劉慶麗，殷坤龍，劉 磊

三舟溪滑坡在非汛期增加庫水位下降速率對其穩(wěn)定性的影響

劉慶麗，殷坤龍，劉 磊

(中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)工程學(xué)院，湖北 武漢 430074)

以三舟溪滑坡為例，在前期有比較完整監(jiān)測資料的基礎(chǔ)上，分析滑坡變形破壞的歷史資料，研究滑坡活動與庫水位變化、降雨、地下水的響應(yīng)關(guān)系；考慮滑坡的實際水力邊界，根據(jù)滑坡地下水監(jiān)測數(shù)據(jù)及滑坡前緣發(fā)生的次級滑動，對滑坡巖土體水力學(xué)參數(shù)和抗剪強(qiáng)度參數(shù)進(jìn)行反演分析；基于反演分析，評價三舟溪滑坡穩(wěn)定性現(xiàn)狀，并預(yù)測在非汛期增加庫水位下降速率條件下滑坡的穩(wěn)定性，分析論證滑坡在非汛期增加庫水位下降速率的可行性，為調(diào)整消落期庫水位下降速率閾值提供科學(xué)依據(jù)。結(jié)果表明：三舟溪滑坡為動水壓力與暴雨混合型滑坡，庫水位變化控制著滑坡體穩(wěn)定性走勢，降雨則導(dǎo)致滑坡穩(wěn)定性發(fā)生波動性變化；三舟溪滑坡目前處于潛在不穩(wěn)定狀態(tài)，非汛期增加庫水位下降速率對滑坡穩(wěn)定性影響不大，預(yù)測非汛期增大庫水位日降幅條件下，滑坡整體仍為潛在不穩(wěn)定。關(guān)鍵詞：三舟溪滑坡；非汛期；庫水位下降速率；穩(wěn)定性評價

根據(jù)國內(nèi)外已建水庫的庫岸滑坡資料，水庫蓄水后的前幾年是庫區(qū)老滑坡復(fù)活和新生滑坡產(chǎn)生的主要時期[1]。自2003年三峽水庫蓄水以來，在庫水位升降和降雨的影響下，滑坡變形呈現(xiàn)波動性特點。中國長江三峽集團(tuán)公司通過近七年以來對非汛期庫水位下降速率(0.6 m/d)的嚴(yán)格控制，使得庫區(qū)內(nèi)涉水滑坡多年來以小變形的形式進(jìn)行了應(yīng)力調(diào)整，繼而在不同程度上增加了滑坡對庫水位降幅增加的承受能力。考慮到增加發(fā)電效益，提高水庫的調(diào)蓄能力,中國長江三峽集團(tuán)公司提出可否利用滑坡現(xiàn)有的安全儲備，在確保其穩(wěn)定的情況下組織論證滑坡在非汛期增大庫水位下降速率的可行性，解決三峽水庫運(yùn)行調(diào)度存在的瓶頸問題。

目前學(xué)者們針對庫水聯(lián)合降雨作用下滑坡穩(wěn)定性研究已開展了大量的工作。研究認(rèn)為降雨和庫水對庫岸滑坡穩(wěn)定性的影響是一個多因素耦合的過程，如雨水、庫水與滑坡巖土體相互作用效應(yīng)問題[2]、降雨引起坡面徑流與坡體滲流的耦合問題[3]、滲流場與應(yīng)力場的耦合問題[4]等。

本文以三舟溪滑坡為研究對象，利用地下水監(jiān)測數(shù)據(jù)反演分析滑坡體水力學(xué)參數(shù)，解決了巖土體水力學(xué)參數(shù)難以取值的問題，并對其力學(xué)模型進(jìn)行了優(yōu)化，在此基礎(chǔ)上評價該滑坡在非汛期增加庫水位下降速率(期望值為0.8～1.2 m/d)的條件下的穩(wěn)定性，為調(diào)整消落期庫水位下降速率閾值提供科學(xué)技術(shù)依據(jù)。

