周曉涵

DOI：10.16660/j.cnki.1674-098X.2017.14.123

摘 要：根據(jù)對(duì)三峽水庫(kù)岸坡地帶十余個(gè)庫(kù)岸滑坡治理開挖前后所揭示地質(zhì)條件的分析，從設(shè)計(jì)變更反思滑坡工程勘查工作，包括5個(gè)方面：（1）科學(xué)揭示滑動(dòng)面所處位置是滑坡工程勘察工作的核心問題；（2）庫(kù)水位變動(dòng)區(qū)滑動(dòng)面抗剪強(qiáng)度參數(shù)存在時(shí)空變化；（3）滑坡體被庫(kù)水位浸泡軟化顯著劣化了滑坡的穩(wěn)定性；（4）階地地貌是控制庫(kù)區(qū)滑坡發(fā)育的宏觀地質(zhì)基礎(chǔ)；（5）危巖崩塌是三峽水庫(kù)岸坡地帶滑坡發(fā)育的重要物質(zhì)來源。研究成果對(duì)于推動(dòng)庫(kù)岸滑坡工程勘查、有效治理庫(kù)岸滑坡、合理規(guī)劃利用岸坡土地資源有積極意義。

關(guān)鍵詞：庫(kù)岸滑坡 工程勘察 設(shè)計(jì)變更 反思

中圖分類號(hào)：P642.22 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2017）05（b）-0123-04

國(guó)內(nèi)外水庫(kù)工程特別是大型水庫(kù)工程中，水庫(kù)蓄水及庫(kù)水位周期性的循環(huán)漲落，經(jīng)常會(huì)誘發(fā)庫(kù)岸新老滑坡的產(chǎn)生或復(fù)活，這類受庫(kù)水影響、由庫(kù)岸斜坡孕育的滑坡通常稱為庫(kù)岸滑坡（或水庫(kù)型滑坡）[1]。三峽水庫(kù)蓄水后，必然引起沿江兩岸135～175 m范圍庫(kù)岸邊坡的不穩(wěn)定，即水庫(kù)塌岸或邊坡再造，塌岸的嚴(yán)重后果，首先是使大批（數(shù)千處）已有滑坡復(fù)活，同時(shí)也會(huì)誘發(fā)新的崩塌和滑坡，都可能造成嚴(yán)重災(zāi)害[2]。長(zhǎng)江三峽工程庫(kù)區(qū)存在著許多滑坡體，為了保證庫(kù)岸坡體在庫(kù)水位正常調(diào)度情況下的穩(wěn)定，防止自然災(zāi)害的發(fā)生，國(guó)家投入大量資金進(jìn)行治理[3]。伍法權(quán)教授就明確指出長(zhǎng)江三峽庫(kù)區(qū)水庫(kù)塌岸問題是21世紀(jì)若干重大工程地質(zhì)與環(huán)境問題之一。

1 三峽水庫(kù)岸坡地帶滑坡研究現(xiàn)狀

三峽庫(kù)區(qū)是我國(guó)滑坡最發(fā)育的地區(qū)之一[4]。近年來，國(guó)內(nèi)許多學(xué)者[5-8]通過對(duì)三峽庫(kù)區(qū)內(nèi)的滑坡成因機(jī)制及穩(wěn)定性分析，認(rèn)為庫(kù)水位的抬升與持續(xù)強(qiáng)降雨所造成的動(dòng)水壓力是引起滑坡的主要原因。在勘察方面，除了鉆探、物探等常規(guī)方法以外，還出現(xiàn)了一些新的勘探方法，如井下電視、地質(zhì)雷達(dá)等技術(shù)[9]；在國(guó)外，對(duì)于水庫(kù)岸坡地帶滑坡的研究也很廣泛[10-11]。目前，在庫(kù)岸滑坡破壞機(jī)制研究方面主要針對(duì)土質(zhì)岸坡和巖質(zhì)岸坡，未涉及類土質(zhì)岸坡；重視庫(kù)水位變化對(duì)庫(kù)岸滑坡破壞機(jī)制的作用，但忽視了對(duì)庫(kù)水位上升過程中庫(kù)岸滑坡破壞過程的研究；未重視庫(kù)水位多旋回變動(dòng)對(duì)庫(kù)岸滑坡破壞作用的研究。

2 三峽水庫(kù)岸坡地帶滑坡典型特征分析

三峽庫(kù)區(qū)是指受長(zhǎng)江三峽工程淹沒的地區(qū)并有移民任務(wù)的20個(gè)縣（市）。為了更加具體地說明三峽水庫(kù)岸坡地帶滑坡的特征，以其中兩個(gè)滑坡為例進(jìn)行說明：二層巖滑坡和老窖林滑坡。

