清江水布埡庫(kù)區(qū)南潭村滑坡特征及其穩(wěn)定性

李 逵，吳吉民

（武漢地質(zhì)調(diào)查中心，湖北 武漢 430205）

0 引言

水布埡水利樞紐工程是一個(gè)以發(fā)電、防洪為主，并兼顧其它的水利樞紐工程，2007年4月蓄水以來(lái)，受庫(kù)水位的漲落及高強(qiáng)度降雨等因素的影響，岸坡沿線如南潭村、木竹坪、老林坡等多處滑坡出現(xiàn)不同程度的變形。2007年6月湖北省巴東縣水布埡鎮(zhèn)南潭村滑坡地表出現(xiàn)多條弧形拉張裂縫、居民房屋墻體開裂和前緣塌滑，橫貫滑坡中部的公路路基產(chǎn)生縱向剪切裂縫，且整體下錯(cuò)0.3m、造成交通中斷，給當(dāng)?shù)厝嗣裆?、?jīng)濟(jì)建設(shè)和交通運(yùn)輸帶來(lái)較大影響。因此，對(duì)南潭村滑坡的穩(wěn)定性進(jìn)行分析評(píng)價(jià)，并提出相應(yīng)的防治措施具有較重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 地質(zhì)環(huán)境

滑坡位于清江水布埡水庫(kù)庫(kù)區(qū)右岸，距庫(kù)首約15km。清江自南西向北東流經(jīng)本區(qū)，為本區(qū)的最低侵蝕面，現(xiàn)水面高程400m。區(qū)內(nèi)山高坡陡，河谷強(qiáng)烈深切，兩岸山頂高程1000～1500m，河床高程200～250m，相對(duì)高差800～1200m，為不對(duì)稱“V”型。

滑坡地處亞熱帶濕潤(rùn)季風(fēng)氣候區(qū)，氣候溫和濕潤(rùn)、雨量充沛、四季分明，多年平均氣溫14℃ ～15℃，多年平均降雨量1100.7mm，降雨多集中在4～9月，約占每年平均降雨量的71.8％。雨季經(jīng)常發(fā)生大暴雨或連續(xù)降雨，一小時(shí)最大降雨量為75.2mm，日最大降雨量達(dá)193.3mm，7日最大降雨量237.5mm。

區(qū)內(nèi)出露地層主要為三疊系下統(tǒng)大冶組（T1d）、二疊系大隆組（P2d）和吳家坪組（P2w）以及第四系崩坡積物（Qcol+dl）和滑坡堆積物（Qdel），其中大冶組巖性主要為灰白色－深灰色薄層至中厚層灰?guī)r，分布于斜坡上部；大隆組巖性主要為黑色薄層狀炭質(zhì)頁(yè)巖夾含炭硅質(zhì)巖，出露于斜坡右上部和中部沖溝下部；吳家坪組巖性主要為深灰色中厚層狀含燧石結(jié)核灰?guī)r，分布于斜坡右上部；第四系崩坡積物和滑坡堆積物的物質(zhì)成分為碎塊石土，廣泛分布于斜坡地表。

滑坡區(qū)地處清太坪復(fù)向斜和長(zhǎng)陽(yáng)背斜之間的次級(jí)褶—皺魚冬河背斜S翼，楊柳池?cái)嗔袾W側(cè)2.5km處。受構(gòu)造影響，巖體節(jié)理裂隙較發(fā)育，主要發(fā)育二組：①走向 NNE，傾向 SE，傾角 80°～90°，發(fā)育密集；②走向 NNW，傾向 NE，傾角 50°～60°，線密度 0.3～1條/m。這兩組裂隙與巖層層面將斜坡淺表層巖體切割成塊體，加之后期的風(fēng)化作用，使該區(qū)的淺表層巖體較為破碎?；聟^(qū)屬相對(duì)穩(wěn)定的弱震環(huán)境，地震基本烈度為Ⅵ。

區(qū)內(nèi)主要賦存孔隙水和裂隙水兩類地下水，其中裂隙水賦存于灰?guī)r裂隙和溶蝕裂隙之中，孔隙水則埋藏于滑坡堆積層和崩坡積層中，二者接受大氣降水補(bǔ)給，多順坡沿基覆界面或裂隙面徑流向清江排泄。地下水埋深變化較大，水量較小。

2 滑坡基本特征

2.1 形態(tài)特征

南潭村滑坡平面形態(tài)呈舌形，后緣為基巖滑壁，高程約 675m，前緣直抵清江，清江現(xiàn)水面高程約400m，左側(cè)以 NNW向滑移陡坎為界，右側(cè)緣以近EW向山脊為界（圖1）?；轮胁堪l(fā)育縱向沖溝，將滑坡體分割Ⅰ號(hào)滑坡體和Ⅱ號(hào)滑坡體，Ⅰ號(hào)滑坡體地形上呈陡緩相間的折線型坡，上部地形坡度25°～35°，中部 5°～ 10°，中下部 15°～ 25°，前緣 40°以上，主滑方向約275°，縱長(zhǎng)約820m，平均橫寬約235m，面積約22×104m2，體積約170×104m3；Ⅱ號(hào)滑坡體地形較為平直，坡度 18°～25°，主滑方向約 290°，縱長(zhǎng)780m，平均橫寬 350m，面積 23.3×104m2，體積約70×104m3。