1 三舟溪滑坡基本特征

1.1 滑坡地形地貌及空間形態(tài)

三舟溪滑坡位于重慶市萬州區(qū)五橋至新田鎮(zhèn)移民公路北側(cè)，處于長江右岸岸坡地帶，所在斜坡單元位于萬州復(fù)向斜南東翼，屬侵蝕堆積低山丘陵地貌。斜坡地勢東高西低，地形上陡下緩，坡向為245°，下伏基巖巖層產(chǎn)狀為340°∠3°，為順向斜坡。

滑坡體平面形態(tài)呈箕形，長320 m，寬360 m，中部較厚，前后緣及滑體兩側(cè)相對較薄，平均厚度為10 m，面積為13.7萬m2，體積約1 35.6萬m3，見圖1；滑坡體剖面形態(tài)呈直線形，略有起伏，坡度為15°～24°；滑坡兩側(cè)以季節(jié)性沖溝為界，前緣剪出口南高北低，高程范圍為145～170 m，后緣以基巖陡崖為界，見圖2。

圖1 三舟溪滑坡監(jiān)測布置平面圖Fig.1 Layout of the monitoring system of Sanzhouxi landslide

圖2 三舟溪滑坡工程地質(zhì)剖面圖Fig.2 Engineering geological profile of Sanzhouxi landslide

1.2 滑坡物質(zhì)組成及結(jié)構(gòu)特征

滑坡體物質(zhì)結(jié)構(gòu)松散，由第四系殘積、坡積成因的粉質(zhì)黏土夾碎塊石組成，土石比為8∶2～7∶3，粉質(zhì)黏土呈黃褐色，可塑狀，碎石粒徑為0.2～3.3 cm，塊石常見塊度小于5 cm，大者可達(dá)直徑1 m以上?；轮骰鏋樗缮⒍逊e體與下伏基巖接觸面，滑面粗糙[5]；次級滑動面由前緣開挖導(dǎo)致，滑面上可見明顯擦痕、鏡面，擦痕方向為245°，見圖3。滑坡滑帶物質(zhì)以粉質(zhì)黏土為主，含少量砂巖、泥巖碎屑，結(jié)構(gòu)松散，遇水易軟化，滑床為侏羅系中統(tǒng)上沙溪廟組(J2s)砂巖、泥巖互層，巖層產(chǎn)狀為340°∠3°，見圖2。

圖3 次級滑動面Fig.3 Secondary landslide

1.3 滑坡體地下水動態(tài)變化特征

滑坡體地下水以松散層孔隙水為主，受到大氣降雨與庫水位調(diào)度的雙重影響產(chǎn)生波動。庫水位于高水位175 m時，水文孔STK-1穩(wěn)定地下水位埋深為1 m，水文孔STK-2穩(wěn)定地下水位埋深為1.7 m；而庫水位于低水位145 m時，水文孔STK-1穩(wěn)定地下水位埋深為3.9 m，水文孔STK-2穩(wěn)定地下水位埋深為4.1 m?；麦w約1/3體積處于地下水位變動帶范圍內(nèi)。

