張彥鋒,鐵永波,白永健，左林勇

(1.中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院，北京 100037；2.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)，北京 100083；3.中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局成都地質(zhì) 調(diào)查中心，四川 成都 610081；4.四川川核地質(zhì)工程有限公司，四川 成都 610000)

0 引言

金沙江流域位于青藏高原東南緣，是長(zhǎng)江上游最大支流，區(qū)內(nèi)地質(zhì)環(huán)境差，山高坡陡，地形變化大，多為高山峽谷，地質(zhì)構(gòu)造活動(dòng)強(qiáng)烈，地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)[1]。區(qū)內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害多具有類型多、成因機(jī)制復(fù)雜、突發(fā)性強(qiáng)、變形破壞發(fā)展趨勢(shì)難以預(yù)測(cè)、失穩(wěn)后破壞性大等特點(diǎn)[2-4]。為此開展該流域地質(zhì)災(zāi)害研究，對(duì)該區(qū)域的地質(zhì)災(zāi)害預(yù)報(bào)及防治、人民生命財(cái)產(chǎn)保護(hù)以及經(jīng)濟(jì)發(fā)展等都有重要的科學(xué)支撐[5-7]。

滑坡復(fù)活機(jī)制是近幾年滑坡研究熱點(diǎn)之一?；聫?fù)活是在滑坡內(nèi)在因素(物質(zhì)條件、結(jié)構(gòu)條件)控制作用下, 通過降雨、地震、人類活動(dòng)等外在因素誘發(fā)形成[8-10]。目前關(guān)于滑坡復(fù)活機(jī)制的研究主要集中在滑坡變形特征以及誘發(fā)因素的研究[11]。根據(jù)滑坡復(fù)活變形特征，將滑坡復(fù)活形式分為漸變型、穩(wěn)定型和突變型，而大型滑坡的復(fù)活形式多為漸變型[12]。而關(guān)于誘導(dǎo)滑坡復(fù)活的外界因素，學(xué)者們普遍認(rèn)為降雨、地震和人類工程活動(dòng)是誘發(fā)滑坡復(fù)活的主要因素。長(zhǎng)時(shí)間的降雨或短時(shí)暴雨，地表水通過裂縫、溶洞等途徑入滲到滑坡體，使滑坡體巖土體飽和，降低了巖土體的物理力學(xué)性質(zhì)，增加了滑坡體重量，導(dǎo)致下滑力增大，同時(shí)地表水的滲入增加了裂縫的水壓力，導(dǎo)致滑坡體變形，進(jìn)而誘發(fā)滑坡體復(fù)活[13]。人工開挖對(duì)滑坡的復(fù)活也起著重要作用，開挖坡腳過程減小了抗滑力，同時(shí)使得坡肩和坡腳應(yīng)力集中，坡頂出現(xiàn)拉裂縫，坡腳擠壓破壞，破題后緣形成多條近似平行的拉裂縫逐漸貫通，加速滑坡的復(fù)活[14]。一些學(xué)者發(fā)現(xiàn)滑坡在天然狀態(tài)下處于穩(wěn)定狀態(tài)，而在地震后出現(xiàn)了復(fù)活現(xiàn)象，研究認(rèn)為地震對(duì)滑坡的復(fù)活起到促進(jìn)作用主要表現(xiàn)在：地震造成巖土體結(jié)構(gòu)松散，形成拉裂縫，為降雨入滲提供了有利的通道，對(duì)處于復(fù)活蠕變的滑坡起到了加劇變形的作用[15]。

上壩滑坡位于金沙江溪洛渡水電站庫(kù)區(qū)右岸斜坡上，為特大型老滑坡。2014年4月老滑坡前緣受到降雨及庫(kù)區(qū)水位變化等因素的影響發(fā)生局部復(fù)活，形成新滑坡，造成大量農(nóng)田及房屋受損，且該滑坡在暴雨等條件下還有可能進(jìn)一步滑動(dòng)，大量滑體滑入金沙江將對(duì)下游的電站造成威脅，引起了高度重視?；诖耍疚膶?duì)該老滑坡的復(fù)活機(jī)制及新滑坡的穩(wěn)定性展開研究。

