郭 健, 許 模, 趙 勇, 何紹明

(1.地質(zhì)災(zāi)害防治與地質(zhì)環(huán)境保護(hù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(成都理工大學(xué))，成都 610059；2.中國水電顧問集團(tuán) 成都勘測設(shè)計(jì)研究院，成都 610072)

黑水河庫區(qū)某古滑坡形成及復(fù)活機(jī)制

郭 健1, 許 模1, 趙 勇1, 何紹明2

(1.地質(zhì)災(zāi)害防治與地質(zhì)環(huán)境保護(hù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(成都理工大學(xué))，成都 610059；2.中國水電顧問集團(tuán) 成都勘測設(shè)計(jì)研究院，成都 610072)

以黑水河庫區(qū)某壩前古滑坡堆積體為例，研究其形成原因以及復(fù)活變形的機(jī)制。在對滑坡進(jìn)行了詳細(xì)的調(diào)查后，結(jié)合區(qū)內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造、地貌形態(tài)、變形特征與堆積體物質(zhì)構(gòu)成，對滑坡的形成和復(fù)活機(jī)制進(jìn)行了地質(zhì)分析；分別采用離散元和有限元數(shù)值模擬的方法，對古滑坡的地質(zhì)過程機(jī)制分析進(jìn)行了驗(yàn)證。結(jié)果表明，古滑坡的形成機(jī)制可概括為巖體傾倒變形—滑面貫通—破壞堆積共3階段；而古滑坡的復(fù)活主要受庫水作用的控制?；碌淖冃翁卣骱蛿?shù)值模擬分析都揭示古滑坡是以前緣局部解體、短距離下滑為特征。對滑坡的長期穩(wěn)定性所作的定性判斷表明，在庫水持續(xù)變動的影響下，古滑坡被浸沒的前緣堆積體將以多級解體、緩速下滑的方式產(chǎn)生牽引式的破壞。

古滑坡；機(jī)制分析；數(shù)值模型；水庫蓄水；塊碎石土

在中國西南地區(qū)的深切河谷地帶，存在著大量堆積體。這些堆積體物質(zhì)組成復(fù)雜，堆積物除了殘積、坡積和沖洪積的地質(zhì)成因外，還包括十分典型的古滑坡堆積成因。這些地區(qū)建成大型水電工程后，由于庫區(qū)的淹沒規(guī)模大，在快速蓄水與放水過程中可能誘發(fā)庫區(qū)中一些古老滑坡復(fù)活；尤其是庫區(qū)內(nèi)近壩的古滑坡堆積體，它直接關(guān)系著大壩的安全及建設(shè)工程的正常運(yùn)營[1]。這些古滑坡堆積體的地質(zhì)結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，在現(xiàn)代人為擾動(如蓄水、切坡等)作用下，也導(dǎo)致斜坡的變形→破壞→堆積過程同樣復(fù)雜多樣[2]。因此，研究庫區(qū)堆積體尤其是古滑坡堆積體的物質(zhì)成分、形成過程、變形破壞機(jī)制、復(fù)活機(jī)理等在工程建設(shè)中受到高度重視[3]。本文即以黑水河庫區(qū)某古滑坡堆積體為例，對其成因機(jī)制及復(fù)活機(jī)理進(jìn)行研究。

岷江支流黑水河右岸某松散塊碎石土堆積體，位于電站大壩上游約3 km，經(jīng)調(diào)查分析確定為一個總體積達(dá)13.41×106m3的古滑坡堆積體。在庫區(qū)蓄水之前滑坡長期處于穩(wěn)定狀態(tài)，但伴隨著水庫蓄水，古滑坡復(fù)活并在前緣產(chǎn)生明顯的變形下錯。古滑坡前緣復(fù)活形成的新滑動體的體積約4.50×106m3，一旦其失穩(wěn)涌入水庫，產(chǎn)生的涌浪將嚴(yán)重威脅到下游大壩和場鎮(zhèn)的安全。為此，作者對古滑坡進(jìn)行了詳細(xì)的調(diào)查工作。隨著對滑坡研究工作的深入，也發(fā)現(xiàn)了一些需要進(jìn)一步分析的問題，包括古滑坡最初形成的過程和機(jī)制，以及在古滑坡的復(fù)活變形破壞過程中，地震作用和水庫蓄水的影響哪個占據(jù)主導(dǎo)地位。帶著這些問題，作者對古滑坡的成因機(jī)制及復(fù)活機(jī)理進(jìn)行了研究。由于認(rèn)識水平有限及研究對象較復(fù)雜，在對古滑坡認(rèn)識不全面的地方，筆者十分愿意對相關(guān)問題進(jìn)行商榷。