根據(jù)水文孔STK-1、STK-2地下水位監(jiān)測數(shù)據(jù)，分析了地下水位變化與降雨和庫水位的響應(yīng)關(guān)系，詳見圖4和圖5。由圖4和圖5可見：①水文孔STK-1與水文孔STK-2地下水位變化趨勢一致，對降雨非常敏感，與庫水位變化的相關(guān)性并不明顯；②據(jù)水文孔STK-1地下水位監(jiān)測數(shù)據(jù)，庫水位在高水位175 m運(yùn)行時，計算地下水浸潤線水力坡度角為7.4°;③2014年12月底至2015年3月初期間基本無降雨，庫水位由174 m降至162 m時，相應(yīng)的水文孔STK-1地下水位由176.5 m降至175 m，水文孔STK-2地下水位由191.9 m降至189.8 m;④降雨對地下水影響強(qiáng)烈，但雨后持續(xù)高水位的效果會迅速減弱，地下水高水位的保持時間較短，如2013年5月25日降雨量達(dá)到115 mm時，水文孔STK-1地下水位由175.1 m升至176.7 m，水文孔STK-2地下水位由191.9 m升至192.9 m，此時庫水位以0.5 m/d的速率下降，降雨停止后，兩水文孔地下水位下降速率為0.2 m/d;⑤降雨期間，在野外應(yīng)用電導(dǎo)線測法校核地下水位，證實一定量的降雨確實能導(dǎo)致監(jiān)測孔內(nèi)地下水位突變。分析認(rèn)為此時監(jiān)測孔為集水孔，監(jiān)測孔內(nèi)地下水位為非穩(wěn)定水位，并不能代表整個滑坡體內(nèi)的地下水位動態(tài)變化，因此該滑坡地下水位的長期變化趨勢仍然隨著庫水位的變化而變化，而降雨則導(dǎo)致地下水位波動性變化。

圖4 水文孔STK-1地下水位與庫水位和降雨的 響應(yīng)關(guān)系曲線Fig.4 Response curves of the groundwater level at hydrological hole STK-1 to the reservoir level and the precipitation

圖5 水文孔STK-2地下水位與庫水位和降雨的響應(yīng) 關(guān)系曲線Fig.5 Response curves of the groundwater level at hydrological hole STK-2 to the reservoir level and the precipitation

1.4 滑坡變形特征

三舟溪滑坡自1992年4月開始后部出現(xiàn)地表裂縫，長100 m，此后變形呈增多、加劇的趨勢。2003年6月，庫水位由69 m漲到132 m，中部地表出現(xiàn)拉張裂縫及下錯現(xiàn)象。鑒于滑坡明顯的宏觀變形特征和對三峽庫區(qū)長江航運(yùn)造成威脅的可能性，該滑坡被列為庫區(qū)三期專業(yè)監(jiān)測點，并于2006年埋設(shè)GPS監(jiān)測設(shè)備。其中，WZ03監(jiān)測點于2007年5月基座錯斷，裂縫寬5 cm，2010年6月裂縫擴(kuò)大至20 cm，基座完全斷開。同時，滑坡后緣五橋-新田公路局部開裂和下沉，滑坡中前部和右側(cè)多處發(fā)育地裂縫和錯落陡坎，堰塘圍堰出現(xiàn)開裂變形和漏水現(xiàn)象。

2012年，本課題組對三舟溪滑坡地表裂縫展開全面調(diào)查，其監(jiān)測布置見圖1。地表裂縫主要發(fā)育在滑坡中前部，共計9條，寬度1～12 cm，深度6～27 cm。9條裂縫中，6條呈直線形、平行排列，長度50～120 m，走向為330°～350°，近垂直于滑坡主滑方向，以拉張破壞為主；另外3條呈弧形，由滑坡右側(cè)向滑坡左側(cè)裂縫走向由340°逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)?45°并向滑坡前緣延伸，與滑坡主滑方向趨于一致，裂縫有進(jìn)一步變形拉裂、延展的趨勢[5]。2014年7月，滑坡體前緣興建碼頭，引發(fā)次級滑坡，次級滑坡體高程范圍為165～177 m。三舟溪滑坡變形跡象明顯，綜合滑坡宏觀變形現(xiàn)象和歷史，該滑坡處于蠕滑變形狀態(tài)，具有潛在不穩(wěn)定性。

圖6和圖7為2007—2014年三舟溪滑坡各GPS監(jiān)測點水平累計位移變化與月降雨量和庫水位的響應(yīng)關(guān)系曲線。由圖6和圖7可見，前緣WZ03監(jiān)測點水平累計位移增加明顯，具明顯的階梯狀特征，中部和后部各GPS監(jiān)測點水平累積位移呈現(xiàn)緩慢增長的趨勢，且WZ03監(jiān)測點水平累計位移階躍性變化均伴隨大于100 mm的月降雨量，說明降雨對監(jiān)測點的位移具有促進(jìn)作用；滑坡變形與庫水位的相關(guān)關(guān)系復(fù)雜，水平累計位移在2007—2009年階躍性變化出現(xiàn)在庫水位下降至平穩(wěn)期，其余水平累計位移階躍性變化出現(xiàn)在庫水位上升期，可見滑坡位移的變化對庫水位波動響應(yīng)具有一定的滯后性。

