(1.湖北文理學(xué)院 土木工程與建筑學(xué)院，湖北 襄陽 441053； 2.三峽大學(xué) 三峽庫區(qū)地質(zhì)災(zāi)害教育部重點實驗室，湖北 宜昌 443002； 3.中鐵十一局集團(tuán) 城市軌道工程有限公司，湖北 武漢 430074； 4.中國建筑 第七工程局有限公司，河南 鄭州 450003)

作為河道型水庫的三峽庫區(qū)是滑坡等地質(zhì)災(zāi)害的多發(fā)地帶，也是防災(zāi)減災(zāi)領(lǐng)域研究的重中之重[1-3]。據(jù)三峽庫區(qū)地質(zhì)災(zāi)害防治指揮部統(tǒng)計資料，截至2012年，庫區(qū)巨型和大型涉水滑坡達(dá)325個[4]。水是滑坡發(fā)生過程中最活躍的影響因素，庫水位升降和降雨作用是誘發(fā)庫岸發(fā)生滑坡的重要原因[5-6]。三峽庫區(qū)庫水位在145～175 m變動或降雨作用下極有可能使滑坡失穩(wěn)復(fù)活[7-8]。庫水變動和降雨作用對滑坡穩(wěn)定性影響一直是滑坡災(zāi)害研究領(lǐng)域的熱門課題之一。張永昌等[9]應(yīng)用有限元強(qiáng)度折減法探討了樹坪古滑坡在不同庫水位變動速率情況下的復(fù)活機(jī)理。陸世軒等[10]探討了庫水升降速率對老蛇窩滑坡穩(wěn)定性的影響規(guī)律。水庫庫岸滑坡的復(fù)活是破壞庫岸地質(zhì)環(huán)境、威脅庫區(qū)人民生命財產(chǎn)安全以及水庫正常運(yùn)行的最為活躍的災(zāi)害類型[11]。因此，開展水庫庫岸滑坡在庫水位變動和降雨作用下穩(wěn)定性變化規(guī)律及復(fù)活判據(jù)研究，對于三峽庫區(qū)滑坡的預(yù)測預(yù)報和治理有重要意義。

本文選取三峽庫區(qū)楊家沱滑坡為研究對象，并根據(jù)GPS監(jiān)測數(shù)據(jù)初步分析了滑坡現(xiàn)今穩(wěn)定性；然后基于非飽和土飽和-非飽和滲流理論及摩爾庫倫理論，使用Geo-studio軟件得到楊家沱滑坡的安全系數(shù)的變化規(guī)律，并分析該滑坡的復(fù)活判據(jù)。研究工作對縮小理論與實際工程應(yīng)用的差距有一定的意義，對庫區(qū)滑坡防災(zāi)減災(zāi)工作和穩(wěn)定性評價有參考價值。

1 滑坡基本概況

楊家沱滑坡位于長江右岸，距三峽大壩壩址51 km，屬秭歸縣沙鎮(zhèn)溪鎮(zhèn)臺子灣村?；挛挥诎俑Ｆ罕承北倍耍l(fā)育于三疊系中統(tǒng)巴東組砂巖、泥巖、灰?guī)r互層的地層中，滑坡其平面形態(tài)為“撮箕形”，剖面形態(tài)為直線形，滑坡地形呈凹形。主滑方向40°，滑體后緣為基巖與堆積層交匯處，高程為325 m，前緣位于長江135 m水位以下，右側(cè)以基巖脊為界，左側(cè)以沖溝為界。目前滑體南北向長290 m，東西向?qū)?50 m，平均厚度20 m，總體積約203萬m3。楊家沱滑坡剖面如圖1所示。

圖1 楊家沱滑坡平面示意Fig.1 Plane figure of Yangjiatuo landslide

2 滑坡變形特征及穩(wěn)定性初判

楊家沱滑坡是三峽庫區(qū)秭歸縣三期地質(zhì)災(zāi)害專業(yè)監(jiān)測滑坡點之一，該滑坡體上共布設(shè)有9個GPS監(jiān)測點，監(jiān)測點名從ZG272到ZG280。目前已積累了一定的監(jiān)測數(shù)據(jù)，監(jiān)測點位移數(shù)據(jù)詳如表1所示。

