠更加科學(xué)而具體的反映滑坡內(nèi)在性質(zhì)和規(guī)律。

隨著滑坡穩(wěn)定性研究的不斷深入，非線性研究方法、系統(tǒng)動力學(xué)研究方法等方法都取得了很大的進步，定量化研究成為主要發(fā)展趨勢。在進行建模計算分析過程中，都面臨著一個棘手的問題，那就是所采用的方法無法對各類型的滑坡都能進行合理的解釋。尤其是在系統(tǒng)動力學(xué)方法中，同樣是庫水位上升或是下降時，對不同滑坡其力學(xué)機制有可能是加載，也有可能是卸載。涉及到庫水位升降時，對不同的滑坡無法確定其加卸載狀態(tài)，就無法有效進行分析，這不是因為所采用的理論方法不對，而是因為滑坡不同的k、v對比關(guān)系不同導(dǎo)致滲流場狀態(tài)不同而造成的。以k/v為分類指標(biāo)，先將滑坡分類，在此基礎(chǔ)上在進行相應(yīng)研究，則可將這一障礙掃除。

已有的滑坡分類體系中分類依據(jù)多是定性的，是對自身固有性質(zhì)的一種靜態(tài)描述，分類的目的是為了調(diào)查和勘察等工作的需要。庫岸涉水滑坡處于復(fù)雜的動態(tài)水環(huán)境中，其穩(wěn)定性分析是建立在滲流場與應(yīng)力場的模擬與計算基礎(chǔ)上的，已有的分類指標(biāo)和分類方法無法滿足需要。依據(jù)k/v比值對涉水滑坡進行分類，正是基于涉水滑坡穩(wěn)定性分析評價和預(yù)測的目的，抓住問題的主要矛盾，以滿足滑坡定量化研究趨勢所需。

2.4 選擇k/v比值作為庫岸涉水滑坡的分類標(biāo)準(zhǔn)符合分類學(xué)基本原則

在分類學(xué)中，類別的特性可分為分異特性或分類標(biāo)準(zhǔn)、協(xié)變特性和偶然特性。分異特性是用來作為歸類基礎(chǔ)的性狀，用以區(qū)別不同的類別。協(xié)變特性是隨分異特性而變化的性狀，而偶然特性是獨立于分異特性而變化的特性［12］。在選擇分異特性時有以下幾個基本原則:①分異特性必須是對分類目的有重要作用的特性。②分異特性應(yīng)具有盡可能多的協(xié)變特性。③分異特性必須是分類對象本身的性狀。

分異特性如果選擇的合適，應(yīng)有盡可能多的協(xié)變特性，從而不僅可以準(zhǔn)確表達某一類別的分異特性，而且還能隨帶描述出其協(xié)變特性。選擇k/v比值作為分類標(biāo)準(zhǔn)，正是抓住了k、v這兩個庫岸涉水滑坡最為關(guān)鍵重要的特性，以其作為分異特性進行分類，就可以知道相應(yīng)類別的其它方面特性，諸如滑坡的庫水位與坡內(nèi)地下水位的變化狀態(tài)、水力梯度、水力效應(yīng)(動水－靜水)、強度參數(shù)的變化趨勢、基本的穩(wěn)定性變化等多種協(xié)變特性。用k/v比值作為分異特性，既是對涉水滑坡分類特性的一個高度概括，又是一個具體的定量化指標(biāo)，比較適合作為復(fù)雜多變水環(huán)境中涉水滑坡分類的標(biāo)準(zhǔn)。

3 基于k/v比值的庫岸涉水滑坡分類

庫岸涉水滑坡處于復(fù)雜的水環(huán)境中，其分類的目的在于概括出滑坡在水因素作用下其穩(wěn)定性的發(fā)展變化特征和規(guī)律，為滑坡的穩(wěn)定性分析、預(yù)測乃至防治提供幫助。因此在對該類滑坡進行分類時，必須抓住內(nèi)外水因素相互作用的動力機制和動力效應(yīng)這一主要矛盾，選擇k、v這兩個決定性因子，將k/v作為分類指標(biāo)以反映二者在涉水滑坡中的對立統(tǒng)一關(guān)系，彰顯出滑坡在涉水情況下的內(nèi)在規(guī)律和外部特征。本著上述的目的和分類指導(dǎo)思想，將庫岸涉水滑坡分為k/v＞1和k/v＜1兩個大類，以適應(yīng)滑坡穩(wěn)定性分析和預(yù)測的需要，隨水環(huán)境條件變化而變化的動態(tài)分類。

(1)k/v＞1型滑坡

此類滑坡的滲透速率高于庫水位升降速率，其直接的外在表現(xiàn)規(guī)律就是坡體內(nèi)地下水位與庫水位升降同步，浸潤線平緩，水力梯度小，動水壓力效應(yīng)不明顯。該類滑坡往往滲透系數(shù)較大或庫水升降速率較小，或者庫水升降速率很大而滲透系數(shù)更大，庫水入滲和地下水排泄輕松。

當(dāng)庫水上升時，庫水首先淹沒滑坡前緣，前緣阻滑段巖土體飽水，產(chǎn)生浮托減重效應(yīng)，抗剪力降低，同時隨水位上升，滑帶飽水面積擴大，C、φ值降低，抗剪強大減弱。在庫水位上升過程中或水位穩(wěn)定后，滑坡容易變形和破壞。