圖6 各GPS監(jiān)測點的水平累計位移曲線Fig.6 Curves of horizontal cumulative displacement at GPS monitoring sites

圖7 WZ03監(jiān)測點水平累計位移與庫水位和降雨的 響應(yīng)關(guān)系曲線Fig.7 Response curves of the horizontal cumulative displacement at site WZ03 to the reservoir level and the precipitation

2 三舟溪滑坡模型建立及優(yōu)化

2.1 模型建立

本文探究庫水位波動聯(lián)合降雨作用下，三舟溪滑坡在非汛期增加庫水位下降速率的可行性。三舟溪滑坡主滑方向為245°，前緣剪出口南高北低，高程范圍為145～170 m，滑坡體前緣位于三峽水庫蓄水位以下，受到水庫蓄水的影響。因此，本次選取圖1中Ⅰ-Ⅰ′剖面作為計算剖面,滲流模型邊界條件為：滑坡體前緣的水頭邊界根據(jù)庫水位確定，坡體表面為降雨入滲邊界，基巖面為隔水零流量邊界[6]。

2.2 模型優(yōu)化

2.2.1 滲流模型的優(yōu)化

在上述滲流模型建立的基礎(chǔ)上，為使模型模擬所得結(jié)果與實際相符，需利用實際水文監(jiān)測數(shù)據(jù)反演滑坡巖土體水力學(xué)參數(shù)，進(jìn)而優(yōu)化滲流模型。因此，滲流模型的優(yōu)化過程實際是滑坡巖土體水力學(xué)參數(shù)的反演過程[7]。

本文采用GeoStudio軟件對滑坡進(jìn)行滲流場模擬，當(dāng)滑坡巖土體處于非飽和狀態(tài)時，視滑坡巖土體滲透系數(shù)和體積含水量為坡體孔隙水壓力的函數(shù)，采用Van Genuchten經(jīng)驗曲線和飽和狀態(tài)時的參數(shù)來確定各計算參數(shù)。

由于反演涉及的參數(shù)眾多，且各參數(shù)與孔隙水壓力間關(guān)系復(fù)雜，尚無成熟函數(shù)關(guān)系表達(dá)式，因此本文采用灰色關(guān)聯(lián)進(jìn)行滑坡巖土體水力學(xué)參數(shù)反演。首先通過比較實際監(jiān)測曲線與模擬曲線兩者的相關(guān)性來分析滑坡巖土體各參數(shù)的敏感性；然后依據(jù)參數(shù)敏感性大小順序調(diào)整各參數(shù)；最后綜合對比得出與實際監(jiān)測曲線最吻合的滑坡巖土體水力學(xué)參數(shù)組合。三舟溪滑坡巖土體各水力學(xué)參數(shù)的確定過程如下：

(1) 飽和體積含水率的確定

滑坡巖土體飽和體積含水率的計算公式如下：

(1)

(2)

(3)

(4)

(5)

上式中：Gs為土粒的相對密度；ρs為土粒的密度(g/cm3);ρw為4℃時蒸餾水的密度(g/cm3)；e為孔隙比；γ′為土的浮重度(kN/m3);mw為土中水質(zhì)量(g);γw為4℃時水的重度(kN/m3);Vw為土中水體積(m3);Vv為土中孔隙體積(m3);V為土的總體積(m3);ms為土粒質(zhì)量(g);Vs為土粒體積(m3);w為土的飽和質(zhì)量含水率；ρd為土的干密度(g/cm3)；θw為土的飽和體積含水率。

