張 鵬 張森林 黃波林 王 勛 郭 健 代貞偉 鄭嘉豪 閆國強(qiáng)

(①三峽大學(xué)防災(zāi)減災(zāi)湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 宜昌 443002， 中國)

(②三峽大學(xué)湖北長江三峽滑坡國家野外觀測(cè)站， 宜昌 443002， 中國)

(③重慶市地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局107地質(zhì)隊(duì)， 重慶 401120， 中國)

(④中國地質(zhì)調(diào)查局武漢地質(zhì)調(diào)查中心， 武漢 433000， 中國)

(⑤中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)工程學(xué)院， 武漢 430074， 中國)

0 引 言

三峽水利樞紐工程是世界上最大的水利工程，三峽庫區(qū)歷來是地質(zhì)災(zāi)害隱患較為集中的區(qū)域，庫水位的變化造成庫岸兩側(cè)巖體形成兩條平行的岸坡消落帶(劉春等， 2004)。消落帶巖體在各種不利條件綜合作用下劣化現(xiàn)象明顯是庫岸邊坡較為脆弱的地方。劣化隨著時(shí)間進(jìn)一步加劇，極易誘發(fā)庫岸邊坡產(chǎn)生失穩(wěn)破壞。如1961年湖南省的資水柘溪水庫發(fā)生的順層基巖滑坡(肖詩榮等， 2010)、2003年三峽庫區(qū)秭歸縣千將坪滑坡(侯珍珠等， 2019； 李會(huì)中等， 2006a，2006b)、2008年的巫峽龔家方崩塌(黃波林， 2014)、2014年秭歸縣杉樹槽滑坡(王鳴等， 2015)、以及箭穿洞危巖體的變形、破壞(張枝華等， 2018)等都與水庫消落帶巖體劣化相關(guān)(劉廣寧等， 2017)。消落帶的巖體劣化間接關(guān)系到庫區(qū)廣大人民生命及財(cái)產(chǎn)安全，因此查明岸坡巖體劣化形成的新生型滑坡(崩塌)的演化模式對(duì)水庫巖質(zhì)岸坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)具有重要的意義。

在水庫周期性漲落的條件下，一方面岸坡消落帶巖體的孔隙水壓會(huì)發(fā)生循環(huán)變化，另一方面周期性的干濕交替進(jìn)一步加快了巖體的風(fēng)化速度也加劇了巖體的風(fēng)化程度，同時(shí)這種風(fēng)化產(chǎn)生的效果會(huì)逐漸積累，也許前期的變化并不顯著，但其影響是存在的，隨著時(shí)間的推移損傷效應(yīng)就可能會(huì)集中凸顯出來，使邊坡向著不穩(wěn)定的方向發(fā)展(尹宏磊等， 2008； 鄧華鋒等， 2017)。

國內(nèi)外許多專家和學(xué)者對(duì)庫岸邊坡巖體進(jìn)行了大量研究。王燦等(2020)認(rèn)為三峽庫區(qū)神農(nóng)溪段巖體劣化對(duì)地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育的影響愈發(fā)凸顯，該段巖體劣化的表現(xiàn)形式為節(jié)理裂隙的發(fā)育，溶蝕凹腔和巖體表層剝落3種。王士天等(1997)認(rèn)為在庫水位波動(dòng)及動(dòng)水壓力長期作用下，消落帶巖體的穩(wěn)定性會(huì)發(fā)生不同程度的降低。肖捷夫等(2020)認(rèn)為庫水漲落的越快滑坡產(chǎn)生的變形越大，且?guī)焖幌陆翟斐傻倪吰伦冃芜h(yuǎn)比庫水上升帶來的影響更加明顯。劉廣寧(2018)認(rèn)為巖體在干-濕循環(huán)條件下強(qiáng)度和耐崩解性不斷降低，內(nèi)部結(jié)構(gòu)會(huì)向著不穩(wěn)定的方向發(fā)展，進(jìn)一步表明了消落帶巖體強(qiáng)度受庫水影響明顯。

