楊東廷 伍 岳 曾懷恩 胡安龍

(1. 三峽大學(xué) 三峽大學(xué)土木與建筑學(xué)院， 湖北 宜昌 443002； 2. 國(guó)家電網(wǎng) 甘肅經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院， 蘭州 730000)

滑坡的變形發(fā)展及破壞是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，許多專家學(xué)者對(duì)此進(jìn)行了專門的研究[1-4]．仵彥卿等[5-7]專門研究了裂隙巖體的滲流與引力場(chǎng)的耦合分析；劉新喜等[8-13]專門研究了庫(kù)水位升降對(duì)滑坡體穩(wěn)定性的影響；劉廣寧等[14]專門研究了降雨對(duì)滑坡變形演化的影響．綜上所述，人們對(duì)于滑坡體穩(wěn)定性影響因素等已經(jīng)有了很多研究，而使用定性劃分滑坡變形演化階段和分析每個(gè)階段累積位移變化特征研究卻很少．

1 八字門滑坡地質(zhì)概況

八字門滑坡體位于香溪河右岸，地勢(shì)呈階梯狀，西高東低，高程分布為139～280 m，高差大約為151 m，滑體地面坡度10～30°．滑坡體由二級(jí)平臺(tái)組成，分為前緣平臺(tái)和后緣平臺(tái)，分布高程139～165 m，220～230 m．滑坡體南北兩側(cè)及后緣邊界為巖土接觸面，前緣臨空面為香溪河，水上部分滑坡體長(zhǎng)380 m，寬100～500 m，平均厚度為20 m，總體積約235萬(wàn)m3．滑坡體發(fā)育于侏羅紀(jì)早期的逆層向斜坡中，主要為結(jié)構(gòu)松散的崩坡積物、殘坡積物．巖層組成成分主要為紫紅色砂頁(yè)巖、棕色砂巖及燧石礫石，該巖層構(gòu)成滑體滑床，巖層產(chǎn)狀為傾向292°∠29°(如圖1所示)．

圖1 八字門滑坡體平面略圖

2 八字門滑坡變形特征分析

八字門滑坡體上現(xiàn)有ZG110、ZG111、GSC1、GSC1、GSC2、GSC3、GSC4、GSC5、GSC7、GSC8、GSC9等10個(gè)GPS監(jiān)測(cè)點(diǎn)，其中ZG110、ZG111為2003年開(kāi)始監(jiān)測(cè)，其余的監(jiān)測(cè)點(diǎn)從2013年9月才開(kāi)始監(jiān)測(cè)．本文在收集2007年1月到2014年12月八字門滑坡監(jiān)測(cè)資料、庫(kù)水位和降雨數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，首先利用Matlab軟件整理數(shù)據(jù)，然后利用作圖軟件Origin 9.0作出八字門滑坡累積位移-月降雨量-庫(kù)水位關(guān)系曲線1(如圖2所示)、八字門滑坡累積位移-月降雨量-庫(kù)水位關(guān)系曲線2(如圖3所示)．

圖2 八字門滑坡累積位移-月降雨量-庫(kù)水位關(guān)系曲線1

圖3 八字門滑坡累積位移-月降雨量-庫(kù)水位關(guān)系曲線2

由圖2～3可知：①八字門滑坡監(jiān)測(cè)點(diǎn)ZG110、ZG111、GSC1、GSC1、GSC2、GSC3、GSC4、GSC5、GSC7、GSC8、GSC9等10個(gè)GPS監(jiān)測(cè)點(diǎn)累積位移監(jiān)測(cè)曲線均為階梯形狀和隨著時(shí)間呈增長(zhǎng)趨勢(shì)，因此說(shuō)明八字門滑坡整體位移呈階梯形狀和隨著時(shí)間增長(zhǎng)．②監(jiān)測(cè)點(diǎn)ZG110、ZG111的位移具有同步性，但其變化幅度各異，各監(jiān)測(cè)點(diǎn)累積位移從小到大依次為ZG111、ZG110．③每年5～7月滑坡4個(gè)GPS監(jiān)測(cè)點(diǎn)快速變形，其中2009年5～7月、2012年5～7月變形最為劇烈．每年8月到第2年的4月4個(gè)GPS監(jiān)測(cè)點(diǎn)緩慢變形．