1 滑坡區(qū)概況

1.1 地質(zhì)背景

黑水河流域?yàn)榈湫偷纳钋泻庸鹊孛?，河谷狹窄，兩岸地形陡峭，滑坡所在一側(cè)的谷坡原始地形西高東低，平均坡度35°～50°?；聳|側(cè)緊鄰一條形的基巖山脊，在海拔高度為2 150 m的山脊處目前已開挖出一平臺并建有鄉(xiāng)鎮(zhèn)。

研究區(qū)內(nèi)大部分地區(qū)基巖裸露，主要出露地層為馬爾康地層分區(qū)中生界、古生界的變質(zhì)巖、碎屑巖及碳酸鹽巖(圖1)?；聟^(qū)內(nèi)則有第四系覆蓋層出露，包括風(fēng)積黃土、殘坡積土、崩坡積碎石土等，下伏基巖為上三疊統(tǒng)侏倭組(T3zh)變質(zhì)砂巖夾碳質(zhì)砂質(zhì)千枚巖，以及中三疊統(tǒng)雜谷腦組(T2z)變質(zhì)石英砂巖。

圖1 區(qū)域地質(zhì)圖

研究區(qū)在構(gòu)造上屬東昆侖海西褶皺系的川西地槽區(qū)，位于秦嶺東西向構(gòu)造帶、龍門山北東向構(gòu)造帶與馬爾康北西向構(gòu)造帶間的三角地帶，構(gòu)成黑水褶皺束。滑坡位于西爾北西向擠壓構(gòu)造帶的南翼，它由一系列北西向緊閉倒轉(zhuǎn)線型褶皺及伴生壓扭性斷裂帶組成，并被北東走向的西爾走滑斷裂所錯斷。整個滑坡區(qū)域?yàn)榉磧A坡內(nèi)的單斜構(gòu)造，受區(qū)域性強(qiáng)烈構(gòu)造作用，巖層變形強(qiáng)烈，產(chǎn)狀起伏較大，總體為N58°～65°W/SW∠45°～62°。

1.2 古滑坡邊界與形態(tài)

古滑坡兩側(cè)的邊界較明顯(圖2)，在滑坡的北西側(cè)，一條切割5～10 m深的狹長曲溝構(gòu)成了古滑坡的上游側(cè)邊界；而在滑坡的南東側(cè)，一條淺溝將變質(zhì)砂巖構(gòu)成的條形山脊與滑坡堆積體隔開，該淺溝構(gòu)成了古滑坡下游側(cè)的邊界。在滑坡堆積體兩側(cè)邊界外均出露基巖，且在靠近前緣部位有部分傾倒變形體。

圖2 古滑坡邊界地貌特征

因?yàn)樵S多滑坡變形破壞現(xiàn)象很難保留至今，這為確定古滑坡的后緣邊界帶來了難度。經(jīng)過現(xiàn)場踏勘，在斜坡后部海拔高度為2 602～2 644 m處發(fā)現(xiàn)一明顯的斷落平臺。雖然沒有在平臺后方殘留的黃土覆蓋層下面尋找到滑動的痕跡，但我們認(rèn)為根據(jù)古滑體的幾個地貌特征，仍然可判定這里為古滑坡后壁：一是古滑坡后部坡度整體較緩且坡面連續(xù)，只有這里出現(xiàn)了落距達(dá)40 m的斷落平臺，從滑坡地貌上它符合滑坡后壁的形態(tài)特征；二是斷落平臺在平面上呈弧形，并與兩側(cè)邊界圈狀閉合，構(gòu)成典型的滑坡周界。

