胡致遠(yuǎn)　王偉　羅賢敏

摘要：三峽庫(kù)區(qū)因降雨充沛、地質(zhì)環(huán)境脆弱而地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)，庫(kù)水及降雨作用是導(dǎo)致庫(kù)區(qū)滑坡變形破壞的重要影響因素。藕塘滑坡為一滑體深厚、多序次解體、規(guī)模巨大的靠椅狀順層巖質(zhì)涉水滑坡，通過(guò)建立藕塘滑坡多滑帶地質(zhì)模型，來(lái)研究庫(kù)水聯(lián)合降雨作用下滑坡的變形和穩(wěn)定性。結(jié)果表明，藕塘滑坡為動(dòng)水壓力型滑坡，淺層滑體對(duì)降雨強(qiáng)度和庫(kù)水位波動(dòng)敏感性較高，其穩(wěn)定性主要受庫(kù)水位波動(dòng)影響；深層滑體穩(wěn)定性在降雨強(qiáng)度低于160mm/d時(shí)受庫(kù)水位波動(dòng)和降雨強(qiáng)度綜合作用影響，反之主要受降雨強(qiáng)度影響；雖然前緣反翹段和前期治理工程具有一定阻滑作用，但藕塘滑坡整體處于潛在欠穩(wěn)定狀態(tài)，在大暴雨及庫(kù)水位驟降作用下可能發(fā)生失穩(wěn)破壞。

關(guān)鍵詞：庫(kù)水位；降雨；數(shù)值模擬；藕塘滑坡；三峽庫(kù)區(qū)

中圖分類(lèi)號(hào)：P642.22；TV697.2⁺3 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A doi：10.3969/j.issn.1000-1379.2017.07.031

庫(kù)岸滑坡一直是國(guó)內(nèi)外水電工程中存在的重要問(wèn)題，隨著我國(guó)水利水電建設(shè)的發(fā)展，庫(kù)岸邊坡穩(wěn)定性問(wèn)題越來(lái)越引起人們重視。三峽工程是舉世矚目的水利水電工程，庫(kù)水位每年在145-175m之間周期變化，可能誘發(fā)、導(dǎo)致庫(kù)區(qū)兩岸地質(zhì)災(zāi)害。三峽庫(kù)區(qū)地質(zhì)災(zāi)害類(lèi)型主要有滑坡、泥石流、崩塌、地面沉降、地震、地裂縫、浸沒(méi)、巖溶塌陷等。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，各種類(lèi)型地質(zhì)災(zāi)害有2萬(wàn)多處，其中滑坡、泥石流、崩塌為數(shù)量最多、危害最嚴(yán)重、分布范圍最廣的三種。

滑坡變形破壞是一個(gè)復(fù)雜的多因素影響的過(guò)程，受自身地質(zhì)條件及外在誘發(fā)因素的綜合影響。對(duì)于水庫(kù)庫(kù)岸滑坡而言，庫(kù)水位漲落及降雨是誘發(fā)滑坡的重要因素，歷史上長(zhǎng)江三峽記載的崩塌滑坡大多發(fā)生在雨季，特別是5-10月雨汛期間。藕塘滑坡為一滑體深厚、多序次解體、規(guī)模巨大的靠椅狀順層巖質(zhì)涉水滑坡。筆者在對(duì)藕塘滑坡工程地質(zhì)特征和監(jiān)測(cè)資料研究的基礎(chǔ)上，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)踏勘、理論分析、數(shù)值模擬等多種途徑對(duì)滑坡地質(zhì)結(jié)構(gòu)特征、變形特征和庫(kù)水聯(lián)合降雨作用下的滑坡體位移場(chǎng)及穩(wěn)定性進(jìn)行系統(tǒng)的分析研究，以期為做好庫(kù)區(qū)地質(zhì)災(zāi)害的預(yù)防工作、保護(hù)長(zhǎng)江航道的正常運(yùn)行和兩岸城鎮(zhèn)居民的生命財(cái)產(chǎn)安全提供參考。

