楊本科

【摘 要】隨著三峽水庫(kù)的正常運(yùn)行，庫(kù)水位每年將發(fā)生周期性變化，吳家院子滑坡的穩(wěn)定狀況將受其嚴(yán)重影響，嚴(yán)重威脅著庫(kù)區(qū)內(nèi)人民及游客生命財(cái)產(chǎn)安全。本文通過(guò)室內(nèi)試驗(yàn)、工程地質(zhì)類(lèi)比及反演等方法，對(duì)巖土體物理力學(xué)參數(shù)進(jìn)行綜合取值，并對(duì)滑坡7種工況進(jìn)行了穩(wěn)定性計(jì)算和塌岸預(yù)測(cè)。研究結(jié)果表明，隨著該滑坡前緣不斷滑塌，其整體穩(wěn)定性將進(jìn)一步降低；當(dāng)庫(kù)水位在高位運(yùn)行時(shí)，在外部不利因素如暴雨、人工加載及不合理的人類(lèi)活動(dòng)等誘發(fā)下，滑坡可能發(fā)生局部蠕滑變形，甚至產(chǎn)生整體失穩(wěn)。吳家院子滑坡目前穩(wěn)定性系數(shù)安全儲(chǔ)備不高，在三峽水庫(kù)庫(kù)水位年度升降變化及暴雨條件下，滑坡將處于臨界失穩(wěn)狀態(tài)，可能發(fā)生整體復(fù)活。最后根據(jù)滑坡成因和穩(wěn)定性分析結(jié)果，為加固滑坡提出了合理的建議。

【關(guān)鍵詞】三峽庫(kù)區(qū)；吳家院子滑坡；穩(wěn)定性；塌岸預(yù)測(cè)；滲透力Sarma法

0.引言

長(zhǎng)江三峽庫(kù)區(qū)地形條件、自然地質(zhì)條件復(fù)雜，地質(zhì)環(huán)境容量有限，暴雨、洪水頻繁，是我國(guó)地質(zhì)災(zāi)害的多發(fā)區(qū)和重災(zāi)區(qū)[1]?；率巧絽^(qū)的一種多發(fā)地質(zhì)災(zāi)害類(lèi)型，是全球三大地質(zhì)災(zāi)害之一[2-4]。隨著三峽水庫(kù)的正常運(yùn)行，庫(kù)水位每年將發(fā)生周期性變化，吳家院子滑坡的穩(wěn)定狀況將受其嚴(yán)重影響。

本文充分分析了該滑坡的工程地質(zhì)條件，以定性分析為主進(jìn)行了參數(shù)選取，借助多種計(jì)算手段，著重研究吳家院子滑坡的穩(wěn)定性，研究該滑坡特征及發(fā)展趨勢(shì)，這對(duì)該區(qū)庫(kù)岸滑坡災(zāi)害防治具有重要指導(dǎo)意義。

1.滑坡區(qū)工程地質(zhì)概況

1.1地形地貌

吳家院子滑坡位于神農(nóng)溪右岸斜坡上，斜坡坡頂高程約820m，斜坡前緣直抵河面，現(xiàn)水面高程約145m，相對(duì)高差約675m，斜坡結(jié)構(gòu)類(lèi)型為斜逆向坡，坡體表面陡緩相間呈折線形。斜坡前緣較陡，坡度一般25～45°，局部地段坡度達(dá)65°，中部稍緩，坡度約為20～30°，上部較陡，坡度約為30～40°。斜坡縱向發(fā)育4條沖溝，切割深度10～20m。

1.2地層巖性

根據(jù)前人資料及地表調(diào)查，滑坡區(qū)內(nèi)主要出露三疊系中統(tǒng)巴東組第一、二、三段及各類(lèi)不同成因的第四系地層，區(qū)內(nèi)巖土體工程地質(zhì)類(lèi)型主要為第四系松散介質(zhì)巖類(lèi)、較堅(jiān)硬～較軟層狀碎屑巖巖類(lèi)及較堅(jiān)硬～較軟層狀碳酸巖巖類(lèi)。