表1 楊家沱滑坡GPS監(jiān)測點位移數(shù)據(jù)Tab.1 GPS monitoring point deformation analysis ofYangjiatuo landslide

對監(jiān)測數(shù)據(jù)累計位移進(jìn)行了整理，并與長江水位、降雨量進(jìn)行了相關(guān)性分析，如圖2所示。由表1和圖2監(jiān)測數(shù)據(jù)可知，9個GPS監(jiān)測點無明顯位移，并且各監(jiān)測點變形與庫水位、降雨量的相關(guān)性較差。另外，布設(shè)的地下水位監(jiān)測孔內(nèi)水位無突變現(xiàn)象，鉆孔傾斜監(jiān)測、滑坡推力監(jiān)測孔未見明顯變形跡象。宏觀地質(zhì)調(diào)查也表明滑坡近期無明顯變形跡象，綜合分析認(rèn)為：楊家沱滑坡整體無明顯變形，滑坡目前處于基本穩(wěn)定狀態(tài)。

圖2 楊家沱滑坡累計位移-降雨量-水庫水位-時間相關(guān)性分析Fig.2 Accumulated displacement-rainfall-reservoir waterlevel-time correlation analysis diagram ofYangjiatuo landslide

3 滑坡穩(wěn)定性分析

3.1 計算剖面

穩(wěn)定性分析選取的計算剖面是楊家沱滑坡的主滑剖面A-A′，其地質(zhì)剖面圖如圖3所示。

圖3 楊家沱滑坡地質(zhì)剖面Fig.3 Geological profile of Yangjiatuo landslide

3.2 計算模型

楊家沱滑坡計算網(wǎng)格如圖4所示。滲流邊界條件、應(yīng)力邊界條件設(shè)置和文獻(xiàn)[2]相同。

圖4 楊家沱滑坡計算網(wǎng)格Fig.4 Calculation grid of Yangjiatuo landslide

3.3 計算參數(shù)選取

楊家沱滑坡穩(wěn)定性計算參數(shù)的取值如表2所示。

表2 楊家沱滑坡計算參數(shù)Tab.2 Calculation parameter of Yangjiatuo landslide

表3 庫水位下降疊加不同降雨強(qiáng)度下楊家沱滑坡穩(wěn)定系數(shù)變化
Tab.3Stability coefficient of Yangjiatuo landslide under drawdown of reservoir water level combined with different rainfall intensity

降雨強(qiáng)度/(mm·d-1)1d2d3d4d5d6d7d8d9d10d3581.0680.977----- ---2001.153 1.148 1.137 1.124 1.111 1.098 1.082 1.071 1.056 1.042 1501.155 1.145 1.1411.127 1.115 1.102 1.083 1.077 1.059 1.048 1201.171 1.153 1.136 1.123 1.107 1.095 1.087 1.079 1.065 1.053

3.4 計算工況

本文計算了楊家沱滑坡在庫水位變動和庫水位變動最不利情況疊加降雨兩個工況下的穩(wěn)定性變化情況。具體計算工況如下。

工況1：庫水位自145 m水位以1 m/d的上升速率經(jīng)過30 d上升到175 m水位，在175 m水位穩(wěn)定200 d后再以3 m/d下降速率經(jīng)歷10 d降落到145 m水位，在145 m水位穩(wěn)定105 d。庫水位變動具體情況如圖5所示。

工況2：工況1中庫水位變動最不利工況疊加120，150，200，358 mm/d 4個不同降雨強(qiáng)度。

3.5 計算結(jié)果分析

3.5.1 庫水位變動下滑坡穩(wěn)定性

庫水位變動時滑坡穩(wěn)定性系數(shù)變化規(guī)律如圖5所示。

圖5 庫水位變動時楊家沱滑坡穩(wěn)定系數(shù)Fig.5 The stability coefficient of Yangjiatuo landslide whenthe reservoir water level changes