閆國強(qiáng)等(2020)對(duì)三峽庫區(qū)巫峽段灰?guī)r岸坡巖體進(jìn)行了多次的飽和-風(fēng)干劣化試驗(yàn)，查明巖體強(qiáng)度劣化情況并建立了基于核衰變的劣化控制方程。Li et al. (2020)認(rèn)為在干濕交替條件下巖體劣化，抗剪強(qiáng)度變化主要受控于水的潤滑作用，主要表現(xiàn)在巖石摩擦角的變化。Sun et al. (2018)通過試驗(yàn)證明在含有碳酸鹽/赤鐵礦填充的巖樣中，膠結(jié)物顆粒對(duì)巖體劣化有著顯著作用。Gupta et al. (2007)認(rèn)為碳酸鹽巖的耐崩解性主要受控于巖石的密度，孔隙度和結(jié)構(gòu)而與水的pH值沒有直接的相關(guān)性。Huang et al. (2018)，Paronuzzi et al. (2013)，Miao et al. (2016)，Gutierrez et al. (2010)都發(fā)文說明了庫水作用是影響岸坡失穩(wěn)的重要因素。

以往對(duì)消落帶巖體的研究多針對(duì)特定區(qū)域內(nèi)巖體劣化與某些因素的相關(guān)性，對(duì)庫區(qū)宏觀上的總結(jié)與探討較少，本研究通過大量野外觀測(cè)資料和室內(nèi)分析工作，系統(tǒng)總結(jié)了三峽庫區(qū)秭歸至巴東段岸坡消落帶巖體劣化的類型以及滑坡隱患點(diǎn)的演化模式。為三峽庫區(qū)岸坡預(yù)測(cè)預(yù)警與防治提供技術(shù)支持。

1 研究區(qū)巖體劣化發(fā)育現(xiàn)狀

三峽庫區(qū)秭歸至巴東段岸坡是秭歸縣和巴東縣長江主河道沿線，地處長江三峽腹地，由上游巴東流向下游秭歸。區(qū)內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，九畹溪斷裂、仙女山斷裂，秭歸向斜、黃陵背斜等地質(zhì)構(gòu)造的發(fā)育致使區(qū)內(nèi)巖體結(jié)構(gòu)極為破碎，是三峽庫區(qū)地質(zhì)災(zāi)害多發(fā)的生態(tài)功能區(qū)。區(qū)內(nèi)巖性組合為泥巖、泥質(zhì)頁巖、泥質(zhì)粉砂巖、碳酸鹽巖及部分煤層和黏土層。通過對(duì)研究區(qū)岸坡消落帶實(shí)地考查，區(qū)內(nèi)岸坡消落帶巖性為碳酸巖鹽及碎屑巖，由西向東依次出露的地層為侏羅系(J)、三疊系(T)、二疊系(P)、石炭系(C)、泥盆系(D)、志留系(S)、奧陶系(O)、寒武系(∈)、震旦系(Z)、南華系(Nh)。區(qū)內(nèi)除缺失志留系上統(tǒng)(S2)、泥盆系下統(tǒng)(D1)、石炭系上統(tǒng)(C2)和第三系(N)地層外，從前震旦系(Zt)至第四系(Q)地層均有出露，總體上以黃陵結(jié)晶巖為界，向東、西兩側(cè)地層逐漸變新。

三峽庫區(qū)蓄水后，長江干流兩岸均受有不同程度的劣化現(xiàn)象。在秭歸至巴東峽谷段岸坡消落帶巖體劣化現(xiàn)象明顯，且不同區(qū)段劣化表現(xiàn)出顯著差異性。根據(jù)野外調(diào)查與室內(nèi)分析，研究區(qū)岸坡消落帶巖體劣化主要表現(xiàn)為結(jié)構(gòu)面松動(dòng)、巖體斷裂、巖體表面剝落、表層沖蝕溶蝕孔洞、機(jī)械剝蝕等。因此，根據(jù)地層巖性，岸坡結(jié)構(gòu)以及破壞的方式將研究區(qū)消落帶巖體劣化分為碳酸鹽巖與碎屑巖兩大類共計(jì)7種類型，碳酸鹽巖類巖體劣化類型表現(xiàn)為溶蝕(潛蝕)型、裂縫顯化與擴(kuò)張型、機(jī)械侵蝕型； 碎屑巖類巖體劣化類型主要表現(xiàn)為松動(dòng)(剝落)型、沖蝕(磨蝕)型、結(jié)構(gòu)面崩解塊裂型及軟硬相間侵蝕型，如表1 所示。