根據(jù)上述公式計算得到三舟溪滑坡巖土體飽和體積含水率為0.4。

(2) 飽和滲透系數(shù)的確定

三舟溪滑坡巖土體滲透系數(shù)選取非汛期期間2014-01-01至2014-03-10進(jìn)行反演，期間基本無降雨，庫水位由173.43 m降至162.39 m。滲流場模擬以水文監(jiān)測得到的穩(wěn)定地下水位為初始地下水位，庫水位為173.43 m時,水文孔STK-1初始穩(wěn)定地下水位高程為175.6 m，水文孔STK-2為191.57 m。滑坡巖土體飽和滲透系數(shù)反演過程的模型邊界條件為滑坡體前緣水頭邊界根據(jù)庫水位確定，173.43 m往下均為庫水位變水頭邊界，基巖面為隔水零流量邊界。

水文孔STK-1與STK-2的地下水位變化趨勢基本一致，但位于滑坡前緣的水文孔STK-1，由于接受來自更高高程處的坡面匯流，降雨期間地表水入滲量較大，導(dǎo)致地下水位波動也隨之較大，影響因素更為復(fù)雜,因此本文選取水文孔STK-2地下水位監(jiān)測數(shù)據(jù)反演飽和滲透系數(shù)和降雨入滲系數(shù)。

三舟溪滑坡滑體物質(zhì)為粉質(zhì)黏土夾碎塊石，局部具孔隙結(jié)構(gòu)，塊石分布不均，模擬過程假定坡體物質(zhì)為均質(zhì)體，不斷調(diào)整坡體物質(zhì)飽和滲透系數(shù)，反演出能夠代表整個坡體的飽和滲透系數(shù)值，其反演結(jié)果見圖8。由反演結(jié)果得到三舟溪滑坡Ⅰ-Ⅰ′剖面粉質(zhì)黏土夾碎塊石的飽和滲透系數(shù)為2.2×10-6m/s。

圖8 非汛期滑坡體不同飽和滲透系數(shù)下水文孔STK-2 地下水位監(jiān)測值與模擬值對比圖Fig.8 Comparison of monitoring and simulation data at hydrological hole STK-2 with various saturated infiltration coefficients of the landslide mass in non-flood season

(3) 降雨入滲系數(shù)的確定

在上述滲透系數(shù)確定的基礎(chǔ)上，選取水文孔STK-2在2013-06-26至2014-06-26一個水文年的地下水位進(jìn)行降雨入滲系數(shù)的反演，其反演結(jié)果見圖9。降雨入滲系數(shù)反演過程的模型邊界條件為：滑坡體前緣為變水頭邊界，根據(jù)庫水位確定；坡體表面為降雨入滲邊界，量值為實際降雨量與降雨入滲系數(shù)的乘積；基巖面為隔水零流量邊界。不斷調(diào)整降雨入滲系數(shù)，由于滑坡體地表裂縫眾多，使得地下水位對降雨反應(yīng)敏感，因此取降雨入滲系數(shù)為0.3。

圖9 非汛期滑坡體不同降雨入滲系數(shù)下水文孔STK-2 地下水位監(jiān)測值與模擬值對比圖Fig.9 Comparison of monitoring and simulation data at hydrological hole STK-2 with various precipitation recharge coefficients of the landslide mass in non-flood season

最終模擬的地下水位與監(jiān)測地下水位兩者的灰色關(guān)聯(lián)度為0.75，其結(jié)果較為理想，說明得到的滑坡巖土體水力學(xué)參數(shù)組合較為可靠，最終達(dá)到了滲流模型優(yōu)化的目的。