滑坡體在平面上總體呈“圈椅”狀(圖3)，表現(xiàn)為后緣和中部稍寬、前緣則逐步收斂的平面形態(tài)?；露逊e體沿河長約450 m，順坡面長度約為1 057 m，總體積達(dá)13.41×106m3。

圖3 滑坡形態(tài)與分區(qū)圖

圖4 滑坡縱Ⅱ-Ⅱ′剖面圖

1.3 堆積體及滑動帶(面)特征

1.3.1 堆積體物質(zhì)結(jié)構(gòu)特征

勘探成果顯示，古滑坡堆積體主要物質(zhì)可分為3層，包括最表層的黃土、淺埋層的碎石土和深埋層的塊石土(圖4)。堆積體表層為0.6 m厚的黃褐色黏土類物質(zhì)，它是第四系的風(fēng)積黃土，在古滑坡后部，厚度最大可達(dá)5 m。在黃土層下，是一層厚度不均的碎石土堆積層，其成分與坡上的殘積土基本一致，且顆粒物質(zhì)組成粗細(xì)混雜，為典型的坡積物。堆積體的第三層物質(zhì)為塊石土，作為古滑坡滑動堆積的物質(zhì)，它也是堆積體最主要的組成部分。在塊石土層的鉆孔巖心中大量揭露出長度>20 cm的完整砂巖巖心，可見在基覆界面以上，存在著完整性較好的大型塊石。這些塊石的巖性與滑坡區(qū)內(nèi)基巖的巖性一致，說明它就是彎曲巖層在傾倒破壞后堆積的產(chǎn)物。而在堆積體不同深度的大塊石之間，夾雜著的碎石土或結(jié)構(gòu)松散的細(xì)顆粒物質(zhì)，是巖層向下多次彎曲折斷的證據(jù)。

1.3.2 滑帶特征

在滑坡體上一共布置了14個鉆孔(圖3)，所有鉆孔都在基巖與堆積體的分界線上揭露出一層壓實(shí)緊密的淺黃色滑帶土。該滑帶的埋藏深度在50～60 m，由角礫石及亞黏土組成，并沿著基覆界面發(fā)育?；瑤У慕衣?，是我們確定古滑坡的最主要證據(jù)。另外，在鉆孔中并未發(fā)現(xiàn)其他連續(xù)性較好的軟弱層帶，說明滑坡復(fù)活后也是沿著古滑面下滑的。

1.4 變形特征與規(guī)律

古滑坡的整體主滑方向?yàn)镹40°E，是受到重力作用的控制向臨空方向滑動。通過地表調(diào)查和測量分析，我們按照張拉裂縫的形態(tài)規(guī)模以及成因性質(zhì)，把滑坡體分成了A區(qū)(復(fù)活變形區(qū))和B區(qū)(蠕滑變形區(qū))2個區(qū)(圖5)。

圖5 滑坡地表變形特征

A區(qū)即是古滑坡目前產(chǎn)生復(fù)活下滑的部分。根據(jù)不同的變形表現(xiàn)，還可以將A區(qū)分為3個亞區(qū)。A1區(qū)變形較微弱，除前緣3層規(guī)模不等的庫岸再造體，并無其他長大裂縫。A2區(qū)整體上保持了原堆積結(jié)構(gòu)特征，但在海拔高度為2 210 m處的反坡臺坎L7，顯示A2區(qū)在該處存在次級解體的現(xiàn)象。A3區(qū)內(nèi)的變形跡象較密集，主要體現(xiàn)在中部縱橫交織的拉張裂縫和前緣的庫岸再造體。

A區(qū)新滑動體的后緣斷壁呈不規(guī)則的“M”狀形態(tài)，表現(xiàn)出A區(qū)不均勻、非等速下滑的特征。對3個區(qū)的后緣錯落面進(jìn)行測量，可知A2區(qū)滑動距離最長，垂向滑距達(dá)23.7 m；A3區(qū)次之，垂向滑距為11.6 m；而A1區(qū)的垂向滑距只有3.18 m。這種差異性的變形現(xiàn)象，反映出新滑動體存在次級解體的破壞特征。