表1 研究區(qū)巖體劣化類型統(tǒng)計(jì)表

長江左岸劣化帶分區(qū)：L1→L88，共計(jì)88段劣化分段帶； 長江右岸劣化帶分區(qū)：R1→R81，共計(jì)81段劣化分段帶，研究區(qū)共計(jì)劣化分段帶169段。其中以松動(dòng)/剝落型的劣化類型最為發(fā)育，左岸25處，右岸15處，共計(jì)40段，總長度為26.4km占總劣化區(qū)的22.5%。沖蝕/磨蝕型次之左岸16段，右岸11段，共計(jì)27段，總長度為15.3km占總劣化區(qū)的13.0%。其中左岸存在的滑坡(崩塌)隱患點(diǎn)有68處，占研究區(qū)左岸劣化區(qū)的77.3%，右岸存在的滑坡(崩塌)隱患點(diǎn)有54處，占研究區(qū)右岸劣化區(qū)的66.7%，共計(jì)122處滑坡(崩塌)隱患點(diǎn)，占研究區(qū)總劣化帶的72.2%。劣化類型及滑坡隱患點(diǎn)的分布詳細(xì)分布見圖2。

圖1 三峽庫區(qū)秭歸至巴東段地形地貌及沿長江主干道地質(zhì)剖面概要圖

圖2 研究區(qū)岸坡消落帶巖體劣化類型及隱患點(diǎn)分布圖

2 研究區(qū)潛在滑坡隱患點(diǎn)發(fā)育特征及野外識(shí)別

2.1 碳酸鹽巖類岸坡消落帶巖體劣化的潛在滑坡隱患點(diǎn)發(fā)育特征及野外識(shí)別

2.1.1 基座碎裂壓潰型崩塌隱患點(diǎn)發(fā)育特征及野外識(shí)別

基座碎裂壓潰型潛在崩塌隱患點(diǎn)的地形大部分以陡坡為主，甚至是近直立岸坡。溶蝕/潛蝕致使岸坡消落帶巖體中發(fā)育大量的沿節(jié)理裂隙和層面的溶隙、溶槽及不等規(guī)模的溶孔，使岸坡消落帶巖體結(jié)構(gòu)面急劇增多，巖體質(zhì)量嚴(yán)重下降，形成卸荷作用致使上部極易出現(xiàn)卸荷裂隙，進(jìn)一步發(fā)育形成危巖體地質(zhì)災(zāi)害。

基座碎裂壓潰型典型潛在崩塌隱患點(diǎn)發(fā)育特征如圖3 所示。隱患點(diǎn)的巖層大多為緩傾構(gòu)造、塔柱狀岸坡結(jié)構(gòu)，坡度較陡近直立，其發(fā)育特征受控于庫岸的地形及地貌。部分潛在崩塌隱患點(diǎn)下部軟弱基座輕微內(nèi)凹，為危巖體的形成提供了臨空條件。其次，在地質(zhì)構(gòu)造方面，研究區(qū)內(nèi)巖體應(yīng)力集中，坡體內(nèi)部巖體擠壓，構(gòu)造裂隙發(fā)育且多為縱張性，應(yīng)力越集中，裂隙的貫通性和張開度越好。再者，地層巖性方面，基座碎裂壓潰型潛在崩塌隱患點(diǎn)巖性構(gòu)成主體為泥質(zhì)灰?guī)r、灰?guī)r； 頂部為白云巖、泥質(zhì)灰?guī)r； 基座為礫屑、砂屑灰?guī)r，為接觸式膠結(jié)，膠結(jié)物為泥鈣質(zhì)，且層間具條帶狀構(gòu)造，為軟弱夾層，極易被水淘蝕，上軟下硬的巖性組合提供了危巖體的物質(zhì)基礎(chǔ)。

圖3 基座碎裂壓潰型潛在崩塌隱患點(diǎn)發(fā)育特征圖(鏡頭方向NE20°)