由圖5可知，楊家沱滑坡在庫水位以1 m/d的速度從145 m上升到175 m時，其穩(wěn)定系數(shù)由1.256逐漸增加到1.264，滑坡穩(wěn)定系數(shù)隨著庫水位的上升不斷增大。其原因可能有兩方面：① 庫水位上升過程中楊家沱滑坡的下滑段因被水逐漸淹沒，下滑力不斷減小；② 滑坡體內(nèi)地下水位上升滯后于庫水位形成反翹作用,增大了滑體抗滑力。

庫水位自145 m升到175 m并穩(wěn)定200 d后，安全系數(shù)由1.264減小到1.198，其原因是滑坡的滲透系數(shù)不高導(dǎo)致滑坡的地下水位滯后于庫水位的變化，形成了較大的動水壓力使滑坡的安全系數(shù)降低。

楊家沱滑坡在庫水位自175 m水位以3 m/d速度下降至145 m水位時，安全系數(shù)是隨庫水位下降而不斷減小。這是由于隨著庫水位的下降,滑坡的下滑段逐漸出露，被庫水浸泡的區(qū)域變少，其下滑力慢慢的增加，導(dǎo)致滑坡的安全系數(shù)降低。

根據(jù)三峽庫區(qū)水庫復(fù)活型滑坡分類[12]，以及楊家沱滑坡安全系數(shù)對庫水位變動的響應(yīng)情況，安全系數(shù)隨庫水位的上升而不斷增大，隨庫水位的下降而不斷減小的變化規(guī)律，可判定該滑坡為動水壓力型滑坡[13-15]。

3.5.2 庫水位下降疊加降雨作用下滑坡穩(wěn)定性

由工況1中楊家沱滑坡在庫水位上升和下降階段不同的變化規(guī)律可知，最危險的庫水變動工況為，庫水位以3 m/d的速度自175 m水位下降至145 m水位時，滑坡的最小安全系數(shù)為1.183，滑坡仍是處于穩(wěn)定狀態(tài)。由于滑坡此時仍處在穩(wěn)定狀態(tài)，根據(jù)楊家沱滑坡滑體的滲透性，取120,150,200,358 mm/d 4個不同降雨強(qiáng)度疊加庫水位以3 m/d速度下降來計算滑坡穩(wěn)定性。計算結(jié)果如表3所示。

由表3的計算結(jié)果可知，滑坡的穩(wěn)定性系數(shù)隨著降雨持時不斷增加和降雨強(qiáng)度的增大呈不斷減小的趨勢。當(dāng)降雨強(qiáng)度為358 mm/d歷時達(dá)2 d時滑坡穩(wěn)定性系數(shù)降至0.977，滑坡處于失穩(wěn)狀態(tài)。

4 結(jié) 論

(1) GPS監(jiān)測數(shù)據(jù)表明，楊家沱滑坡前處于基本穩(wěn)定狀態(tài)。

(2) 楊家沱滑坡屬于動水壓力型滑坡，其安全系數(shù)隨庫水位的上升而不斷增大，隨著庫水位的下降不斷減小。

(3) 楊家沱滑坡在庫水位變動的作用下較穩(wěn)定，最危險庫水位變動工況是庫水位以3 m/d速率下降。在降雨作用下，隨著降雨強(qiáng)度和持續(xù)時間的逐步增大，楊家沱滑坡最終的穩(wěn)定系數(shù)小于1，滑坡處于失穩(wěn)狀態(tài)。

(4) 楊家沱滑坡失穩(wěn)復(fù)活判據(jù)是庫水位以3 m/d速率下降同時疊加降雨強(qiáng)度q=358 mm/d、持續(xù)時間為2 d的強(qiáng)降雨。