1 滑坡概況

上壩老滑坡平面形態(tài)總體呈“撮箕狀”(圖1)，縱向上表現(xiàn)為臺(tái)階狀，存在兩級(jí)緩臺(tái)，緩臺(tái)后部為陡壁，壁高約30～50 m，顯示了滑坡多期滑動(dòng)的特征?；麦w縱向(南北方向)長(zhǎng)約1 100 m，橫向?qū)?50 m，面積約4.95×105m2，滑體厚35～76.5 m，體積約2.76×107m3，屬特大型滑坡?；麦w前緣高程580 m，后緣高程1 000 m，高差420 m，滑坡縱向平均坡度20°，中前部陡，坡度23°～25°，后部緩，坡度10°～20°，主滑方向340°?；逻吔缑黠@，東西兩側(cè)各為一條沖溝，構(gòu)成老滑坡側(cè)邊界；后緣以后壁陡崖為界；前緣直抵金沙江溪洛渡庫(kù)區(qū)。

圖1 上壩滑坡全貌圖Fig.1 The overview of Shangba Landslide

新滑坡平面上呈“圈椅狀”，為老滑坡前緣復(fù)活的淺層滑坡。主滑方向340°，滑坡體縱向(南北方向)長(zhǎng)約450 m，橫向?qū)?00 m，面積約1.35×105m2，滑體厚8.5～35 m，體積約3×106m3，屬大型滑坡?；聳|北側(cè)及西南側(cè)邊界主要以滑坡剪切錯(cuò)動(dòng)形成的陡坎為界；后緣以陡壁為界，壁高約30 m，出露物質(zhì)主要老滑坡堆積物；前緣直抵金沙江溪洛渡庫(kù)區(qū)。

2 滑坡區(qū)的地質(zhì)環(huán)境條件

2.1 地形地貌

滑坡區(qū)位于云貴高原川南丘陵延伸地帶，構(gòu)造侵蝕中高山峽谷區(qū)，山勢(shì)陡峻，地形復(fù)雜，地勢(shì)南高北低，山頂海拔2 200 m，坡腳海拔600 m，最大相對(duì)高差1 600 m。斜坡后部(海拔1 100 m以上)基巖出露，為數(shù)百米陡坡，局部為陡壁；滑坡位于斜坡中前部(海拔1 100～600 m)，地形陡緩相間，呈不規(guī)則臺(tái)階狀，滑坡后部緩，坡度10°～20°，中前部陡，坡度約25°。

2.2 地質(zhì)構(gòu)造

滑坡區(qū)位于峨邊-金陽斷裂、蓮峰斷裂和馬邊-鹽津隱伏斷裂所圍限的雷波-永善三角形塊體內(nèi)(圖2)，區(qū)內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，褶皺和節(jié)理裂隙優(yōu)為發(fā)育，其中，石板灘背斜傾伏端部位SE翼從滑坡區(qū)通過，滑坡區(qū)后緣灰?guī)r陡壁發(fā)育一組大裂隙，產(chǎn)狀N20°E/NW∠75°～80°，延伸數(shù)十米，間距3～5 m，局部小于1 m。該區(qū)域新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)強(qiáng)烈，歷史上曾發(fā)生破壞性地震達(dá)22次，其中8級(jí)以上地震6次。地震頻率高、強(qiáng)度大、波及面廣是其主要特征。

圖2 區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造綱要圖Fig.2 Regional geological structure1—斷裂及編號(hào)；2—向斜軸；3—褶皺編號(hào)；4—逆斷裂；5—背斜軸①峨邊-金陽斷裂；②華瑩山-蓮峰斷裂；③馬邊-鹽津隱伏斷裂；④翼子壩斷層；(1)西寧向斜；(2)城墻巖背斜；(3)錦屏山向；(4)那里溝背斜；(5)五官寨向斜；(6)石板灘背斜；(7)黃泥坡背斜；(8)零落壩 向斜；(9)馬湖向斜；(10)黃毛壩背斜;(11)長(zhǎng)坪穹隆背斜；

2.3 水文條件

滑坡區(qū)屬中亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，干濕季節(jié)交替明顯，年平均降雨量為650.5 mm，最大降雨量為1 000 mm，降水分布不均，降水量總趨勢(shì)隨海撥增加而增多，降雨多集中在每年的6～9月，占全年降水量的71%?；聟^(qū)地下水類型主要為松散堆積層孔隙水、基巖裂隙水、碳酸鹽巖巖溶裂隙水，補(bǔ)給來源主要是大氣降雨，地下水主要在滑坡前緣低洼處以泉和滲流形式排泄。