圖1 南潭村滑坡平面示意圖Fig.1 Fig.1 Sketchmapofthelandslide

2.2 結(jié)構(gòu)特征

南潭村滑坡為一發(fā)育于原斜坡表層及部分淺層風(fēng)化基巖中的沿巖土接觸面或軟弱結(jié)構(gòu)面發(fā)生滑移的巖土混合質(zhì)滑坡，變形模式為“滑移－剪切型”，其物質(zhì)結(jié)構(gòu)自上而下為滑體、滑帶和滑床（圖2）。

（1）滑體

滑體為原斜坡表層的崩坡積物，成分為粉質(zhì)粘土夾碎塊石，結(jié)構(gòu)松散，土石比8：2～7：3。粉質(zhì)粘土呈黃褐色，一般呈可塑狀，碎塊石成分以灰?guī)r為主，夾少量炭質(zhì)頁(yè)巖和硅質(zhì)巖，呈棱角狀，大小一般5～10cm，大者50～80cm。滑體厚度變化大，滑坡體厚度一般2～5m。

（2）滑帶

圖2 工程地質(zhì)剖面圖Fig.2 Engineeringgeologicalsectionofthelandslide

滑帶成分為含角礫粉質(zhì)粘土或粉質(zhì)粘土，黑色～黃褐色，結(jié)構(gòu)致密，土石比8：2～9：1。粉質(zhì)粘土呈黃褐色夾黑褐色，可塑狀，角礫原巖成分為灰?guī)r、炭質(zhì)頁(yè)巖和硅質(zhì)巖，呈次棱－次圓狀，大小一般2～5mm，滑帶土層厚0.6～1.4m?；嫫鸱?，上陡下緩，滑坡后緣沿軟弱結(jié)構(gòu)面滑動(dòng)，中下部沿巖土接觸面順層滑動(dòng)。

（3）滑床

高程650m以上滑床基巖為大冶組灰?guī)r；高程542～604m為吳家坪組含燧石結(jié)核灰?guī)r；高程604～650m和542m以下為大隆組炭質(zhì)頁(yè)巖和含炭硅質(zhì)巖。前兩者巖石堅(jiān)硬，巖體較為完整，后者巖石較軟弱，節(jié)理裂隙發(fā)育，巖體較為破碎?；矌r層傾向260°～290°，傾角 16°～20°。

2.3 變形特征

目前滑坡變形破壞主要表現(xiàn)為局部地面房屋開裂和路基下錯(cuò)蠕滑，并主要發(fā)育于Ⅰ號(hào)滑坡體之變形體（以下稱Ⅰ號(hào)滑坡變形體）內(nèi)。

Ⅰ號(hào)滑坡體下部無(wú)明顯變形跡象，僅見滑體前緣庫(kù)岸發(fā)生局部塌滑。中上部的Ⅰ號(hào)滑坡變形體則變形較為明顯，變形體內(nèi)地表產(chǎn)生多條拉張裂縫和剪切裂縫，前者走向大致與主滑方向垂直，弧形延伸，寬約2～5cm，長(zhǎng)約10～20m不等；后者多平行于斜坡走向間斷分布，張開1～3cm，長(zhǎng)約5～8m不等，少量切穿民房墻體，造成房屋開裂破壞。Ⅰ號(hào)滑坡變形體前緣及滑坡中部省道巴鶴公路路基下錯(cuò)，下錯(cuò)長(zhǎng)度約30m，寬約3～5m，下錯(cuò)高度約0.5～1.0m。據(jù)現(xiàn)場(chǎng)訪問(wèn)，滑坡變形體其變形時(shí)間主要從2007年開始，一年中變形最顯著是在降雨期，枯水及旱季滑坡無(wú)明顯變形。

Ⅱ號(hào)滑坡體也出現(xiàn)一定程度的變形，主要表現(xiàn)為拉張裂縫和局部塌滑，可見于滑體左側(cè)緣陡坎處，其走向約315°，坎高約10～200m，；塌滑則可見于滑體前緣庫(kù)岸，其規(guī)模較小，其受庫(kù)水位消落影響。