2.1 二層巖滑坡

2.1.1 滑坡區(qū)環(huán)境

二層巖滑坡位于重慶市萬(wàn)州城區(qū)東北部，距長(zhǎng)江入?yún)R口0.20 km，距萬(wàn)州主城區(qū)約10 km。岸坡斷續(xù)發(fā)育5級(jí)階地，區(qū)內(nèi)主要出露第四系（Q4）和侏羅系中統(tǒng)上沙溪廟組（J2s）地層。地下水類型為松散層孔隙水和基巖風(fēng)化帶網(wǎng)狀裂隙水，主要接受大氣降水補(bǔ)給?；聟^(qū)不良地質(zhì)現(xiàn)象除滑坡外，在滑坡后緣還發(fā)育陡崖斷壁，陡崖有小規(guī)模坍塌現(xiàn)象，但無(wú)直接危害對(duì)象，僅在滑坡后緣形成加載?；滤诘貫檗r(nóng)村，人類活動(dòng)主要有兩種：農(nóng)業(yè)耕種和房屋建筑。

2.1.2 滑坡變形模式

滑坡為土質(zhì)老滑坡，其形成過程主要與區(qū)域的新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)密切相關(guān)。自早更新世晚期開始，該區(qū)經(jīng)歷了間歇性隆起方式的新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，即上升—穩(wěn)定—上升的過程，河流間斷地產(chǎn)生下切和側(cè)向侵蝕。由于新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)、巖性、構(gòu)造和河水侵蝕的綜合作用，在砂巖及泥質(zhì)砂巖地段形成高差不同的陡崖，在條件相適應(yīng)的地段則形成階地。二層巖滑坡（圖1）是在崩坡積物的不斷加載等因素的綜合作用下形成的主要沿基巖面滑動(dòng)的推移式滑坡，使滑坡產(chǎn)生活動(dòng)的主要有后緣崩坡積物的加載、前緣河溝的沖刷、大氣降雨和人類工程活動(dòng)。

2.2 老窖林滑坡

2.2.1 滑坡區(qū)環(huán)境

老窖林（圖2）位于萬(wàn)州區(qū)五橋太龍鎮(zhèn)西部，距萬(wàn)州城區(qū)27 km。區(qū)內(nèi)主要出露第四系（Q4）和侏羅系中統(tǒng)上沙溪廟組（J2s）地層。按含水介質(zhì)不同，分為第四系孔隙水、基巖風(fēng)化網(wǎng)狀裂隙水。滑坡區(qū)新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)以地殼間歇性抬升為主，從早更新世晚期至中更新世期間20～30萬(wàn)年，隆起幅度加劇，地殼上升加快，河床強(qiáng)烈下切，形成多級(jí)階地，從而使長(zhǎng)江干流斜坡形成高陡的河谷岸坡，塑造了4級(jí)夷平面及多級(jí)階地，并產(chǎn)生了大量的崩塌堆積物覆蓋于基座階地平臺(tái)上。

2.2.2 滑坡變形模式

經(jīng)過漫長(zhǎng)的地質(zhì)營(yíng)力作用所形成的斜坡地形現(xiàn)狀總體穩(wěn)定。目前的兩個(gè)強(qiáng)變形區(qū)，在三期蓄水運(yùn)行后，成為兩個(gè)潛在滑坡。在庫(kù)水沖刷、侵蝕下，坡體前緣臨空面加大，細(xì)粒土體被淘蝕帶走；土體飽和狀態(tài)下，抗剪強(qiáng)度大幅降低，前緣和中后部形成一貫穿的滑移帶，產(chǎn)生失穩(wěn)和新的臨空面，造成后緣更大范圍的牽引式滑坡。根據(jù)勘查結(jié)論，滑坡是在崩坡積物的不斷加載、人類工程活動(dòng)等諸因素的綜合作用下形成，主要沿土巖接觸面滑動(dòng)的推移式滑坡。與二層巖、老窖林滑坡類似的三峽水庫(kù)岸坡地帶滑坡的相關(guān)特征如表1所示。

3 三峽水庫(kù)岸坡地帶滑坡勘察問題反思

該文以庫(kù)區(qū)十余個(gè)滑坡岸坡災(zāi)害防治工程變更勘察為基礎(chǔ)，結(jié)合滑坡設(shè)計(jì)變更，反思滑坡勘察認(rèn)知問題。

（1）滑坡治理實(shí)踐表明，三峽庫(kù)區(qū)滑坡基本都出現(xiàn)過較大的變更，由此可見，三峽庫(kù)區(qū)滑坡治理工程設(shè)計(jì)變更的主要原因是施工揭示的滑動(dòng)面實(shí)際位置與勘查報(bào)告提供的滑動(dòng)面位置有較大出入，換言之，科學(xué)揭示滑動(dòng)面所處位置是滑坡勘查工作的核心問題。