1.3地質(zhì)構(gòu)造

滑坡區(qū)區(qū)域構(gòu)造上地處川東褶皺束東段的奉節(jié)復(fù)向斜構(gòu)造帶，構(gòu)造帶呈東西向展布，次級(jí)背、向斜相間排列?；聟^(qū)位于其間的黃家河向斜北翼，黃家河向斜總體延伸長(zhǎng)度大于30km，軸向近東西，核部地層為三疊系中下統(tǒng)地層，巖性為較軟巖，發(fā)育次級(jí)褶皺；距滑坡區(qū)較近的斷裂主要有燈草池?cái)嗔?，其位于吳家院子西?cè)約3km地帶，走向呈近東西向，為壓性兼反扭性斷層，長(zhǎng)7km，傾向南東，傾角65°?；聟^(qū)巖層產(chǎn)狀較穩(wěn)定，總體為200～230°∠20～35°。

2.滑坡基本特征及成因分析

2.1滑坡基本特征

吳家院子滑坡位于神農(nóng)溪右岸斜坡上，主滑方向80～90°，后緣高程560m左右，呈弧狀，上部地形較平緩，坡度為25～30°，兩側(cè)以縱向發(fā)育的沖溝為界，滑坡前緣直抵河面，高程135m左右，前后緣高差約425m。滑坡平面形態(tài)呈箕形，前緣寬1000m，后緣寬550m，平均寬800m，縱長(zhǎng)1030m，面積約0.82km2。根據(jù)鉆探及物探資料，滑體厚度29.1～69.0m，平均厚度為48.0m，總體積約3950×104m3。

2.2滑坡成因分析

該滑坡是在上述配置有利的地質(zhì)環(huán)境條件下，由軟弱地層物質(zhì)基礎(chǔ)、斜坡巖體介質(zhì)結(jié)構(gòu)致滑效應(yīng)及構(gòu)造條件等內(nèi)因與降雨及枯洪季節(jié)河流水位變化等外因共同作用的結(jié)果。根據(jù)吳家院子滑坡變形破壞發(fā)展史，結(jié)合地表調(diào)查和對(duì)當(dāng)?shù)鼐用竦脑L問(wèn)，認(rèn)為影響該滑坡穩(wěn)定的因素主要有以下幾點(diǎn)：河流侵蝕作用、降雨、三峽水庫(kù)蓄排水、不合理人類(lèi)工程活動(dòng)、地震效應(yīng)。

3.滑坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

3.1模型與參數(shù)確定

3.1.1滑面確定

該滑坡滑面的確定，是依據(jù)鉆孔確定滑帶位置，結(jié)合探槽、地表工程地質(zhì)測(cè)繪及物探等資料確定綜合主滑面，并繪制縱向主勘探線工程地質(zhì)剖面圖，然后進(jìn)行穩(wěn)定性計(jì)算。

3.1.2計(jì)算條塊劃分

根據(jù)滑坡主滑方向及勘探剖面布置情況，本次選取A-A′主剖面作為本次滑坡穩(wěn)定性計(jì)算剖面。根據(jù)巖土物理力學(xué)性質(zhì)差異，結(jié)合地面坡形、主滑面位置及地下水位線等變化特點(diǎn)，將其劃分為若干個(gè)條塊。典型計(jì)算剖面及計(jì)算模型見(jiàn)圖1、2所示。

3.1.3計(jì)算工況

根據(jù)《三峽庫(kù)區(qū)三期地質(zhì)災(zāi)害防治工程設(shè)計(jì)技術(shù)要求》，確定該滑坡按以下七種工況進(jìn)行穩(wěn)定性計(jì)算：