3 滑坡地層及滑帶特征

滑坡區(qū)內(nèi)地層結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，物質(zhì)組成種類較多，地層厚度變化較大(圖3)，從三維地層效果圖中可以看出表層松散覆蓋層呈滑坡前部薄、后部厚的特點(diǎn)。

圖3 滑坡三維地層側(cè)視圖Fig.3 Landslide three-dimensional stratum side view

根據(jù)鉆探和物探揭露上壩老滑坡及新滑坡控滑帶主要為兩類，分別為老滑坡的泥頁(yè)巖軟弱夾層破碎帶(埋深范圍35～82 m)和新滑坡表層松散碎石土與下伏似層狀泥頁(yè)巖接觸帶(埋深范圍8.6～21.3 m)(圖5)，滑帶見圖6。老滑坡滑帶物質(zhì)主要泥頁(yè)巖中的泥化夾層，厚度約 0.4～0.5 m，泥化夾層巖體破碎，性質(zhì)較為軟弱，具有隔水層的性質(zhì)，易造成該層附近地下水的富集，并造成其局部泥化的特點(diǎn)。

新滑坡滑帶物質(zhì)主要為滑坡表層松散碎石土與下伏似層狀泥頁(yè)巖接觸處的泥頁(yè)巖角礫夾粉質(zhì)黏土，厚度約0.2～0.3 m，稍濕，結(jié)構(gòu)松散，角礫石含量為50%～60%，粒徑0.5～2 cm，個(gè)別角礫表面可見摩擦跡象，滑帶內(nèi)粉質(zhì)黏土含量明顯高于上部滑體，經(jīng)滑動(dòng)后揉皺現(xiàn)象明顯。

圖5 地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)滑帶位置圖Fig.5 Geological radar detection slide belt position map

4 滑坡變形特征

據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查及綜合分析，上壩老滑坡為一個(gè)覆蓋層內(nèi)部多級(jí)、多期次變形形成的一個(gè)復(fù)合體[16-18]。該滑坡變形由前到后逐級(jí)牽引，變形逐漸變?nèi)?，在滑坡體上產(chǎn)生裂縫、滑塌及房屋破壞，地貌上形成多級(jí)臺(tái)階狀。據(jù)地表變形程度將滑坡分為強(qiáng)烈變形區(qū)和弱變形區(qū)。

強(qiáng)烈變形區(qū)位于老滑坡前緣即新滑坡區(qū)，該新滑坡形成于2014年，造成兩側(cè)錯(cuò)動(dòng)形成陡坎，后緣形成陡壁，滑坡體上8棟民房損毀，農(nóng)田出現(xiàn)10條裂縫，2條為剪切裂縫，其余均為拉張裂縫，滑塌4處(HT1、HT2、HT3和HT4)(圖7)，之后變形破壞速度有所減緩，但地表及房屋開裂現(xiàn)象仍存在，目前處于持續(xù)蠕滑變形狀態(tài)。弱變形區(qū)位于老滑坡中后部，其變形主要表現(xiàn)為房屋裂縫及兩處滑塌體(HT5和HT6)。裂縫及滑塌體特征見表1、表2。

表2 滑塌體特征統(tǒng)計(jì)表

圖6 老滑坡及新滑坡滑帶Fig.6 Old landslide and new landslide slide belt

5 老滑坡復(fù)活機(jī)制分析

5.1 地層巖性對(duì)老滑坡復(fù)活的影響

地層巖性常常是觸發(fā)滑坡等地質(zhì)災(zāi)害的重要因素[19]?；麦w物質(zhì)主要由第四系洪積物、崩坡積物、滑坡堆積物及泥頁(yè)巖組成，上覆第四系堆積物結(jié)構(gòu)松散～稍密，經(jīng)地表水常年入滲軟化后，物理力學(xué)性質(zhì)差，為易飽水、易軟化的易滑土體，大量的松散堆積物為滑坡發(fā)展提供了潛在的滑體。下伏泥頁(yè)巖為老滑坡滑帶，巖體破碎，黏聚力及抗剪強(qiáng)度低，物理力學(xué)性質(zhì)差，其中泥巖夾層親水性強(qiáng)，遇水易軟化和崩解。土體與巖體的接觸面為滑坡的發(fā)生提供了潛在的滑面。因此，地層巖性是老滑坡復(fù)活的核心影響因素。