2.1.2 基座掏空傾倒型崩塌隱患點(diǎn)發(fā)育特征及野外識(shí)別

基座掏空傾倒型崩塌隱患點(diǎn)的發(fā)育與研究區(qū)內(nèi)碳酸鹽巖類岸坡巖體發(fā)生的溶蝕/潛蝕及裂縫顯化與擴(kuò)張等劣化現(xiàn)象密切相關(guān)。在長期機(jī)械侵蝕和化學(xué)溶蝕作用下，消落帶巖體結(jié)構(gòu)面及其軟弱層會(huì)進(jìn)一步受損，機(jī)械沖刷會(huì)使節(jié)理裂隙進(jìn)一步加寬變深，消落帶上的巖體在自身重力作用下極易發(fā)生傾倒破壞，形成基座掏空型的潛在崩塌隱患點(diǎn)。

研究區(qū)內(nèi)發(fā)育的基座掏空傾倒型崩塌隱患點(diǎn)主要以不穩(wěn)定斜坡為主，少量發(fā)育潛在危巖體，其發(fā)育規(guī)模均較小，形態(tài)大多以簸箕形居多。其劣化程度受控于岸坡結(jié)構(gòu)、岸坡地層巖性及內(nèi)外動(dòng)力條件等。研究發(fā)現(xiàn)消落帶的巖體與非消落帶的巖體相比劣化特征表現(xiàn)在岸坡消落帶裂縫數(shù)量上增多，裂縫寬度普遍增大，裂縫跡長普遍增加，進(jìn)而使結(jié)構(gòu)面貫通。形成的典型潛在滑坡隱患點(diǎn)如圖4。

圖4 基座掏空傾倒型潛在崩塌隱患點(diǎn)發(fā)育特征圖(鏡頭方向NE60°)

2.1.3 順向滑移型滑坡隱患點(diǎn)演化與發(fā)育特征及野外識(shí)別

順向滑移型潛在滑坡隱患點(diǎn)多以順向、斜順向岸坡為主，巖性以灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r和白云巖等硬質(zhì)巖為主，部分岸坡坡度較緩。這類滑坡隱患點(diǎn)淺表層巖體結(jié)構(gòu)面發(fā)育，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)結(jié)構(gòu)面或裂縫變寬、變深的現(xiàn)象。在長期的庫水位波動(dòng)及內(nèi)動(dòng)力作用下，部分岸坡消落帶巖體沿層面順向滑移，落入江內(nèi)。經(jīng)野外調(diào)查與室內(nèi)分析，這類巖體劣化為主的潛在滑坡隱患點(diǎn)以順向滑移型潛在不穩(wěn)定斜坡為主，典型的滑坡隱患點(diǎn)如圖5。

圖5 順向滑移型潛在滑坡隱患點(diǎn)發(fā)育現(xiàn)狀圖(鏡頭方向NW20°)

2.2 碎屑巖類岸坡消落帶巖體劣化的潛在滑坡隱患點(diǎn)演化與發(fā)育特征及野外識(shí)別

2.2.1 軟硬相間坍(崩)塌型滑坡隱患點(diǎn)識(shí)別與發(fā)育特征及野外識(shí)別

軟硬相間坍(崩)塌型滑坡隱患點(diǎn)發(fā)育規(guī)模主要以小型為主。其發(fā)育特征與岸坡消落帶的地層巖性及內(nèi)外動(dòng)力條件密切相關(guān)。當(dāng)碎屑巖類岸坡消落帶以軟巖(泥頁巖)和硬巖紫紅色砂巖交替出露時(shí)，泥頁巖作為夾層遇水極易發(fā)生軟化，在動(dòng)水作用下發(fā)生掏空剝蝕，致使薄至中厚層的砂巖沿著層面發(fā)生脫落，從而使岸坡巖體劣化。長期的水動(dòng)力作用使軟巖進(jìn)一步軟化，硬巖層失去支撐作用被迫開裂，形成次生節(jié)理，當(dāng)垂直于巖層層面的節(jié)理裂隙貫通后，逐漸形成多條平行于坡面或垂直于巖層走向的卸荷裂隙，進(jìn)而演化為潛在滑坡隱患點(diǎn)。這類滑坡隱患點(diǎn)主要受控于消落帶軟硬相間巖性的碎屑巖岸坡結(jié)構(gòu)，其演化為災(zāi)害的類型主要以坍(崩)塌為主如圖6。