①自重+地表荷載+現(xiàn)狀水位（145m水位）。

②自重+地表荷載+156.1m水位+非汛期20年一遇暴雨（q枯）。

③自重+地表荷載+175m水位+非汛期20年一遇暴雨（q枯）。

④自重+地表荷載+145m水位+20年一遇暴雨（q全）。

⑤自重+地表荷載+156.1m水位+20年一遇暴雨（q全）。

⑥自重+地表荷載+162.1m水位+50年一遇暴雨（q全）。

⑦自重+地表荷載+水位從175m降至145m。

3.1.4計(jì)算參數(shù)確定

（1）滑體重度及抗剪強(qiáng)度。

該滑坡滑體物質(zhì)成份主要為碎塊石土，根據(jù)滑體室內(nèi)試驗(yàn)重度平均值，確定滑體天然重度20.85kN/m3，飽和重度21.11kN/m3?；w抗剪強(qiáng)度根據(jù)滑坡區(qū)地表同類(lèi)巖土體自然穩(wěn)定坡角，并參照鄰區(qū)滑坡滑坡資料綜合確定，其天然內(nèi)聚力取16.0kPa，內(nèi)摩擦角取25.0°。

（2）滑帶抗剪強(qiáng)度。

該滑坡滑帶物質(zhì)成份主要為角礫土，其抗剪強(qiáng)度指標(biāo)采用室內(nèi)試驗(yàn)分析、反演分析及工程地質(zhì)類(lèi)比三種方法綜合確定。

3.2計(jì)算方法選取

3.2.1滑坡穩(wěn)定性計(jì)算方法

在計(jì)算該滑坡穩(wěn)定性時(shí)，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)勘探及室內(nèi)資料分析， 吳家院子滑坡的滑面為折線型，故滑坡穩(wěn)定性定量分析，可在考慮動(dòng)水壓力的情況下，分別利用考慮滲透力的不平衡推力法[9]和考慮滲透力的Sarma法[10]進(jìn)行穩(wěn)定性計(jì)算。其中考慮滲透力的Sarma法作為校核計(jì)算方法。更詳細(xì)的計(jì)算方法可參見(jiàn)相關(guān)文獻(xiàn)。

3.2.2動(dòng)水壓力計(jì)算方法

這里采用南京大學(xué)陳強(qiáng)[11]的有關(guān)論述進(jìn)行動(dòng)水壓力的計(jì)算，動(dòng)水壓力是指地下水在滲流過(guò)程中所施加于邊坡巖塊、裂隙或顆粒的力（ ），其大小等于滲流水體的體積（D）、水的容重（V）和水力梯度（γW）的乘積，即公式：D=VγWI。

3.3穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果及評(píng)價(jià)

3.3.1計(jì)算數(shù)據(jù)

首先在各種工況計(jì)算剖面圖上按坡型、滑面產(chǎn)狀及地下水位線將各滑體劃分成若干垂直條塊，然后從Cad中采集各種工況下的各條塊分界處的地形、滑面、水位高程數(shù)據(jù)。

3.3.2計(jì)算結(jié)果

根據(jù)上文提到的滑坡穩(wěn)定性的兩種計(jì)算公式，穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表1。

3.3.3穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

滑坡穩(wěn)定性計(jì)算表明：庫(kù)水位在低位（145m）運(yùn)行時(shí)，在現(xiàn)狀及暴雨影響下（工況1、工況4），K=1.14～1.22，大于1.15或接近1.15，滑坡整體均處于穩(wěn)定狀態(tài)；庫(kù)水位在高位（156m、162m及175m）運(yùn)行時(shí)，在暴雨影響下（工況2、工況5、工況6、工況3），K=1.04～1.09，處于1.05左右，滑坡整體處于較穩(wěn)定～臨界失穩(wěn)狀態(tài)；庫(kù)水位在175→145m變化過(guò)程中，若不受暴雨影響（工況7），K=1.16，大于1.15，滑坡整體穩(wěn)定。庫(kù)水位162m+暴雨條件（工況6），為該滑坡穩(wěn)定性最差的工況組合。