1藕塘滑坡工程地質(zhì)條件

藕塘滑坡是一個(gè)前寬后窄的“古鐘”狀順層基巖滑坡。西側(cè)發(fā)育有田灣溝、油坊溝，東側(cè)發(fā)育有鵝頸項(xiàng)溝、大溝。藕塘滑坡前緣高程100m，后緣高程475m，滑體長(zhǎng)1500m，寬830～1170m，厚40～70m，總面積為133×10⁴m²，總體積約為6380×10⁴m³?；麦w下伏基巖整體上為西低東高的斜面，斜面總體與基巖巖體的傾向和走向接近，西部較東部厚度大，上部較下部厚度大，基巖前緣略有反翹，為靠椅狀順層巖質(zhì)涉水滑坡（見(jiàn)圖1）。

根據(jù)物質(zhì)組成特征將滑坡堆積（Q^del）分為三層：Q^del-①為黏土夾碎石層，零星分布于上滑體表層；Q^del-②為塊石、碎石夾黏土層，廣泛分布于整個(gè)滑坡表層；Q^del-③為具層序狀大塊體，多下伏于第二層之下，局部出露于滑坡表部?；w下伏基巖為單斜構(gòu)造，巖層產(chǎn)狀為（330°-350°）∠（17°-20°），巖性為灰黃色砂巖、粉砂巖夾灰色黏土巖及黑色炭質(zhì)頁(yè)巖，為侏羅系下統(tǒng)珍珠沖組第一段（J_lz^2-1），微、中風(fēng)化，弱透水l生，較堅(jiān)硬。

藕塘滑坡地質(zhì)災(zāi)害危害等級(jí)為Ⅰ級(jí)，已采用拉錨抗滑樁治理三級(jí)滑體，對(duì)淺層滑坡、斜坡變形體進(jìn)行局部砌石支擋，設(shè)排水溝、截水溝。前期的防治工程對(duì)滑坡中部的淺層穩(wěn)定性已有明顯的改善，為集鎮(zhèn)建設(shè)起到了一定的保障作用。

2藕塘滑坡變形監(jiān)測(cè)分析

各監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)（變形量及變形速率）均不相同，為了尋找滑坡變形特點(diǎn)及規(guī)律，根據(jù)地表宏觀(guān)變形、GPS監(jiān)測(cè)變形、深部位移特征及變形程度將藕塘滑坡分為三類(lèi)區(qū)域，即滑體東西部為較嚴(yán)重變形區(qū)、中部場(chǎng)鎮(zhèn)區(qū)為輕微變形區(qū)、中上部為不明顯變形區(qū)（見(jiàn)圖2）。

根據(jù)地表宏觀(guān)變形、GPS監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和深部位移監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析，藕塘滑坡東、西部變形體自2008年10月三峽水庫(kù)試驗(yàn)性蓄水以來(lái)最先開(kāi)始產(chǎn)生變形，主要是受首次172m高水位漲落的影響?；伦冃伪憩F(xiàn)為多層滑動(dòng)變形，主要分為淺層滑體、深層滑體、潛在深層滑體。藕塘滑坡淺層滑體均發(fā)生蠕滑變形，東西部變形體處于勻速變形階段。淺層滑體地面變形原因較復(fù)雜，西部變形區(qū)及中部場(chǎng)鎮(zhèn)區(qū)變形與人工開(kāi)挖回填有關(guān)，滑坡中上部變形與表層物質(zhì)結(jié)構(gòu)松散有關(guān)，還受高水位175m漲落及降雨（特別是暴雨）的影響。藕塘東部及西部深層滑體正在沿潛在滑動(dòng)面發(fā)生蠕滑變形，其變形主要受庫(kù)水位漲落及降雨影響；東西部變形體深層蠕滑變形是高集中應(yīng)力釋放的結(jié)果。

3藕塘滑坡數(shù)值模擬

3.1滑坡模型建立

根據(jù)地質(zhì)資料和前期監(jiān)測(cè)資料可知，藕塘滑坡為多滑帶滑坡，分為淺層滑體、深層滑體、淺層滑帶、深層滑帶、滑床5個(gè)部分，本文選取主剖面（Ⅱ-Ⅱ剖面）建立數(shù)值模型。模型長(zhǎng)度2030m，高度625m，以X軸方向?yàn)橹骰较颍瑈軸方向?yàn)樨Q直方向（見(jiàn)圖3）。