B區(qū)主要有6條延伸較長的地表裂縫，從裂縫內(nèi)生長的青苔，可見裂縫形成的時間已較久。據(jù)民訪也可知B區(qū)并未有近期變形滑動的跡象。這些數(shù)量較少的老裂縫，往往發(fā)育在坡體陡緩交接的地方，是坡體表層長期蠕滑而累積的產(chǎn)物。這說明古滑坡中后部目前仍處于地表調(diào)整的過程，庫水的波動并未影響到古滑坡的中后部，古滑坡沒有整體復(fù)活。

2 古滑坡形成機(jī)制分析

2.1 滑坡形成因素分析

根據(jù)現(xiàn)場環(huán)境條件和調(diào)查所揭示的滑坡坡體結(jié)構(gòu)，認(rèn)為古滑坡是由傾倒變形發(fā)展形成的。下面列舉了在古滑坡形成過程中起到關(guān)鍵作用的因素。

a.地層巖性?；聟^(qū)基巖主要為淺變質(zhì)細(xì)粒鈣質(zhì)石英砂巖，間夾薄層狀砂質(zhì)碳質(zhì)千枚巖，軟硬相間的巖層力學(xué)性質(zhì)較差，在河流快速下切的過程中，陡立的巖層極易向臨空方向發(fā)生彎曲、甚至折斷。

b.地質(zhì)構(gòu)造。整個滑坡區(qū)域?yàn)閱涡睒?gòu)造，巖層產(chǎn)狀N58°～65°W/SW∠45°～62°，巖層走向與坡面近于平行且反傾坡內(nèi)，這為巖層彎曲傾倒的發(fā)育提供了充分的條件。在滑坡上游邊界外的基巖中，目前就正在發(fā)生著明顯的彎曲傾倒變形(圖6)。

圖6 區(qū)內(nèi)基巖變形特征

c.新構(gòu)造運(yùn)動。黑水河地區(qū)的新構(gòu)造運(yùn)動主要是晚更新世期間青藏高原的不斷隆起，處于青藏高原東側(cè)的川西北地區(qū)，因?yàn)楦咴穆∑?，地形高差越來越大，越來越明顯的差異性的升降運(yùn)動加強(qiáng)了河流的下切作用。隨著山體高度逐漸增大，在坡體的前緣形成了較大的陡坡，為滑坡的形成提供了臨空條件[4]。

2.2 滑坡成因地質(zhì)過程機(jī)制分析

根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查所揭示的現(xiàn)象，分析了在古滑坡形成過程中起到關(guān)鍵作用的因素，將古滑坡的形成機(jī)制歸納為如下。

a.河流快速下切，坡體前緣坡度隨之變陡，陡傾的板狀雜谷腦組變質(zhì)石英砂巖在自重彎矩作用下，在斜坡前緣開始往臨空方向作懸臂梁彎曲。彎曲的板梁相互錯動并伴隨深部拉裂，巖層彎曲使拉裂面向深部擴(kuò)展并向坡后推移，傾坡外的拉裂面逐漸在同一深度連成一個不連續(xù)面，整個古滑坡的滑面形成雛形。

b.河流不斷的下切使臨空的巖體失去支撐，板梁彎曲繼續(xù)發(fā)展，使得板梁根趾壓碎、折斷，傾坡外的拉裂面完全貫通，導(dǎo)致坡體最終破壞，古滑坡形成。

c.受滑坡前緣收口的地形限制，傾倒體滑動受阻?；瑤林械慕堑[表明，折裂破碎帶(滑帶)中的塊石沒有發(fā)生滾動，而是處于平面摩擦狀態(tài)，這使折裂破碎帶(滑帶)保持住了抗剪強(qiáng)度，滑坡在緩速滑動中不斷進(jìn)行應(yīng)力調(diào)整，滑速逐漸減慢，在經(jīng)過一段短距離滑動后，滑坡停止滑動并恢復(fù)穩(wěn)定狀態(tài)。

在整個古滑坡發(fā)展形成過程中，其變形破壞模式也在發(fā)生著變化。在彎曲拉裂過程中，隨著連續(xù)滑移面的形成并轉(zhuǎn)化為滑坡的滑動面，彎曲拉裂也就自然地轉(zhuǎn)化為蠕滑拉裂。變形破壞模式的轉(zhuǎn)化，是滑坡進(jìn)入累進(jìn)性破壞階段和古滑坡最終形成的標(biāo)志。