圖7 滑坡區(qū)工程地質(zhì)平面圖Fig.7 The engineering geological plan sketch of landslide area1—第四系全新統(tǒng)崩坡積堆積；2—第四系全新統(tǒng)滑坡堆積；3—第四系全新統(tǒng)洪積堆積；4—奧陶系巧家組；5—滑坡邊界； 6—滑動(dòng)方向；7—房屋；8—裂縫及編號(hào)；9—變形分區(qū)界線；10—巖層產(chǎn)狀；11—等高線；12—剖面線

5.2 庫(kù)區(qū)水位對(duì)老滑坡復(fù)活的影響

庫(kù)區(qū)水位周期性漲落，對(duì)庫(kù)岸滑坡的復(fù)活有重要的影響?；聟^(qū)位于金沙江溪洛渡庫(kù)區(qū)，每年雨季快要結(jié)束時(shí)蓄水，正常蓄水位600 m，每年12月至次年5月底開始放水，水位降至死水位540 m。水庫(kù)蓄水后，該滑坡體坡腳處于浸泡之中，土體容重增大，抗剪強(qiáng)度指標(biāo)降低；庫(kù)區(qū)水位降低時(shí)，滑體內(nèi)水位下降速度滯后于滑體外庫(kù)區(qū)水位下降速度，高、低水位之間的水體將會(huì)產(chǎn)生向坡外滲透的滲透水動(dòng)力作用，導(dǎo)致滑體向下滑動(dòng)[14]。據(jù)訪調(diào)查發(fā)現(xiàn)走，每年的2—4月滑坡變形最為強(qiáng)烈，老滑坡前緣于2014年4月復(fù)活，此時(shí)間段庫(kù)區(qū)水位下降速度最快。因此，滑坡變形與水位驟降直接相關(guān)，是老滑坡復(fù)活的直接觸發(fā)因素。

5.3 降雨對(duì)老滑坡復(fù)活的影響

降雨對(duì)觸發(fā)滑坡等地質(zhì)災(zāi)害有重要影響[20-21]。滑坡區(qū)地下水補(bǔ)給來源主要為降雨及農(nóng)田灌溉，降雨產(chǎn)生的地表徑流除蒸發(fā)外，大部分慢慢的入滲到斜坡體，成為影響老滑坡復(fù)活的因素之一。根據(jù)2011—2015年研究區(qū)降雨資料統(tǒng)計(jì)顯示(表3)，降雨主要集中在每年6—9月份，2011—2013年全年降雨量呈上升趨勢(shì)，2013年降雨量達(dá)到最大(1 201.6 mm)。老滑坡于2014年4月份前緣復(fù)活，但滑前3個(gè)月降雨量極少。由此可以看出，降雨是老滑坡復(fù)活的影響因素之一，但不是本次滑坡的直接觸發(fā)因素。

5.4 人類工程活動(dòng)及其他條件對(duì)老滑坡復(fù)活的影響

據(jù)現(xiàn)場(chǎng)走訪調(diào)查，在老滑坡復(fù)活前，斜坡體上新建有大量的民房，建筑物類型多為二層以上樓房，大部分位于新滑坡的后緣部位。據(jù)當(dāng)?shù)卮迕窠榻B，隨著民房的修建，農(nóng)田及民房變形現(xiàn)象越來越嚴(yán)重，說明加載效應(yīng)是十分明顯。因此，建筑物加載是老滑坡復(fù)活的影響因素之一。

地震、地質(zhì)構(gòu)造對(duì)老滑坡復(fù)活也有影響。研究區(qū)處于Ⅶ度地震區(qū)，地震引起滑坡體振動(dòng)，坡體受到反復(fù)沖擊，坡體軟弱層鎖合松動(dòng)，抗剪強(qiáng)度降低或完全失去結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，使老滑坡穩(wěn)定性降低。研究區(qū)位于石板灘背斜南東翼，滑坡所在區(qū)域基巖為緩傾單斜巖層，受到構(gòu)造擠壓作用，加上前緣臨空，構(gòu)造裂隙和卸荷裂隙發(fā)育，使得老滑坡易于復(fù)活。

表3 研究區(qū)2011—2015年降雨情況統(tǒng)計(jì)表(mm)