根據(jù)藕塘滑坡地質(zhì)勘察報(bào)告和室內(nèi)試驗(yàn)綜合確定巖土體物理力學(xué)參數(shù)（見(jiàn)表1）。根據(jù)巖土體飽和滲透系數(shù)和GeoStudio中的經(jīng)驗(yàn)公式確定巖土體的滲透系數(shù)函數(shù)曲線(xiàn)。

滑坡在不同降雨量、降雨強(qiáng)度、降雨持續(xù)時(shí)間作用下穩(wěn)定性狀態(tài)各不相同，根據(jù)我國(guó)氣象部門(mén)規(guī)定的降雨分級(jí)表，結(jié)合藕塘滑坡區(qū)域的氣候降雨特點(diǎn)，分別選取10、20、80、120mm/d四種特征降雨強(qiáng)度作為降雨工況（見(jiàn)表2）。限于篇幅，因庫(kù)水位下降對(duì)滑坡穩(wěn)定性影響較大，本文重點(diǎn)研究庫(kù)水位下降及降雨作用下藕塘滑坡穩(wěn)定性，庫(kù)水位從175m下降到145m，下降速度選取最大降速2m/d。

3.2滑坡位移場(chǎng)模擬分析

選取地表GPS監(jiān)測(cè)點(diǎn)M，105、MJ06、MJ07水平位移實(shí)測(cè)值與對(duì)應(yīng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)模擬值進(jìn)行對(duì)比，其中MJ05、MJ06位于滑體前緣，MJ07位于滑體中后緣（見(jiàn)圖3）。為了盡可能貼近真實(shí)情況，模擬滲流邊界條件設(shè)置與庫(kù)水位調(diào)度方案一致。

由圖4可得，GPS實(shí)測(cè)值與模擬值擬合較好，變形趨勢(shì)較一致，表明采用該模型研究滑坡的變形規(guī)律是可行且有效的。

為了定量分析庫(kù)水位在一個(gè)水文年升降作用下地表的變形規(guī)律，分別在地表前緣、中部、后緣選取監(jiān)測(cè)點(diǎn)。前緣監(jiān)測(cè)點(diǎn)坐標(biāo)（1516.810m，169.022m），中部監(jiān)測(cè)點(diǎn)坐標(biāo)（1046.150m，298.997m），后緣監(jiān)測(cè)點(diǎn)坐標(biāo)（579.526m，429.405m）。

由圖5可以看出，地表前緣監(jiān)測(cè)點(diǎn)水平位移與庫(kù)水位升降成負(fù)相關(guān)的關(guān)系，即隨庫(kù)水位上升而減小、隨庫(kù)水位下降而增大，數(shù)值在10mm和-15mm間變化。地表中部監(jiān)測(cè)點(diǎn)水平位移隨歷時(shí)增大，變形速率很小，在一個(gè)水文年內(nèi)位移增大2.8mm。后緣監(jiān)測(cè)點(diǎn)水平位移很小，基本不受庫(kù)水位波動(dòng)的影響。分析表明庫(kù)水位漲落對(duì)滑體前緣變形影響很大，對(duì)滑體中部及后緣變形影響較小。

地表監(jiān)測(cè)點(diǎn)垂直位移與水平位移規(guī)律類(lèi)似。地表前緣監(jiān)測(cè)點(diǎn)垂直位移在5-76mm間變化，中部監(jiān)測(cè)點(diǎn)垂直位移最大值為9mm，后緣監(jiān)測(cè)點(diǎn)垂直位移很小。

4藕塘滑坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

4.1滑坡穩(wěn)定性工程地質(zhì)評(píng)價(jià)

自然歷史分析法是根據(jù)滑坡發(fā)育歷史中的變形破壞現(xiàn)象，分析滑坡變形主要影響因素及變形破壞規(guī)律，從而預(yù)測(cè)其穩(wěn)定性狀態(tài)及發(fā)展趨勢(shì)。本文從滑坡地形地貌、內(nèi)動(dòng)力作用、誘發(fā)因素及人類(lèi)活動(dòng)等方面對(duì)藕塘滑坡的穩(wěn)定性進(jìn)行深入分析及預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)。