3.3.4塌岸預(yù)測(cè)

吳家院子滑坡滑體物質(zhì)主要為碎塊石土，碎塊石成份與下伏基巖基本一致，主要為三疊系中統(tǒng)巴東組砂泥巖。三峽水庫(kù)蓄水后，滑坡范圍內(nèi)庫(kù)岸長(zhǎng)810m，多屬土質(zhì)庫(kù)岸，但滑坡區(qū)岸坡屬于下緩上陡型，庫(kù)岸再造問(wèn)題不甚突出。塌岸預(yù)測(cè)方法采用卡丘金圖解計(jì)算法。

根據(jù)滑坡區(qū)地表穩(wěn)定斜坡坡角調(diào)查，并參照鄰區(qū)類(lèi)似巖土體水上、水下坡角穩(wěn)定值，綜合確定該滑坡塌岸預(yù)測(cè)選用的土體穩(wěn)定坡角為：水下坡角16°，水上坡角25°；斜逆向泥質(zhì)粉砂巖巖質(zhì)岸坡穩(wěn)定坡角為：水下坡角25°，水上坡角32°。

4.結(jié)論

通過(guò)室內(nèi)試驗(yàn)、工程地質(zhì)類(lèi)比及反演等方法，對(duì)巖土體物理力學(xué)參數(shù)進(jìn)行綜合取值，并對(duì)滑坡7種工況進(jìn)行了穩(wěn)定性計(jì)算，評(píng)價(jià)吳家院子滑坡在三峽庫(kù)水位年復(fù)一年的升降變化過(guò)程中，滑坡區(qū)庫(kù)岸將不可避免的產(chǎn)生一定規(guī)模的塌岸，隨著滑坡前緣不斷滑塌，滑坡整體穩(wěn)定性將進(jìn)一步降低；當(dāng)庫(kù)水位在高位運(yùn)行時(shí)，在外部不利因素（暴雨、人工加載及不合理的人類(lèi)活動(dòng)等）誘發(fā)下，滑坡可能發(fā)生局部蠕滑變形，甚至產(chǎn)生整體失穩(wěn)。吳家院子滑坡目前穩(wěn)定性系數(shù)安全儲(chǔ)備不高，在三峽水庫(kù)庫(kù)水位年度升降變化及暴雨條件下，滑坡將處于臨界失穩(wěn)狀態(tài)，可能發(fā)生整體復(fù)活。

根據(jù)吳家院子滑坡的實(shí)際條件，提出如下合理建議：

（1）吳家院子滑坡失穩(wěn)的危害性巨大，建議對(duì)該滑坡進(jìn)行長(zhǎng)期安全監(jiān)測(cè)，并輔以必要的防治工程措施。防治工程目標(biāo)原則建議：預(yù)防為主，防治結(jié)合；長(zhǎng)期安全監(jiān)測(cè)為主，工程措施為輔；工程措施以水土保持工程為主，排水工程為輔。

（2）推薦采用為排水溝植被防護(hù)等綜合措施，可在滑坡兩側(cè)布置兩條縱向排水溝，排水溝可充分利用現(xiàn)有天然沖溝，在滑坡后緣及中前部橫向布置兩條橫向排水溝，使其與縱向排水溝相接，排水溝尺寸要足以保證在暴雨情況下滑坡區(qū)地表水能正常排泄。在滑坡區(qū)進(jìn)行退耕還林工作，減少人類(lèi)種植活動(dòng)，以減少區(qū)內(nèi)地表水入滲，減緩區(qū)內(nèi)水土流失。

（3）建議對(duì)滑坡整體建立地表位移監(jiān)測(cè)和主縱向剖面進(jìn)行深部位移監(jiān)測(cè)及地下水動(dòng)態(tài)觀測(cè)；并將儀器監(jiān)測(cè)與地表巡視監(jiān)測(cè)資料進(jìn)行綜合分析。

【參考文獻(xiàn)】

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