2.3 滑坡形成演化過程數(shù)值模擬

為了重塑古滑坡形成的過程，分析其成因機(jī)制，采用二維離線元軟件UDEC模擬斜坡巖體傾倒變形的形成過程及其運(yùn)動特征。

2.3.1 三維模型的建立

根據(jù)滑坡的地質(zhì)資料，并結(jié)合區(qū)域的地形變化及滑坡邊界條件，對原地形進(jìn)行了反推，通過反推地形的主剖面建立計(jì)算模型(圖7)，模型前緣以黑水河的河谷為界，模型后緣延伸至海拔高度2 700 m處。

2.3.2 計(jì)算參數(shù)選取

通過對現(xiàn)場取樣進(jìn)行力學(xué)試驗(yàn)并結(jié)合工程參數(shù)類比法，得到計(jì)算模型各介質(zhì)的物理力學(xué)參數(shù)(表1)。

表1 計(jì)算參數(shù)取值表

圖7 離散元計(jì)算模型

2.3.3 斜坡的變形過程模擬與分析

計(jì)算過程共迭代了30 000次，模擬還原了斜坡變形破壞的過程。在模擬初期，模型的破壞區(qū)主要集中在斜坡前緣，并伴隨發(fā)育多條次級折斷面；迭代到10 000時步時，層狀巖體的傾倒變形特征已非常明顯，隨著破壞區(qū)的逐漸增大，次級折斷面開始集中在同一深度發(fā)育，并逐漸向前緣方向貫通。計(jì)算到30 000時步時坡體整體破壞，表層折斷的塊石沿坡向下滾落，變形巖體主折斷面呈階梯狀。模擬結(jié)果顯示的后緣斷壁和折裂破碎帶能較好地與古滑坡后緣以及滑面形態(tài)吻合，表明模擬結(jié)果有效(圖8)。

圖8 迭代30 000時步時塊體的變形特征

3 古滑坡復(fù)活機(jī)制分析

3.1 滑坡復(fù)活因素分析

古滑坡復(fù)活過程中，水庫蓄水起到了關(guān)鍵作用，另外，地震也是其中一個因素。

a.水庫蓄水。據(jù)記錄，古滑坡復(fù)活下滑發(fā)生在蓄水后，為水位的海拔高度達(dá)到2 083 m的 2009年9月。水庫蓄水引起古滑坡淹沒部位巖體軟化，水位波動產(chǎn)生的孔隙水壓力以及動水壓力作用等，最終導(dǎo)致巖土體失去與周圍環(huán)境的平衡而發(fā)生古滑坡復(fù)活[5]。

b.地震作用。古滑坡體受2008年5月12日發(fā)生的汶川8.0級地震的影響，其整體穩(wěn)定性仍保持完好；但突發(fā)的強(qiáng)烈震動引發(fā)的震松效應(yīng)[6]，使原本充分固結(jié)的古滑坡堆積體松弛，為地下水作用提供了水力通道，加速了古滑坡在庫水作用下的復(fù)活過程。

3.2 滑坡復(fù)活地質(zhì)過程機(jī)制分析

通過滑坡復(fù)活因素分析，結(jié)合古滑坡的復(fù)活變形現(xiàn)象，可以把古滑坡的復(fù)活機(jī)制概括如下。

a.猛然抬升的地下水位，加劇了巖土體性質(zhì)的弱化，在滑體內(nèi)產(chǎn)生水壓力(靜水壓力和動水壓力)、浮托力，再次降低了古滑動面的抗剪強(qiáng)度，在滲流場變化較大的古滑坡前緣堆積體開始出現(xiàn)變形。坡面下沉，拉裂面向深處擴(kuò)展，并最終達(dá)到潛在剪切面(即古滑面位置)，造成剪切面上剪應(yīng)力集中，古滑坡體前緣失穩(wěn)下滑而形成新的次級滑動體。

b.新滑動體表現(xiàn)出緩慢滑動的運(yùn)動特征，坡體在變形過程中也不斷進(jìn)行著應(yīng)力調(diào)整，當(dāng)庫水位穩(wěn)定下來后，扮演關(guān)鍵角色的地下水也停止作用，新滑動體的滑動逐漸變緩并最終停止。需要指出的是，古滑坡在復(fù)活過程中也具有多重潛在滑面的特征，并在拉裂面下部的拉裂縫與其他潛在滑面連通后，形成了多重的次級滑動解體。