（1）地形地貌分析。藕塘滑坡為靠椅狀順層巖質(zhì)涉水滑坡，整體上陡下緩，東、西側(cè)均發(fā)育溝谷。前緣反翹直臨長(zhǎng)江，提供強(qiáng)大的抗滑力，有利于滑坡的穩(wěn)定?；聳|、西部變形體自三峽水庫(kù)蓄水以來(lái)崩岸現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，崩岸使臨空面變陡，不利于滑坡的穩(wěn)定。東、西部較嚴(yán)重變形區(qū)失穩(wěn)會(huì)對(duì)東、西部的深層滑體穩(wěn)定性產(chǎn)生不利影響，從而影響滑坡整體穩(wěn)定性。

（2）內(nèi)動(dòng)力作用分析。藕塘滑坡上陡下緩、前緣反翹的地形地貌容易積聚很大的勢(shì)能，滑坡尚未產(chǎn)生大規(guī)模的崩塌變形現(xiàn)象，據(jù)此推斷藕塘滑坡仍在持續(xù)地積攢勢(shì)能。根據(jù)測(cè)斜孔被剪斷的情況及時(shí)間來(lái)分析，藕塘滑坡淺層滑體已產(chǎn)生蠕滑變形，平湖路以上的深層滑體已經(jīng)發(fā)生蠕滑變形，平湖路以下的滑體并未發(fā)生明顯深部變形，東、西部深層蠕滑變形是積攢的勢(shì)能釋放的結(jié)果。

（3）誘發(fā)因素。根據(jù)監(jiān)測(cè)資料分析，藕塘滑坡在雨季時(shí)變形較大，表明藕塘滑坡受降雨影響較大，大暴雨或持續(xù)強(qiáng)降雨會(huì)對(duì)藕塘滑坡穩(wěn)定性產(chǎn)生較大影響。此外，庫(kù)水位的漲落會(huì)影響藕塘滑坡東、西部變形體和深層滑體的穩(wěn)定性。

（4）人類(lèi)活動(dòng)。安坪集鎮(zhèn)在移民區(qū)建設(shè)過(guò)程乃至當(dāng)前，一直存在修建房屋、邊坡開(kāi)挖與基礎(chǔ)回填、公路溝渠修整等人類(lèi)活動(dòng)。這些人類(lèi)活動(dòng)對(duì)原有滑坡體的物質(zhì)結(jié)構(gòu)、坡面形態(tài)、地表地下水排泄通道、地表植被等造成了不利影響。2002年對(duì)藕塘滑坡表層及淺層滑體進(jìn)行了局部治理，設(shè)置了抗滑樁及較為完善的排水系統(tǒng)，前期的防治工程對(duì)滑坡中部的淺層滑體穩(wěn)定性有明顯的改善，但深層滑體仍有失穩(wěn)的可能性。

綜合分析，藕塘滑坡東、西部變形體處于勻速變形階段，藕塘滑坡整體處于蠕滑變形階段。前期治理工程對(duì)局部淺層滑體的穩(wěn)定性起了一定的作用，前緣反翹段有利于藕塘滑坡整體的穩(wěn)定。隨著勢(shì)能的積攢、應(yīng)力的集中，變形可能進(jìn)一步加劇，滑坡為潛在不穩(wěn)定狀態(tài)。

4.2滑坡穩(wěn)定性數(shù)值模擬評(píng)價(jià)

當(dāng)庫(kù)水位在一個(gè)水文年內(nèi)漲落時(shí)，藕塘滑坡穩(wěn)定性隨庫(kù)水位上升而增大、庫(kù)水位下降而減小，并存在滯后現(xiàn)象，表現(xiàn)為動(dòng)水壓力型滑坡的特征。其中淺層滑體穩(wěn)定性較深層滑體穩(wěn)定性變化幅度大，表現(xiàn)為較高的敏感性。第175d庫(kù)水位下降到145m時(shí)，藕塘滑坡穩(wěn)定性系數(shù)達(dá)到最小，深層滑體1、深層滑體2、淺層滑體的穩(wěn)定性系數(shù)分別為1.12、1.12、1.20（見(jiàn)圖6）。