2.2.2 力學(xué)模型的優(yōu)化

滑坡滑體抗剪強(qiáng)度參數(shù)優(yōu)選過程即為力學(xué)模型的優(yōu)化過程。鑒于滑坡變形對抗剪強(qiáng)度參數(shù)極為敏感，且滑坡失穩(wěn)主要取決于滑體抗剪強(qiáng)度參數(shù)，因此抗剪強(qiáng)度參數(shù)選取應(yīng)結(jié)合工程地質(zhì)調(diào)查的滑坡穩(wěn)定性狀態(tài)、變形特征進(jìn)行抗剪強(qiáng)度參數(shù)反演分析，最后根據(jù)室內(nèi)試驗、野外大剪試驗和工程類比方法綜合確定[8]。三舟溪滑坡在庫水位變動聯(lián)合降雨的影響下變形嚴(yán)重，多次發(fā)生次級滑坡，具備反演條件。

據(jù)勘察資料，三舟溪滑坡滑體抗剪強(qiáng)度參數(shù)初選值見表1，因滑體實際抗剪強(qiáng)度參數(shù)值應(yīng)介于天然強(qiáng)度和飽和強(qiáng)度之間[9]，因此抗剪強(qiáng)度參數(shù)取值應(yīng)考慮如表2所示的組合?；谌巯伦冃纹茐臍v史資料，2014年8月滑坡體前緣興建碼頭，引發(fā)次級滑坡，因此水力邊界考慮庫水位由158 m升至152 m期間實際降雨；計算邊界用次級滑坡體高程范圍165～177 m；根據(jù)滑坡不同發(fā)育階段的穩(wěn)定性系數(shù)取值范圍(見表3)，滑坡體前緣穩(wěn)定系數(shù)FS取為1，基本符合滑坡滑動時的實際情況。

考慮上述實際邊界條件、不同抗剪強(qiáng)度參數(shù)取值組合情況(見表2)、前緣滑坡體的穩(wěn)定系數(shù)，并綜合室內(nèi)試驗、野外大剪試驗等結(jié)果，最終三舟溪滑坡滑體抗剪強(qiáng)度參數(shù)取值為c=23.3 kPa，φ=11.7°，其結(jié)果較為可靠。

表1 滑坡滑體抗剪強(qiáng)度參數(shù)初選值

表2 c、φ組合情況一覽表

表3 滑坡不同發(fā)展階段的穩(wěn)定系數(shù)[10]

3 三舟溪滑坡穩(wěn)定性現(xiàn)狀分析

基于上述模型優(yōu)化，采用Morgenstern-Price極限平衡法對三舟溪滑坡體穩(wěn)定系數(shù)進(jìn)行計算，可得到整個水庫正常運(yùn)行期(2013年1月27日至2014年7月26日，共計546天)不同工況下滑坡穩(wěn)定系數(shù)變化情況，見圖10。

圖10 滑坡體穩(wěn)定系數(shù)與庫水位和降雨的響應(yīng)關(guān)系曲線Fig.10 Response curves of stability coefficients of the landslide mass to the reservoir level and the precipitation

由圖10可見，在庫水位變動和降雨影響下，三舟溪滑坡屬動水壓力與降雨混合型滑坡，穩(wěn)定系數(shù)整體趨勢為庫水位下降，滑坡體穩(wěn)定系數(shù)下降，庫水位下降至153 m繼續(xù)下降時，滑坡體穩(wěn)定系數(shù)略有上升。

從地下水動力學(xué)的力學(xué)機(jī)理上看，在庫水位下降過程中，庫水對滑坡體穩(wěn)定性作用主要體現(xiàn)在兩個方面：①滑坡體內(nèi)的地下水向庫水補(bǔ)給，導(dǎo)致滑坡體內(nèi)的孔隙水壓力減小，有效應(yīng)力增大，使得滑坡下滑力和法向應(yīng)力都會增加，法向應(yīng)力增大導(dǎo)致抗滑力增大，因此有效應(yīng)力增大對滑坡穩(wěn)定性的影響受滑面傾角和內(nèi)摩擦角的變化影響，同時存在增大或減小滑坡穩(wěn)定性的可能；②滑坡前緣受庫水靜水壓力的作用，庫水位下降，靜水壓力減小，不利于滑坡穩(wěn)定。分析認(rèn)為：影響滑坡體穩(wěn)定性的因素主要為②，①中地下水浸潤線凸度越大，孔隙水壓力正效應(yīng)作用效應(yīng)越小，滲透壓力負(fù)效應(yīng)作用效應(yīng)越大。