3.3 滑坡復(fù)活過程數(shù)值模擬

本節(jié)利用離散元迭代計(jì)算結(jié)束時的模型來進(jìn)行有限元數(shù)值模擬，主要分析蓄水過程中古滑坡體內(nèi)的地下水滲流變化以及相應(yīng)的應(yīng)力應(yīng)變特征。

3.3.1 庫水上升階段滑坡滲流場分析

根據(jù)電站提供的蓄水信息記錄，本文選取了庫區(qū)2011年7月中旬到11月中旬水位的海拔高度數(shù)據(jù)，來分析庫水上升階段滑坡滲流場的變化。由圖9可見，在7月份到11月份期間，庫區(qū)水位持續(xù)上升，期間庫水位經(jīng)歷一段驟升期后，又進(jìn)入一個相對平穩(wěn)期，周而復(fù)始，滑坡共經(jīng)歷5次大的水位驟升期。我們把5次驟升期的水位變幅統(tǒng)計(jì)入表2內(nèi)，依此進(jìn)行滑坡滲流場的變化特征分析。

圖9 庫區(qū)蓄水過程

圖10展示了在庫水位的5次驟升期間，坡體內(nèi)的自由面瞬態(tài)變化規(guī)律。在水位驟升階段1中，滑坡體內(nèi)的滲流場變化相對平穩(wěn)；而到了水位驟升的第二個階段，滑坡體內(nèi)的自由面明顯抬升，此階段庫水位達(dá)到海拔高度2 084 m，恰好對應(yīng)到古滑坡產(chǎn)生復(fù)活下滑的時候，說明水位抬升與古滑坡復(fù)活存在緊密聯(lián)系；而接下來的三個水位驟升期，使坡體內(nèi)的自由面繼續(xù)抬升，由此產(chǎn)生的孔隙水壓力以及動水壓力作用，讓復(fù)活體的下滑變形持續(xù)增大。

圖10 滑坡體內(nèi)自由面變化規(guī)律

3.3.2 庫水上升階段滑坡應(yīng)力應(yīng)變特征

古滑坡的復(fù)活變形是一個漸變的過程，是變形隨著水位的升高而逐漸變大，也是一個從量變的積累到質(zhì)變的復(fù)雜的力學(xué)過程。

根據(jù)有限元模型的計(jì)算結(jié)果，在庫水位達(dá)到海拔高度2 080 m時，在古滑坡前緣已經(jīng)形成了一個完整的塑性破壞區(qū)(圖11)，它顯示一個新的次級滑動面已經(jīng)形成；水位繼續(xù)上升，到達(dá)海拔高度2 084 m時，塑性區(qū)的范圍沒有再向坡上發(fā)展，此時坡體內(nèi)的最大剪應(yīng)變(圖12)主要集中分布在已經(jīng)貫通的塑性破壞區(qū)周圍，顯示堆積體開始沿著次級滑動面下滑，復(fù)活部分的滑體后緣海拔高度在2 400 m左右，正好與現(xiàn)場調(diào)查的結(jié)果一致；直到庫水位穩(wěn)定在海拔高度2 106 m，變形區(qū)的位移也停止變化，此時模型計(jì)算的系統(tǒng)不平衡力逐漸減小到可以忽略的量級，說明滑坡經(jīng)歷了復(fù)活變形之后，通過應(yīng)力調(diào)整又恢復(fù)了基本穩(wěn)定狀態(tài)。

圖11 塑性區(qū)分布特征

圖12 最大剪應(yīng)變分布特征

古滑坡在水庫開始蓄水后的整體穩(wěn)定性仍然較好，產(chǎn)生復(fù)活的部分僅限古滑坡前緣的堆積體，也并未形成高速長距離的滑動。通過綜合分析，古滑坡堆積體一旦因水位反復(fù)變化產(chǎn)生失穩(wěn)，更有可能以局部解體、緩慢下滑的方式產(chǎn)生牽引式的破壞。