庫(kù)水聯(lián)合降雨工況下藕塘滑坡最小穩(wěn)定性系數(shù)模擬結(jié)果見(jiàn)表3。由表3可知，滑坡最危險(xiǎn)的時(shí)刻不是降雨過(guò)程中，而是降雨停止后的某個(gè)時(shí)間點(diǎn)，在降雨強(qiáng)度120mm/d持續(xù)降雨3d后第12d，藕塘滑坡穩(wěn)定性最小，其中深層滑體2穩(wěn)定性系數(shù)最小為1.090，為基本穩(wěn)定狀態(tài)。

為研究庫(kù)水聯(lián)合降雨作用下藕塘滑坡穩(wěn)定性敏感性，分別計(jì)算不同庫(kù)水位降速及不同降雨強(qiáng)度組合作用下藕塘滑坡最小穩(wěn)定性系數(shù)。降雨強(qiáng)度特征值選取10、50、80、120、160、200mm/d，庫(kù)水位降速特征值選取0.5、1、2、3、4m/d，兩兩組合共30種工況，模擬計(jì)算時(shí)間為7d。將各工況下的淺層滑體和深層滑體最小穩(wěn)定性系數(shù)通過(guò)Surfer軟件繪成等值線(xiàn)圖（見(jiàn)圖7）。

淺層滑體和深層滑體穩(wěn)定性系數(shù)均隨庫(kù)水位降速和降雨強(qiáng)度增大而減小，淺層滑體穩(wěn)定性系數(shù)變化速率大，對(duì)降雨和庫(kù)水位敏感性較高。深層滑體穩(wěn)定性變化可分為兩個(gè)階段：當(dāng)降雨強(qiáng)度低于160mm/d時(shí)，穩(wěn)定性系數(shù)受庫(kù)水和降雨的聯(lián)合影響；當(dāng)降雨強(qiáng)度高于160mm/d時(shí)，其穩(wěn)定性系數(shù)主要受降雨強(qiáng)度影響，且降雨強(qiáng)度越大，受影響程度越高。藕塘滑坡從基本穩(wěn)定狀態(tài)向欠穩(wěn)定狀態(tài)轉(zhuǎn)變，當(dāng)庫(kù)水位降速及降雨強(qiáng)度較大時(shí)，淺層滑體和深層滑體穩(wěn)定性系數(shù)較小，安全儲(chǔ)備不高，可能發(fā)生失穩(wěn)。

5結(jié)論

藕塘滑坡變形監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析結(jié)果表明：藕塘滑坡淺層滑體已發(fā)生蠕滑變形，東、西部變形體處于勻速變形階段。藕塘東部及西部深層滑體正沿潛在滑動(dòng)面發(fā)生蠕滑變形，其變形主要受庫(kù)水位漲落及降雨影響。

藕塘滑坡為動(dòng)水壓力型滑坡。淺層滑體對(duì)降雨強(qiáng)度和庫(kù)水位波動(dòng)敏感性較高，其穩(wěn)定性主要受庫(kù)水位波動(dòng)影響：深層滑體穩(wěn)定性在降雨強(qiáng)度低于160mm/d時(shí)受庫(kù)水位波動(dòng)和降雨強(qiáng)度綜合作用影響，反之主要受降雨強(qiáng)度影響。降雨強(qiáng)度120mm/d持續(xù)3d雨停后第12d，滑體穩(wěn)定性系數(shù)最低，達(dá)到1.09。

藕塘滑坡整體處于潛在欠穩(wěn)定狀態(tài)，滑坡仍在不斷地積攢勢(shì)能，當(dāng)滑帶上的固鎖段逐漸被剪斷后，藕塘滑坡變形將進(jìn)一步加劇，在大暴雨及庫(kù)水位驟降作用下可能發(fā)生失穩(wěn)破壞。

[責(zé)任編輯 馬廣州]