圖6 軟硬相間坍(崩)塌型滑坡隱患點(diǎn)發(fā)育現(xiàn)狀圖(鏡頭方向SE60°)

2.2.2 視傾向楔形滑動(dòng)型滑坡隱患點(diǎn)演化與發(fā)育特征及野外識(shí)別

視傾向楔形滑動(dòng)型滑坡隱患點(diǎn)的地質(zhì)災(zāi)害類型以不穩(wěn)定斜坡為主。其發(fā)育的消落帶岸坡結(jié)構(gòu)為順向、斜順向。巖性多以軟硬相間巖層為主。軟巖在庫水位波動(dòng)下，發(fā)生軟化，在長期的水動(dòng)力作用下，產(chǎn)生沖蝕磨蝕、松動(dòng)剝落、結(jié)構(gòu)面崩解塊裂等碎屑巖類巖體劣化現(xiàn)象。軟巖及崩解的塊體在水位波動(dòng)和浪蝕作用下極易被沖刷搬運(yùn)走，留下大量沖蝕孔洞，進(jìn)而形成卸荷裂隙及后緣拉張裂縫。前緣硬巖層逐漸形成臨空面，且極易發(fā)育兩組深切巖層的節(jié)理裂隙，致使坡體逐步形成與原巖分離的楔形體，發(fā)生卸荷作用后，上部坡體逐漸失穩(wěn)，形成楔形滑面，在自身重力作用下逐步貫通軟弱層形成滑帶，從而發(fā)生楔形滑動(dòng)。典型視傾向楔形滑動(dòng)型潛在滑坡隱患點(diǎn)的發(fā)育現(xiàn)狀如圖7。這類滑坡隱患點(diǎn)的失穩(wěn)演化過程主要表現(xiàn)為巖層結(jié)構(gòu)面發(fā)生開裂-結(jié)構(gòu)面貫通-楔形面形成-滑移。

圖7 視傾向楔形滑動(dòng)型滑坡隱患點(diǎn)發(fā)育現(xiàn)狀圖(鏡頭方向NE45°)

2.2.3 順向滑移型滑坡隱患點(diǎn)演化與發(fā)育特征及野外識(shí)別

順向滑移型滑坡隱患點(diǎn)巖性以泥質(zhì)砂巖及泥頁巖互層為主，在順向、斜順向岸坡中，軟巖遇水極易發(fā)生軟化卸荷，在水流淘蝕和自身重力作用下硬巖即沿層面發(fā)生向下滑動(dòng)、剝落，從而形成岸坡巖體劣化現(xiàn)象，進(jìn)一步發(fā)育即會(huì)形成潛在順向滑移型滑坡隱患點(diǎn)。這類隱患點(diǎn)主要發(fā)育于松動(dòng)/剝落型的碎屑巖類岸坡巖體劣化帶中，發(fā)育的地質(zhì)災(zāi)害類型以不穩(wěn)定斜坡為主，以小規(guī)模為主。岸坡結(jié)構(gòu)多以順向、斜順向岸坡為主，且多伴隨著軟硬相間巖層，軟巖在庫水位波動(dòng)下，發(fā)生軟化，硬巖層形成卸荷作用后，沿著節(jié)理面發(fā)生開裂-松動(dòng)-滑移等現(xiàn)象。通過野外實(shí)地調(diào)查與室內(nèi)航遙數(shù)據(jù)對(duì)比分析，順向滑移型滑坡隱患點(diǎn)主要表現(xiàn)特征為坡面有大小不均的塊體，以紫紅色砂巖為主，可見沖蝕孔洞，節(jié)理貫通性好，坡體巖性大部分為薄層-厚層砂巖夾薄層泥頁巖，坡面局部可見第四系堆積物，部分硬巖塊體有沿層面向下滑動(dòng)的趨勢(shì)。典型碎屑巖類順向滑移型滑坡隱患點(diǎn)發(fā)育現(xiàn)狀如圖8。

圖8 順向滑移型滑坡隱患點(diǎn)發(fā)育現(xiàn)狀圖(鏡頭方向NW30°)