三舟溪滑坡庫水位下降過程中作用于坡體表面的靜水壓力減小，使滑坡抗滑力減小，同時指向坡體外側(cè)的動水壓力不利于滑坡體穩(wěn)定性，但因庫水位下降、地下水滲出而造成的滑坡體抗剪強(qiáng)度上升的效果有限，最終導(dǎo)致滑坡體穩(wěn)定性降低[11]。三舟溪滑坡體Ⅰ-Ⅰ′剖面前緣剪出口高程為153 m，庫水位下降至153 m繼續(xù)下降時，作用于坡體的靜水壓力不變且為零，坡體內(nèi)地下水位繼續(xù)下降，滲透壓力負(fù)效應(yīng)略小于孔隙水壓力正效應(yīng)，滑坡體穩(wěn)定性略有上升。

上述模擬結(jié)果顯示，三舟溪滑坡穩(wěn)定系數(shù)隨著庫水位下降而下降，受降雨影響較明顯，屬動水壓力與降雨混合型滑坡，一次降雨過程導(dǎo)致滑坡體穩(wěn)定系數(shù)最大減小0.137。可見，庫水位變化控制著滑體的穩(wěn)定系數(shù)走勢,降雨則導(dǎo)致穩(wěn)定系數(shù)波動性變化，兩者共同作用于滑坡體上，不同程度地影響著滑坡的整體變形[12]。

4 三舟溪滑坡穩(wěn)定性預(yù)測評估

本次預(yù)測工況的模擬是在修正模擬參數(shù)的基礎(chǔ)上完成的，根據(jù)三峽水庫水位日降幅對庫區(qū)地質(zhì)災(zāi)害影響的調(diào)查評價研究工作技術(shù)要求，按照表4工況和荷載組合進(jìn)行三舟溪滑坡穩(wěn)定性計算與評估。其中，降雨強(qiáng)度按照暴雨強(qiáng)度重現(xiàn)期為50年一遇標(biāo)準(zhǔn)考慮。

表4 穩(wěn)定性計算工況與荷載組合表

本文統(tǒng)計了1960—2013年54年間萬州區(qū)降雨情況，即4～6月份連續(xù)降雨天數(shù)和總降雨量，見圖11,并采用皮爾遜Ⅲ型曲線擬合降雨統(tǒng)計結(jié)果，得到的降雨頻率曲線，見圖12。選取50年一遇(即降雨頻率為2%)作為計算工況，累計降雨量為280 mm,降雨強(qiáng)度為280/3=93.3 mm/d,時間設(shè)置為庫水位由155 m降至152 m區(qū)間內(nèi)，坡體表面為降雨入滲邊界條件。

圖11 1960—2013年間萬州區(qū)降雨統(tǒng)計圖Fig.11 Statistical graph of the precipitation in Wanzhou during 1960—2013

圖12 降雨頻率曲線Fig.12 Precipitation frequency curve

圖13為三舟溪滑坡Ⅰ-Ⅰ′剖面不同計算工況與荷載組合下的滑坡穩(wěn)定系數(shù)。由圖13可見，根據(jù)滑坡穩(wěn)定性分級評價規(guī)定，滑體在庫水位由159 m降至145 m過程中，增大庫水位下降速率至1.2 m/d時，其穩(wěn)定性系數(shù)為1.041，仍處于潛在不穩(wěn)定狀態(tài)；庫水位相同下降速率工況下，庫水位下降到不同水位的滑坡穩(wěn)定系數(shù)變化趨勢相同，都是先減小后增大，庫水位下降至153 m時，達(dá)到其最小穩(wěn)定系數(shù);隨著庫水位下降速率由0.6 m/d增大至1.2 m/d，滑坡穩(wěn)定系數(shù)僅下降了0.007，變化幅度很小。