4 結(jié) 論

經(jīng)過對古滑坡的現(xiàn)場調(diào)查，我們掌握了滑坡的特征和性質(zhì)，并通過編制相應(yīng)的圖件，對古滑坡的形成原因、復(fù)活機(jī)理有了基本認(rèn)識，并得到如下結(jié)論：

a.軟硬巖相間的地層巖性、陡傾坡外的巖層構(gòu)造以及河流快速下切，是傾倒彎曲變形產(chǎn)生并最終形成古滑坡的主要影響因素。通過離散元數(shù)值模擬分析，古滑坡形成機(jī)制可以概括為：河流下切—巖體傾倒變形、滑面發(fā)展—貫通、整體破壞—堆積3個階段。

b.庫水位的陡然升高，是古滑坡復(fù)活的最主要控制因素，汶川地震的震松效應(yīng)則為古滑坡的復(fù)活起到了促進(jìn)作用。有限元數(shù)值模擬分析顯示，古滑坡體前緣因庫水作用造成失穩(wěn)下滑，形成新的次級滑動體。新滑動體表現(xiàn)出緩慢滑動的運(yùn)動特征，坡體在變形過程中也不斷進(jìn)行著應(yīng)力調(diào)整，當(dāng)庫水位穩(wěn)定下來后(外部營力不再變化)，新滑動體的滑動也逐步停止。

c.通過對古滑坡的地形地貌組合分析，古滑坡滑動長度大致40 m，復(fù)活的新滑動體經(jīng)測量也僅滑動了20 m左右，都表現(xiàn)出短距離、慢速下滑的運(yùn)動特征。結(jié)合數(shù)值模擬的庫水變動下古滑坡變形運(yùn)動表現(xiàn)，認(rèn)為古滑坡堆積體在水位反復(fù)變化的情況下仍有可能繼續(xù)滑動，但變形的范圍集中在古滑坡前緣，且更有可能以多級解體、緩速下滑的方式產(chǎn)生牽引式的破壞。

[1] 張倬元,王士天,王蘭生.工程地質(zhì)分析原理[M].北京:地質(zhì)出版社,1994.

Zhang Z Y, Wang S T, Wang L S. Principles of Engineering Geology [M]. Beijing: Geological Publishing House, 1994. (In Chinese)

[2] 朱大鵬.三峽庫區(qū)典型堆積層滑坡復(fù)活機(jī)理及變形預(yù)測研究[D].武漢:中國地質(zhì)大學(xué)檔案館,2010.

Zu D P. Revival Mechanism and Deformation Prediction of Typical Accumulative Landslide in the Three Gorges Reservoir[D]. Wuhan: The Archive of China University of Geosciences, 2010. (In Chinese)

[3] 許建聰,尚岳全.降雨作用下碎石土滑坡解體變形破壞機(jī)制研究[J].巖土力學(xué),2008,29(1):106-112.

Xu J C, Shang Y Q. Study on mechanism of disintegration deformation and failure of debris landslide under rainfall [J]. Rock and Soil Mechanics, 2008, 29(1): 106-112. (In Chinese)

[4] 陳偉.黑水河色爾古水電站紅水溝古堆積體成因及成災(zāi)研究[D].成都:成都理工大學(xué)檔案館,2006.

Chen W. Study on the Origin of Ancient Accumulated Body and Disastercaused by Debris Flow: Taking Hongshui Ditch in Seergu Hydropower Station on Heishui River as an Example [D]. Chengdu: The Archive of Chengdu University of Technology, 2006. (In Chinese)

[5] Riemer W. Landslides and reservoirs (keynote paper) [C]//Proeeedings of the 6th International Symposium on Landslides. Oxford: Christchurch, 1992: 1373-2004.

[6] 殷躍平.汶川八級地震地質(zhì)災(zāi)害研究[J].工程地質(zhì)學(xué)報(bào),2008,16(4):433-444.