2.2.4 逆向傾倒型滑坡隱患點(diǎn)發(fā)育特征及野外識(shí)別

逆向傾倒型滑坡隱患點(diǎn)與沖蝕/磨蝕型、結(jié)構(gòu)面崩解塊裂型的碎屑巖類岸坡巖體劣化及岸坡巖性、結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。研究區(qū)內(nèi)大量出露砂巖夾泥頁巖互層，泥頁巖作為岸坡中的軟弱層，其遇水極易發(fā)生軟化，在水流淘蝕作用下發(fā)生掏空剝蝕，致使中厚層的砂巖沿著原生結(jié)構(gòu)面發(fā)生崩解塊裂，從而使岸坡巖體發(fā)生結(jié)構(gòu)面崩解塊裂型劣化現(xiàn)象。長期的庫水位波動(dòng)及水動(dòng)力作用下，軟巖(泥頁巖)軟化并隨水流被沖刷搬運(yùn)，留下大量沖蝕/磨蝕孔洞，為硬巖層提供了形成潛在不穩(wěn)定斜坡的必要條件——臨空面，在結(jié)構(gòu)面崩解塊裂作用下，硬巖層(如中厚層的砂巖)發(fā)生開裂，形成次生節(jié)理(垂直于層面的結(jié)構(gòu)面逐漸發(fā)育)，逐步貫通，進(jìn)而使巖體發(fā)生卸荷作用，產(chǎn)生剝落掉塊、傾倒等現(xiàn)象。大部分岸坡結(jié)構(gòu)為逆向岸坡，坡體巖性主要為砂巖夾泥頁巖。典型逆向傾倒型潛在滑坡隱患點(diǎn)發(fā)育現(xiàn)狀如圖9 所示。

圖9 典型逆向傾倒型潛在滑坡隱患發(fā)育現(xiàn)狀圖(鏡頭方向NE20°)

3 研究區(qū)巖體劣化的潛在滑坡隱患點(diǎn)演化模式

根據(jù)研究區(qū)岸坡消落帶巖體劣化類型的調(diào)查與分析結(jié)果，結(jié)合結(jié)構(gòu)面發(fā)育特征，岸坡結(jié)構(gòu)，巖性結(jié)構(gòu)及邊界特征系統(tǒng)總結(jié)了以下幾種潛在巖體劣化的新生型滑坡(隱患)災(zāi)害演化模式。

3.1 碳酸鹽巖類岸坡消落帶巖體劣化的潛在滑坡隱患點(diǎn)演化模式

3.1.1 基座碎裂壓潰型

基座碎裂壓潰型演化模式潛在崩塌隱患點(diǎn)以溶蝕潛蝕、裂隙擴(kuò)展型為主，大型結(jié)構(gòu)面/控制性結(jié)構(gòu)面發(fā)育形成邊界，岸坡結(jié)構(gòu)多為逆向岸坡或平緩層狀岸坡，巖體結(jié)構(gòu)類型大多為塊狀結(jié)構(gòu)或?qū)訝罱Y(jié)構(gòu)或碎裂結(jié)構(gòu)或散體結(jié)構(gòu)或軟硬相間結(jié)構(gòu)。這類潛在滑坡隱患點(diǎn)的基座發(fā)育了大量溶溝、溶槽、溶隙及溶洞，在降雨或其他外力作用觸發(fā)下，穩(wěn)定性較差的巖體將會(huì)沿著溶蝕裂隙和卸荷裂隙逐漸解體，進(jìn)而發(fā)生坍(崩)塌或滑坡等地質(zhì)災(zāi)害。概化模式示意圖如圖10 所示。