當(dāng)庫水下降時，地下水可以及時排泄疏干，滑帶和巖土體內(nèi)的非飽和區(qū)擴大，C、φ等抗剪強度參數(shù)值增大，浮托減重效應(yīng)降低，抗滑力增大，滑坡穩(wěn)定性增強。

(2)k/v＜1型滑坡

此類滑坡的滲透速率低于庫水位升降速率，其直接的外在表現(xiàn)規(guī)律就是坡體內(nèi)地下水位變動滯后于庫水位升降，浸潤線形態(tài)較陡或反翹，水力梯度大，動水壓力及靜水壓力效應(yīng)明顯。該類滑坡往往滲透系數(shù)較小或庫水升降速率較大，或者滲透系數(shù)較大而庫水升降速率更大，庫水不易入滲以及地下水排泄不暢，造成地下水位與庫水位升降不同步。

當(dāng)庫水位上升時，由于庫水入滲慢，庫水上升速率高于入滲速率，造成坡體外水位高于坡體內(nèi)地下水位，產(chǎn)生的滲透力方向指向坡內(nèi)，對坡體產(chǎn)生反壓作用，k/v比值越小，作用效應(yīng)越強，滑坡穩(wěn)定性增加。當(dāng)上升達到穩(wěn)定水位后，坡體內(nèi)飽水區(qū)域增加，滑帶C、φ等抗剪強度參數(shù)值降低，抗剪強度減弱，同時由于含水自重增加，下滑力增大，滑坡穩(wěn)定性會降低而發(fā)生變形。

當(dāng)庫水下降時，地下水排泄不暢，庫水水位下降速率大于地下水位下降速率，坡體內(nèi)產(chǎn)生指向坡體外的滲透力和動水壓力，k/v比值越小，上述作用力效應(yīng)越強，不利滑坡穩(wěn)定，導(dǎo)致滑坡變形破壞，常發(fā)生牽引式滑坡。當(dāng)庫水位降至穩(wěn)定水位后，隨著坡體內(nèi)非飽和區(qū)的擴大，C、φ等抗剪強度參數(shù)值增大，滲透力降低至消失，抗滑效應(yīng)增強，滑坡穩(wěn)定性會有所提高。

4 基于k/v比值的庫岸涉水滑坡分類的理論意義

以k/v比值作為分類標(biāo)準(zhǔn)對滑坡進行分類的意義在于，為滑坡的定量化分析打開了一個思路?，F(xiàn)有的任何一種模型和方法都無法全面解釋各種滑坡，正如一把鑰匙無法打開各種鎖一樣，并不能說是這種模型和方法不行，而是因為方法是死的，而研究的對象的相關(guān)條件是變動的，是活的。對涉水滑坡而言，復(fù)雜的水環(huán)境使得巖土體應(yīng)力狀態(tài)變化復(fù)雜，同樣是升或是降水位的情形下，對不同的滑坡來說，所受應(yīng)力有可能是加載亦有可能是卸載。而以k/v比值為分類指標(biāo)，抓住影響滲流場變化的兩個最為關(guān)鍵而又相互對立統(tǒng)一的要素對涉水滑坡進行分類，可以針對每一個不同的滑坡，根據(jù)水因素動態(tài)變化狀態(tài)，進行具體的穩(wěn)定性分析。已有的滑坡分類方法，多是定性的、靜態(tài)的，很難實現(xiàn)對滑坡力學(xué)機理和效應(yīng)方面的分類，從而使得那些本著力學(xué)機理而提出的方法和模型在滑坡的研究分析中無法發(fā)揮出其應(yīng)有的功效?；趉/v比值的分類觀點的提出本身是微不足道的，但它或許可以為滑坡的研究者推開一扇窗或提供一絲線索。

5 結(jié)論

(1)由于分類目的和分類角度的不同存在各種滑坡的分類方法?，F(xiàn)有的一般滑坡分類方法主要有單一因素分類法和綜合分類法，是定性的、靜態(tài)的分類方法。

(2)庫岸涉水滑坡所處環(huán)境的特殊性，決定了水因素作用是其滑坡分類的根本特征。滲透系數(shù)和庫水位升降速率相互作用共同影響滑坡的滲流場和應(yīng)力場狀態(tài)，決定了滑坡的穩(wěn)定性變化。選擇k、v這一具有對立統(tǒng)一關(guān)系的參數(shù)作為涉水滑坡的分類因子，抓住了問題的主要矛盾，分類具有科學(xué)性、合理性和可行性。

(3)基于k/v比值的滑坡分類，體現(xiàn)著k、v在滑坡穩(wěn)定性中的對立統(tǒng)一規(guī)律，將涉水滑坡分為k/v＞1型滑坡和k/v＜1型滑坡兩種類型。這是一種對滑坡的定量化、動態(tài)化的分類，反映了滑坡的內(nèi)在機理和動力機制，適應(yīng)當(dāng)前滑坡研究的發(fā)展趨勢。

(4)基于k/v比值的滑坡分類方法的提出有助于為當(dāng)前滑坡研究困境的解脫提供幫助，它為解決滑坡研究中相關(guān)理論、模型、方法不具有普適性的問題提供了一種解決思路和方法，具有參考價值和借鑒意義。

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