Yin Y P. Researches on the geo-hazards triggered by Wenchuan earthquake, Sichuan [J]. Journal of Engineering Geology, 2008, 16(4): 433-444. (In Chinese)

[7] 任光明,夏敏,郭亞莎,等.地震誘發(fā)滑坡復(fù)活機(jī)制的FLAC3D數(shù)值模擬分析[J].工程地質(zhì)學(xué)報(bào),2010,18(3):305-311.

Reng G M, Xia M, Guo Y S,etal. Flac3Dnumerical simulation of recurrence mechanism of landslide under earthquake loading [J]. Journal of Engineering Geology, 2010, 18(3): 305-311. (In Chinese)

[8] 朱大鵬,何其多,黃璐,等.鶴峰場鎮(zhèn)滑坡變形對庫水位變動的響應(yīng)及滑坡演化機(jī)理研究[J].中國農(nóng)村水利水電,2012(6):135-138.

Zhu D P, He Q D, Huang L,etal. Accumulative landslide deformation features on the responses of the reservoir water level variation and the evolution of the landslide [J]. China Rural Water and Hydropower, 2012(6): 135-138. (In Chinese)

[9] Ugai K. A method of calculation of total safety factor of slopes by elastoplastic FEM[J]. Soils and Foundations, 1989, 29(2): 190-195.

[10] 李曉,張年學(xué),李守定,等.三峽庫區(qū)云陽寶塔滑坡西邊界的更正與反思——古滑坡鑒別問題探討[J].工程地質(zhì)學(xué)報(bào),2011,19(4):555-563.

Li X, Zhang N X, Li S D,etal. New viewpoint of the west edge of Baota landslide in Three Gorges of Yangtze River [J]. Journal of Engineering Geology, 2011, 19(4): 555-563. (In Chinese)

[11] 王猛,石豫川,唐興君.某庫岸滑坡的成因機(jī)制及穩(wěn)定性[J].長江科學(xué)院院報(bào),2011,28(4):41-45.

Wang M, Shi Y C, Tang X J. A case study of the mechanism and stabilityof reservoir bank landslide [J]. Journal of Yangtze River Scientific Research Institute, 2011, 28(4): 41-45. (In Chinese)

FormationandreactivationmechanismofanancientlandslideinHeishuireservoirofMinjiangRiver,China

GUO Jian1, XU Mo1, ZHAO Yong1, HE Shao-ming2

1.SrateKeyLaboratoryofGeo-hazardPreventionandGeo-environmentProtection,ChengduUniversityofTechnology,Chengdu610059,China;2.HydrochinaChengduEngineeringCorporation,Chengdu610072,China

Based on an ancient landslide in the Heishui reservoir, this paper studies the formation and reactivation mechanism of the landslide site. Through the detailed survey of the landslide and combined with the geologic structure, landform, deformation characteristics and the composition of the accumulated materials the formation and reactivation mechanism of the landslide are analyzed geologically. The discrete element analysis and finite element numerical analysis are used to certificate the conclusion of geological analysis. The result shows that formation mechanism of the landslide can be summarised into three stages, that is, the bend and fall of the rockmass, the cut-through of the slip surface and failure and deposit. The reactivation mechanism of the landslide is mainly controlled by the impoundment. The deformation characteristics and numerical model show that the deformation characteristics of the landslide are characterized by the local disintegration and short distance moving down of the front. A further qualitative judgement of the stability indicates, that the frontal part of the landslide will be failed under the water level fluctuant condition at a slow speed and by way of multistage-disintegrating.

ancient landslide; mechanism analysis; numerical mode; impoundment; gravelly soil

10.3969/j.issn.1671-9727.2013.06.12

1671-9727(2013)06-0721-08

P642.22

A

2013-03-26

地質(zhì)災(zāi)害防治與地質(zhì)環(huán)境保護(hù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開放基金資助項(xiàng)目(SKLGP2012K032)

郭健(1984-),男,博士研究生,研究方向:地質(zhì)工程、巖土工程, E-mail:jerry.guo@hotmail.com

許模(1963-),男,博士,教授,博士生導(dǎo)師,從事環(huán)境工程地質(zhì)、工程水文地質(zhì)、水資源開發(fā)與保護(hù)方面的教學(xué)與科研工作, E-mail:xm@cdut.edu.cn。