圖10 基座碎裂壓潰模式

3.1.2 基座掏空傾倒型

基座掏空傾倒型演化模式的潛在崩塌隱患點(diǎn)巖體劣化類型以裂縫顯化與擴(kuò)張型、機(jī)械沖刷為主，大型外傾或陡立結(jié)構(gòu)面/控制性結(jié)構(gòu)面發(fā)育，岸坡結(jié)構(gòu)多為逆向岸坡或平緩層狀岸坡?；鶐r體在庫水長期的浸泡和淘蝕作用下，軟弱的巖體發(fā)生軟化、泥化最后被水流帶走，導(dǎo)致基座被掏空，形成形狀不一的侵蝕裂隙和侵蝕凹腔，裂隙和凹腔形成使巖體下部整體性遭到破壞，難以承受上部巖體的重量，在水位消退后，失去了水的側(cè)向壓力，巖體上部就產(chǎn)生了拉張裂隙，一旦形成了江水涌進(jìn)巖體內(nèi)部的通道，這種劣化類型就會(huì)進(jìn)一步加速發(fā)育，當(dāng)拉張裂隙進(jìn)一步發(fā)育貫通后消落帶岸坡就會(huì)發(fā)生局部坍(崩)塌破壞。概化模式示意圖如圖11 所示。

圖11 基座掏空模式

3.1.3 順向滑移型

順向滑移型演化模式的潛在滑坡隱患點(diǎn)巖體劣化類型主要為溶蝕潛蝕型、裂縫顯化與擴(kuò)張和機(jī)械侵蝕型，岸坡結(jié)構(gòu)多為順向岸坡或斜順向岸坡，層面發(fā)育在長期的庫水位波動(dòng)下，發(fā)生沖蝕、淘蝕。碳酸巖鹽類岸坡會(huì)發(fā)生溶蝕潛蝕等溶蝕作用，長年累月順向?qū)用姹惶涂?，逐步發(fā)育大量沿層面和垂直于層面的節(jié)理裂隙，完整的巖體被新生的垂直于層面的裂隙切割，被裂隙切割的巖體或者局部失穩(wěn)巖體在自身重力及浪蝕等作用下發(fā)生沿層面向庫區(qū)滑動(dòng)。主要發(fā)生在順向和斜順向的巖質(zhì)岸坡區(qū)域。概化模式示意圖如圖12 所示。

圖12 順向滑移型模式

3.2 碎屑巖類岸坡消落帶巖體劣化的潛在滑坡隱患點(diǎn)形式

3.2.1 軟硬相間坍(崩)塌型

軟硬相間坍(崩)塌型演化模式的潛在滑坡隱患點(diǎn)巖體劣化類型主要為軟硬相間侵蝕型。隨機(jī)結(jié)構(gòu)面發(fā)育，岸坡結(jié)構(gòu)多為順向岸坡或斜順向岸坡或逆向岸坡，巖體結(jié)構(gòu)類型大多為層狀軟硬相間結(jié)構(gòu)。坡體內(nèi)的軟巖(泥頁巖)在長期的庫水位波動(dòng)下，發(fā)生軟化卸荷，層間的硬巖(砂巖)發(fā)生斷裂破碎，節(jié)理裂隙逐步發(fā)育，逐漸形成貫通的垂直層面的卸荷裂隙。主要發(fā)生在巖質(zhì)軟硬相間的岸坡的較陡區(qū)域。概化模式示意圖如圖13 所示。

圖13 軟硬相間坍(崩)塌模式

3.2.2 視傾向楔形滑動(dòng)型

視傾向楔形滑動(dòng)型演化模式的潛在滑坡隱患點(diǎn)巖體結(jié)構(gòu)類型大多為層狀結(jié)構(gòu)，在長期的庫水位作用下，視傾向岸坡消落帶巖體(粉砂巖和泥巖)在水位變動(dòng)條件和周期性干濕交替環(huán)境下極易發(fā)生強(qiáng)烈劣化。坡體前緣的抗滑體發(fā)生巖體劣化后，后緣逐漸形成兩個(gè)滑面(相交的楔形滑面)，滑坡體在楔形滑面逐漸貫通后，底部沿著軟弱面(帶)向庫區(qū)發(fā)生整體楔形滑移，進(jìn)而發(fā)生滑坡災(zāi)害。如2019年12月10日研究區(qū)內(nèi)發(fā)生的秭歸縣卡門子灣滑坡，該滑坡即為視傾向楔形滑動(dòng)。概化模式示意圖如圖14 所示。