3 八字門滑坡變形演化階段定性劃分

通過(guò)上文的分析，可知對(duì)于八字門滑坡來(lái)說(shuō)，每年的4～9月(尤其是6～7月)，時(shí)間上正好位于三峽庫(kù)水位下降并疊加多降雨的汛期時(shí)段，因此每年的該時(shí)段都會(huì)出現(xiàn)滑坡的明顯階躍型變形，位移量值和速率均快速變大，而其他時(shí)段由于庫(kù)水位和降雨的作用減弱，滑坡的變形也趨于平緩．由圖2可知，滑坡總體位移曲線為階梯狀遞增．在2006年1月至2009年5月滑坡累積位移小幅度增長(zhǎng)，位移增長(zhǎng)速率呈逐步減小趨勢(shì)；到達(dá)2009年5月時(shí)，各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的移動(dòng)速率突然增大，經(jīng)歷了3個(gè)月的位移陡增，形成一個(gè)較大的臺(tái)階；在2009年5月至2012年6月間滑坡累積位移增長(zhǎng)速率整體上又呈逐步減小趨勢(shì)；到達(dá)2012年6月時(shí)，各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的移動(dòng)速率又突然增大，經(jīng)歷了1個(gè)月的位移陡增，形成一個(gè)較小的臺(tái)階；2012年6月至2014年12月，滑坡累積位移增長(zhǎng)速率整體上減小趨勢(shì)更加明顯．從局部上看，監(jiān)測(cè)點(diǎn)在每年的5～7月份變形較大，這主要是由于同期長(zhǎng)江庫(kù)水位大幅下降及強(qiáng)降雨致使滑坡加速變形，而8月份后隨著庫(kù)水逐漸上升，對(duì)坡體起到一定保護(hù)作用，加之降雨量減少，滑坡累計(jì)位移基本保持穩(wěn)定．

根據(jù)以上特征可將滑坡累積位移曲線分為3個(gè)階段研究，第1階段累計(jì)位移的整體特征趨于平緩；第2階段累計(jì)位移的整體特征呈階梯狀遞增，隨著時(shí)間的增長(zhǎng)由大階梯逐漸向小階梯轉(zhuǎn)變；第3階段累計(jì)位移的整體特征與第2階段相同，唯一不同的是累計(jì)位移的位移速率較第2階段明顯減少．總的階段劃分圖如圖4所示．

圖4 八字門滑坡階段劃分圖

由圖4可知八字門滑坡3個(gè)變形階段劃分：

第1階段(低位蓄水變形階段)：2006年1月至2009年5月．這一階段在圖4上看是3個(gè)小臺(tái)階，是由155 m水位影響的階段．

第2階段(高位蓄水變形階段)：2009年5月至2012年6月．第2階段在圖4上看是兩個(gè)大臺(tái)階加一個(gè)小臺(tái)階，是由175 m水位影響的階段．

第3階段(高位蓄水后續(xù)變形階段)：2012年6月至2014年12月．第3階段也是一個(gè)大臺(tái)階加兩個(gè)小臺(tái)階組成的，是由水位突降影響的階段．

根據(jù)圖4對(duì)八字門滑坡的階段劃分，計(jì)算出白家包滑監(jiān)測(cè)點(diǎn)ZG110、ZG111每個(gè)變形階段在汛期時(shí)段連續(xù)明顯階躍型變形的平均速率見(jiàn)表1．

表1 八字門滑坡汛期時(shí)段連續(xù)明顯階躍型變形的平均速率表

由表1和圖5可知：①八字門滑坡監(jiān)測(cè)點(diǎn)ZG110、ZG111的第1個(gè)階段3年的變形平均速率在每個(gè)階段都是整體較??；②八字門滑坡監(jiān)測(cè)點(diǎn)ZG110、ZG111的第2個(gè)階段3年的變形平均速率由大變小再變大的過(guò)程；③八字門滑坡監(jiān)測(cè)點(diǎn)ZG110、ZG111的第3個(gè)階段3年的變形平均速率由大變小再變小的過(guò)程．故綜上分析可以說(shuō)明上文定性劃分的八字門滑坡3個(gè)變形階段比較合理．

圖5 八字門汛期時(shí)段連續(xù)明顯階躍型變形的平均速率圖

本文利用oringn做出八字門滑坡汛期累積位移速率與庫(kù)水位下降時(shí)庫(kù)水平均幅度和平均降雨量對(duì)比分析圖如圖6所示．本文利用oringn做出八字門滑坡汛期累積位移速率與庫(kù)水位上升時(shí)庫(kù)水平均幅度和平均降雨量對(duì)比分析圖如圖7所示．

圖6 八字門滑坡汛期累積位移速率與庫(kù)水位下降對(duì)比分析圖

圖7 八字門滑坡汛期累積位移速率與庫(kù)水位下降對(duì)比分析圖

對(duì)比分析圖4、圖6和圖7可以得出白家包滑坡監(jiān)測(cè)點(diǎn)累積位移每個(gè)階段每年汛期臺(tái)階狀累積位移變化的特征．

1)第1階段累積位移變化特征

分析圖6和圖7可知第1階段第1年汛期庫(kù)水位平均下降幅度小于第2年汛期庫(kù)水位平均下降幅度，第1階段第1年汛期庫(kù)水位下降平均降雨小于第2年庫(kù)水位下降平均降雨．第1階段第1年汛期八字門滑坡兩個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的累積位移平均速率大于第2年汛期．因此可以認(rèn)為第1階段第2年汛期庫(kù)水位連續(xù)下降時(shí)段的連續(xù)降雨和庫(kù)水位下降導(dǎo)致第1階段第2年汛期八字門滑坡的累積位移較第1年更陡．