（2）庫(kù)岸不同的巖土結(jié)構(gòu)類型、接觸面坡度、易滑面形狀及其物理力學(xué)性質(zhì)，決定了塌岸的不同型式。對(duì)于位于庫(kù)水位變動(dòng)帶的滑坡，滑動(dòng)面一年一度存在被庫(kù)水周期性浸泡問題，因此，滑動(dòng)面的抗剪強(qiáng)度參數(shù)c、φ值存在著時(shí)空變化，而不是目前僅僅提供天然工況和暴雨工況兩種情況的抗剪強(qiáng)度參數(shù)c、φ值。

（3）三峽水庫(kù)蓄水運(yùn)行后，每年11月至次年4月處于175 m的高水位運(yùn)行，6～9月份則為防洪限制水位145 m運(yùn)行，當(dāng)庫(kù)水位達(dá)到175 m時(shí)，滑體的前部將被庫(kù)水淹沒。庫(kù)水的長(zhǎng)期浸泡軟化巖土體，使地下水的浸潤(rùn)曲線上升，降低滑體及滑帶土的抗剪強(qiáng)度；庫(kù)水位的迅速下降，又會(huì)增加滑體中的動(dòng)水壓力，勘查區(qū)庫(kù)岸巖土體處于干濕交替狀態(tài)并承受長(zhǎng)期的浪蝕作用和動(dòng)水壓力作用，滑動(dòng)面抗剪強(qiáng)度參數(shù)劣化（圖3和圖4）。顯然，庫(kù)水對(duì)土質(zhì)類土質(zhì)滑坡的浸泡作用，必然軟化滑坡土體，使浸泡部分滑坡體的重度增大、抗剪強(qiáng)度參數(shù)降低，在滑坡穩(wěn)定性分析及推力計(jì)算中應(yīng)充分考慮被浸泡部分滑坡體，同時(shí)由于浸泡部分強(qiáng)度參數(shù)減小，易使滑坡剪出口位置降低，這些新情況應(yīng)在滑坡勘查工作中予以充分考慮。

（4）自早更新世晚期開始，三峽庫(kù)區(qū)滑坡經(jīng)歷了間歇性隆起方式的新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，即上升—穩(wěn)定—上升的過程，河流間斷地產(chǎn)生下切和側(cè)向侵蝕，在條件相適應(yīng)的地段形成階地。階地地貌是控制三峽地區(qū)滑坡發(fā)育的宏觀地質(zhì)基礎(chǔ)，這在三峽庫(kù)區(qū)庫(kù)岸滑坡勘查中應(yīng)引起重視。尤其是岸坡斜坡地帶，應(yīng)首先判別此處是否發(fā)育有階地，判別階地的級(jí)數(shù)是多少，在將階地地貌識(shí)別清楚后，階地基巖面極有可能就是滑坡滑動(dòng)面?；乱?guī)模較大時(shí)，滑坡體可能涵蓋1～3級(jí)階地及階地面之間的斜坡，這類滑坡的變形破壞過程通常可存在分級(jí)滑動(dòng)、分區(qū)滑動(dòng)現(xiàn)象。

（5）三峽水庫(kù)滑坡區(qū)發(fā)育有危巖崩塌不良地質(zhì)現(xiàn)象，陡崖上的巖石在臨空面配合下沿構(gòu)造裂隙、層面裂隙及風(fēng)化裂隙等軟弱結(jié)構(gòu)面產(chǎn)生分離而形成崩塌體或坡積物，崩坡積物在滑體后緣堆積加載，遇水加大巖土體容重形成軟弱結(jié)構(gòu)面。松散物質(zhì)聚積過程本質(zhì)上即為滑坡的形成過程，源于陡崖或陡坡上危巖鏈?zhǔn)奖缆洌龒{庫(kù)區(qū)內(nèi)近70%的大型滑坡遵從該形成機(jī)理。陳洪凱教授等[12]將危巖鏈?zhǔn)奖缆錂C(jī)理劃分為5個(gè)階段（圖5）。

圖5中的A、B、C構(gòu)成了從陡崖臨空面向山體的宏觀危巖鏈，每一宏觀危巖鏈嵌套數(shù)級(jí)微觀危巖鏈，宏觀鏈的范圍主要受控于陡崖的卸荷帶寬度[13]。

階段1：河流下切階段；階段2：差異風(fēng)化階段；階段3：危巖體形成階段；階段4：?jiǎn)我晃r體崩落階段；階段5：多個(gè)危巖體形成及崩落階段。

4 結(jié)論

（1）科學(xué)揭示滑動(dòng)面所處位置是滑坡勘查工作的核心問題。

（2）庫(kù)水位變動(dòng)區(qū)滑動(dòng)面抗剪強(qiáng)度參數(shù)存在時(shí)空變化。

（3）滑坡體被庫(kù)水位浸泡軟化顯著劣化了滑坡的穩(wěn)定性。

（4）階地地貌是控制萬(wàn)州地區(qū)滑坡發(fā)育的宏觀地質(zhì)基礎(chǔ)。

（5）危巖崩塌是萬(wàn)州地區(qū)滑坡發(fā)育的重要物質(zhì)來源。

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