圖14 視傾向楔形滑動(dòng)模式

3.2.3 順向滑移型

順向滑移型潛在滑坡隱患點(diǎn)巖體劣化類型主要為沖蝕磨蝕型、結(jié)構(gòu)面崩解塊裂型，大型結(jié)構(gòu)面/控制性結(jié)構(gòu)面發(fā)育，岸坡結(jié)構(gòu)多為順向岸坡或斜順向岸坡，巖體結(jié)構(gòu)類型大多為層狀結(jié)構(gòu)，含軟弱層。順向滑移型潛在滑坡隱患點(diǎn)岸坡表面全風(fēng)化和強(qiáng)風(fēng)化巖體在庫水作用下，不斷地被搬運(yùn)帶走，發(fā)生呈緩慢后退的沖刷剝蝕破壞，岸坡表層巖體沿層面發(fā)生向庫區(qū)滑移，使得岸坡消落帶形成不穩(wěn)定斜坡。這是研究區(qū)內(nèi)較典型的新生型碎屑巖類滑坡(隱患)演化模式。主要發(fā)生在研究區(qū)巖質(zhì)岸坡的強(qiáng)風(fēng)化帶其概化模式示意圖如圖15 所示。

圖15 順向滑移模式

3.2.4 逆向傾倒型

逆向傾倒型演化模式的潛在滑坡隱患點(diǎn)巖體劣化類型主要為軟硬相間侵蝕型、松動(dòng)剝落型、結(jié)構(gòu)面崩解塊裂型，大中型結(jié)構(gòu)面/控制性結(jié)構(gòu)面發(fā)育或追蹤性大型結(jié)構(gòu)面發(fā)育，岸坡結(jié)構(gòu)多為逆向岸坡，岸坡巖體結(jié)構(gòu)類型大多為層狀結(jié)構(gòu)或碎裂結(jié)構(gòu)。長期的庫水位波動(dòng)與水流作用，逆向岸坡消落帶巖體發(fā)生強(qiáng)烈的巖體劣化，其劣化原理和碳酸巖類的基座傾倒型類似，拉張裂隙開始后逐漸形成貫通的垂直于層面的卸荷裂隙，卸荷裂隙使局部較陡的區(qū)域先發(fā)生破壞，接著失穩(wěn)范圍不斷擴(kuò)大使整個(gè)巖體向庫區(qū)坍(崩)塌傾倒。主要發(fā)生在碎屑巖類岸坡的較陡區(qū)域。概化模式示意圖如圖16 所示。

圖16 逆向傾倒模式

4 結(jié) 論

針對(duì)三峽庫區(qū)秭歸至巴東段岸坡消落帶巖體劣化產(chǎn)生的新生型滑坡(崩塌)隱患的演化模式進(jìn)行研究，得到了以下結(jié)論：

(1)通過對(duì)研究區(qū)多期次的野外調(diào)查，根據(jù)岸坡消落帶巖體劣化發(fā)育特征將岸坡消落帶進(jìn)行了劣化分段共計(jì)169段，其劣化類型主要為碳酸鹽巖(3小類)與碎屑巖(4小類)，其中碳酸鹽巖類巖體劣化類型主要為溶蝕(潛蝕)、裂縫顯化與擴(kuò)張、機(jī)械侵蝕； 碎屑巖類巖體劣化類型主要為松動(dòng)(剝落)、沖蝕(磨蝕)、結(jié)構(gòu)面崩解塊裂及軟硬相間侵蝕，在此基礎(chǔ)上發(fā)現(xiàn)了122處滑坡(崩塌)隱患點(diǎn)。

(2)通過對(duì)研究區(qū)典型岸坡消落帶巖體劣化類型與滑坡(崩塌)隱患發(fā)育特征分析，總結(jié)了新生型滑坡(崩塌)隱患演化模式。碳酸鹽巖類岸坡消落帶發(fā)育的新生型滑坡(崩塌)隱患演化模式主要為基座碎裂壓潰、基座掏空傾倒和順向滑移； 碎屑巖類的主要為軟硬相間坍塌、視傾向楔形滑動(dòng)、順向滑移和逆向傾倒。

(3)通過對(duì)研究區(qū)巖體劣化模式的研究，厘清了研究區(qū)內(nèi)巖體劣化的類型與對(duì)應(yīng)滑坡隱患演化模式的關(guān)系，可為三峽庫區(qū)岸坡長期穩(wěn)定性提供科學(xué)依據(jù)。