分析圖6和圖7可知第1階段第1年汛期庫(kù)水位平均下降幅度小于第3年汛期庫(kù)水位平均下降幅度，第1階段第1年汛期庫(kù)水位下降平均降雨與第3年庫(kù)水位下降平均降雨相差不大．第1階段第3年汛期八字門滑坡監(jiān)測(cè)點(diǎn)的累積位移平均速率大于第1年汛期．因此可以認(rèn)為第1階段第3年汛期庫(kù)水位下降導(dǎo)致第1階段第3年汛期八字門滑坡的累積位移較第1年更陡．

2)第2階段累積位移變化特征

分析圖6和圖7可知第2階段第1年汛期庫(kù)水位的平均下降幅度小于第2年汛期庫(kù)水位的平均下降幅度，第1階段第1年汛期庫(kù)水位下降平均降雨大于第2年庫(kù)水位下降平均降雨．第2階段第1年汛期八字門滑坡兩個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的累積位移平均速率大于第2年汛期．因此可以認(rèn)為第2階段第1年庫(kù)水下降時(shí)段的降雨導(dǎo)致累積位移第2階段第1年汛期八字門滑坡的累積位移較第2年更陡．

分析圖6和圖7可知第2階段第2年汛期庫(kù)水位的平均下降幅度大于第3年汛期庫(kù)水位的平均下降幅度，第1階段第2年汛期庫(kù)水位下降平均降雨小于第3年庫(kù)水位下降平均降雨．第2階段第2年汛期白家包滑坡兩個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的累積位移平均速率小于第3年汛期．因此可以認(rèn)為第2階段第3年庫(kù)水下降時(shí)段的降雨導(dǎo)致累積位移第2階段第3年汛期八字門滑坡的累積位移較第2年更陡．

3)第3階段累積位移變化特征

分析圖6和圖7可知第3階段第1年汛期庫(kù)水位的平均下降幅度大于第2年汛期庫(kù)水位的平均下降幅度，第3階段第1年汛期庫(kù)水位下降平均降雨小于第2年庫(kù)水位下降平均降雨．第3階段第1年汛期八字門滑坡兩個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的累積位移平均速率大于第2年汛期．因此可以認(rèn)為第3階段第1年庫(kù)水下降導(dǎo)致累積位移第3階段第1年汛期八字門滑坡的累積位移較第2年更陡．

分析圖6和圖7可知第3階段第2年汛期庫(kù)水位的平均下降幅度小于第3年汛期庫(kù)水位的平均下降幅度，第3階段第3年汛期庫(kù)水位下降平均降雨大于第2年庫(kù)水位下降平均降雨．第3階段第2年汛期八字門滑坡兩個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的累積位移平均速率大于第3年汛期．因此可以認(rèn)為第3階段第2年庫(kù)水位下降時(shí)降雨量導(dǎo)致累積位移第3階段第2年汛期八字門滑坡的累積位移較第3年更陡．

4 結(jié) 論

1)八字門滑坡變形演化定性分為3個(gè)階段：第1階段2007.01～2009.05(155m水位影響階段)，第2階段2009.05～2012.05(175m水位影響階段)，第3階段2012.05～2014.12(2012年庫(kù)水下降影響階段)．

2)八字門滑坡監(jiān)測(cè)點(diǎn)ZG110、ZG111的第1個(gè)階段3年的變形平均速率在每個(gè)階段都是整體較小，第2個(gè)階段3年的變形平均速率由大變小再變大的過(guò)程；第3個(gè)階段3年的變形平均速率由大變小再變小的過(guò)程．

3)第1階段累積位移變化特征：第1階段第2年汛期庫(kù)水位連續(xù)下降時(shí)段的連續(xù)降雨和庫(kù)水位下降導(dǎo)致第1階段第2年汛期八字門滑坡的累積位移較第1年更陡；第3階段第2年庫(kù)水位下降時(shí)降雨量導(dǎo)致累積位移第3階段第2年汛期八字門滑坡的累積位移較第3年更陡．

4)第2階段累積位移變化特征：第2階段第1年庫(kù)水下降時(shí)段的降雨導(dǎo)致累積位移第2階段第1年汛期八字門滑坡的累積位移較第2年更陡；第2階段第3年庫(kù)水下降時(shí)段的降雨導(dǎo)致累積位移第2階段第3年汛期八字門滑坡的累積位移較第2年更陡．

5)第3階段累積位移變化特征：第3階段第1年庫(kù)水下降導(dǎo)致累積位移第3階段第1年汛期八字門滑坡的累積位移較第2年更陡；第3階段第2年庫(kù)水位下降時(shí)降雨量導(dǎo)致累積位移第3階段第2年汛期八字門滑坡的累積位移較第3年更陡．