6 滑坡穩(wěn)定性分析

結(jié)合巖土體物理力學(xué)參數(shù)試驗(yàn)結(jié)果及反演分析，給出滑坡體各巖土體相關(guān)物理力學(xué)參數(shù)(表4)。

表4 滑坡體巖土體物理力學(xué)參數(shù)表

6.1 穩(wěn)定性評(píng)價(jià)方法

圖8 A-A′剖面新老滑坡滑體穩(wěn)定性計(jì)算條塊劃分圖Fig.8 The block division of new landslide stability calculation in A-A′section

綜合地面調(diào)查及勘察結(jié)果分析，新滑坡滑面呈折線型，故采用基于極限平衡理論的折線型滑動(dòng)法(傳遞系數(shù)法)對(duì)新滑坡進(jìn)行穩(wěn)定性計(jì)算。計(jì)算公式如下：

Ri=[Wicosαi-AWisinβi-Pwisin(αi-

βi)]tanφi+CiLi

Ti=Wisinαi+AWicosαi+Pwicos(αi-βi)

ψj=cos(αi-αi+1)-sin(αi-αi+1)tgφi+1

式中：K——穩(wěn)定系數(shù)；

Wi——第i條塊的重量/(kN·m-1)；

αi——第i條塊滑面傾角；

βi——第i條塊地下水流傾角/(°)；

A——地震加速度/g;

Pwi——第i條塊的地下水滲透壓力/(kN·m-1);

φi——第i條塊滑面內(nèi)摩擦角/(°)；

Ci——第i條塊滑面內(nèi)聚力/kPa；

Li——第i條滑面長(zhǎng)度/m。

6.2 穩(wěn)定性計(jì)算模型及評(píng)價(jià)工況確定

根據(jù)滑坡變形特征及地形地貌特征，選取A-A’作為新滑坡最不利穩(wěn)定性的剖面進(jìn)行穩(wěn)定性計(jì)算及條塊的劃分(圖8)?？紤]到新滑坡可能遭遇最不利情況，依據(jù)《滑坡防治工程設(shè)計(jì)與施工技術(shù)規(guī)范》DZ/T 0219—2006，分別考慮滑坡庫(kù)水位驟降時(shí)選取自重+地下水工況組合，處于正常蓄水位(600 m)時(shí)選取自重+地下水、自重+暴雨+地下水、自重+地震+地下水三種工況進(jìn)行穩(wěn)定性計(jì)算。

6.3 穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果及分析

通過對(duì)新滑坡各種工況條件下穩(wěn)定性計(jì)算及結(jié)果分析表明，新滑坡在正常蓄水位(600 m)情況下，天然工況下處于基本穩(wěn)定狀態(tài)，暴雨工況和地震工況處于欠穩(wěn)定狀態(tài)；在水位驟降(600 m降至540 m)情況下，天然工況處于欠穩(wěn)定狀態(tài)(表5)。說明受暴雨、地震和庫(kù)區(qū)水位變動(dòng)等不利因素的影響，老滑坡體前緣新滑坡體有進(jìn)一步發(fā)生大規(guī)模滑動(dòng)的可能。

表5 滑坡穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果表Table 1 Stability calculation result statistics table

7 結(jié)論

(1)上壩滑坡為一特大型牽引式土質(zhì)老滑坡，為地質(zhì)歷史時(shí)期形成的多期，多級(jí)變形復(fù)合體，其變形強(qiáng)烈部位主要分布于老滑坡前緣，受庫(kù)區(qū)水位驟降的影響，穩(wěn)定性急劇下降。

(2)根據(jù)鉆孔及地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)資料揭示，新滑坡不是沿著老滑坡滑帶滑動(dòng)，即老滑坡和新滑坡存在兩類控滑帶，老滑坡的泥頁(yè)巖軟弱夾層破碎帶(埋深范圍35～82 m)和新滑坡表層松散碎石土與下伏似層狀泥頁(yè)巖接觸帶(埋深范圍8.6～21.3 m)。

(3)通過對(duì)上壩老滑坡復(fù)活機(jī)制的分析表明，老滑坡前緣復(fù)活是地層巖性、庫(kù)區(qū)水位驟降、降雨及建筑物加載疊加影響形成，其中地層巖性是老滑坡復(fù)活的核心影響因素，庫(kù)區(qū)水位驟降是老滑坡復(fù)活的直接觸發(fā)因素。