圖13 不同工況下滑坡體的穩(wěn)定系數(shù)Fig.13 Curves of stability coefficients of the landslide mass in different working conditions

庫水位下降對三舟溪滑坡體穩(wěn)定性影響主要是由于庫水位由175 m降至153 m，靜水邊界力減小造成，非汛期159 m增大庫水位下降速率對滑坡體穩(wěn)定性幾乎沒有影響，分析認(rèn)為這是由于滑坡體前緣剪出口153 m高程較高所致。因此，增加庫水位日降幅對滑坡穩(wěn)定性影響很小，降雨對滑坡穩(wěn)定性有一定的影響，預(yù)測在非汛期增大庫水位日降幅條件下，三舟溪滑坡整體仍為潛在不穩(wěn)定。

5 結(jié) 論

(1) 三舟溪滑坡巖土體水力學(xué)參數(shù)反演結(jié)果為：飽和滲透系數(shù)為2.2×10-6m/s，飽和體積含水率為0.4，降雨入滲系數(shù)為0.3，抗剪強(qiáng)度參數(shù)c為23.3 kPa、φ為11.7°，經(jīng)檢驗比較合理。

(2) 三舟溪滑坡穩(wěn)定性受降雨影響較明顯，該滑坡屬動水壓力與暴雨混合型滑坡，庫水位變化控制著滑坡穩(wěn)定性走勢，降雨則導(dǎo)致滑坡穩(wěn)定性出現(xiàn)波動性變化[13]。

(3) 三舟溪滑坡目前處于潛在不穩(wěn)狀態(tài)，滑坡穩(wěn)定系數(shù)最小值為1.041，隨著庫水位下降速率由0.6 m/d增大至1.2 m/d，滑坡穩(wěn)定系數(shù)僅下降了0.007，變化幅度很小，預(yù)測在非汛期增大庫水位日降幅條件下，滑坡整體仍為潛在不穩(wěn)定。

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Effect of Raising of the Drawdown Rate of the Reservoir Level on the Stability of Sanzhouxi Landslide in Non-flood Season

LIU Qingli,YIN Kunlong,LIU Lei

(FacultyofEngineering,ChinaUniversityofGeosciences,Wuhan430074,China)

On the basis of the relatively complete monitoring information,this paper takes Sanzhouxi landslide as a case study to analyze the historical information of the landslide deformation and the relations among the landslide activity and the reservoir level,precipitation and groundwater.Then,considering the hydraulic boundary conditions,the paper retrieves the hydraulic parameters and shear strength parameters of the landslide rock mass according to the monitoring data of groundwater and the secondary slide in front of Sanzhouxi landslide respectively.Next,based on the above analysis,the paper evaluates the stability of Sanzhouxi landslide,and furthermore predicts the stability under condition of raising the drawdown rate of the reservoir level in non-flood season,and demonstrates the practicability of this condition,which provides scientific basis for the threshold of the descending rate of reservoir level during the fluctuating period.The results indicate that Sanzhouxi landslide belongs to the type of hydrodynamic pressure and the precipitation.The change of reservoir level controls the trend of the landslide stability and the precipitation leads to fluctuation of the landslide stability.Raising the drawdown rate of the reservoir level in non-flood season has little effect on the stability of Sanzhouxi landslide which would remain to be in latent instability when the drawdown rate is raised.

Sanzhouxi landslide;non-flood season;drawdown rate of the reservoir level;stability evaluation

1671-1556(2016)02-0102-08

2015-08-13

2015-11-15

國家自然科學(xué)基金項目(41572292)

劉慶麗(1991—)，女，碩士研究生，主要研究方向為地質(zhì)災(zāi)害預(yù)測預(yù)報與風(fēng)險評價。E-mail:liuql09@lzu.cn

X93；TV697.2+3

A

10.13578/j.cnki.issn.1671-1556.2016.02.020