3 滑坡成因分析

根據(jù)對(duì)滑坡的基本特征和勘察資料的分析，可對(duì)滑坡成因進(jìn)行初步簡(jiǎn)要分析。

3.1 地質(zhì)條件

南潭村滑坡形成于晚更新世早期，為一古滑坡。該滑坡的形成與當(dāng)時(shí)的古氣候和清江河谷的地形地貌相關(guān)，并與NNE向和NNW向裂隙、右岸巖層產(chǎn)狀及軟硬相間的巖性組合有著密切關(guān)系。在晚更新世早期，清江河谷強(qiáng)烈下切，形成清江兩岸岸坡高陡，清江河谷構(gòu)成了該滑坡的滑動(dòng)臨空面。當(dāng)時(shí)清江侵蝕下切至大隆組頂部炭質(zhì)頁(yè)巖軟弱帶，并使其在右岸岸坡下部出露，該軟弱帶為相對(duì)隔水層，右岸巖層傾向河谷，在風(fēng)化卸荷裂隙作用下，近岸坡巖體中的節(jié)理裂隙張開，使地表水沿此大量入滲，當(dāng)運(yùn)移到軟弱巖層時(shí)，使炭質(zhì)頁(yè)巖逐漸軟化、泥化，其抗剪強(qiáng)度隨之降低，在岸坡坡腳區(qū)的炭質(zhì)頁(yè)巖將發(fā)生蠕變變形，并逐漸向巖體內(nèi)部發(fā)展形成蠕動(dòng)變形區(qū)，隨著蠕動(dòng)變形區(qū)不斷擴(kuò)大，引起岸坡應(yīng)力重分布，導(dǎo)致岸坡上部巖體拉裂變形。隨著炭質(zhì)頁(yè)巖的蠕動(dòng)變形破壞發(fā)展到一定范圍，即滑坡后緣和兩側(cè)切割結(jié)構(gòu)逐漸形成。而由于軟化和泥化作用在軟弱帶頂部逐漸形成貫通性剪切破壞面（滑動(dòng)面）時(shí)，在一次大的降雨過(guò)程中，巖體內(nèi)入滲了大量的地表水，使其貫通性剪切破壞面進(jìn)一步惡化，抗剪強(qiáng)度進(jìn)一步減低，以清江河谷為臨空面，以軟弱層頂部的貫通性剪切破壞面為滑動(dòng)面，斜坡失穩(wěn)形成滑坡。隨著清江河谷的不斷下切，南潭村滑坡經(jīng)歷了漫長(zhǎng)的演化過(guò)程，形成如今的地形地貌形態(tài)。

3.2 降雨

滑坡所在區(qū)降水豐沛，雨季經(jīng)常發(fā)生大暴雨或連續(xù)降雨。暴雨對(duì)滑坡起到了不可或缺的作用，大量的地表水滲入地下，在軟弱層上富集、侵蝕，一方面使巖土體的力學(xué)強(qiáng)度降低，另一方面是孔隙水的滲透壓力使得斜坡的穩(wěn)定性降低。地下水對(duì)滑坡的誘發(fā)作用表現(xiàn)為：坡體中的地下水在后緣拉張裂縫中對(duì)裂隙壁產(chǎn)生靜水壓力，增加了坡體的滑動(dòng)推力，且對(duì)滑移面以上坡體產(chǎn)生上浮托力或揚(yáng)壓力，從而降低了坡體在滑動(dòng)面的抗滑阻力。

3

.3 人類工程活動(dòng)

人類工程活動(dòng)是南潭村滑坡發(fā)育的重要誘發(fā)因素之一，一方面房屋等建筑物的修建使滑坡荷載增加；另一方面開墾種植造成地表植被破壞，且坡體上多為水田，斜坡后緣引水渠和農(nóng)田灌溉造成地表水滲漏嚴(yán)重，這對(duì)滑坡的穩(wěn)定性帶來(lái)了不利影響；再者隨著水布埡水庫(kù)的修建，滑坡體前緣處于庫(kù)水位以下，使得該部分滑體處于飽水狀態(tài)，承受較大的動(dòng)水壓力和靜水浮托力，隨著庫(kù)水位的漲落，前緣滑體將產(chǎn)生崩滑破壞，從而使滑坡的整體穩(wěn)定性降低。

4 滑坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

4.1 定性分析

通過(guò)對(duì)滑坡的地質(zhì)環(huán)境、基本特征和成因等的分析，結(jié)果表明，Ⅱ號(hào)滑坡體地形坡度趨于平緩，覆蓋層厚度不大，目前除前緣塌滑外無(wú)明顯變形跡象，處于基本穩(wěn)定狀態(tài)；Ⅰ號(hào)滑坡體下部地形坡度較為平緩，除前緣庫(kù)岸局部塌滑外無(wú)明顯變形跡象，但其上部的Ⅰ號(hào)滑坡變形體則變形跡象明顯，可見公路路基下錯(cuò)、地裂縫和房屋墻體裂縫等滑坡變形特征，其穩(wěn)定性較差。在強(qiáng)降雨等因素的影響下，Ⅰ號(hào)滑坡變形體有進(jìn)一步變形的發(fā)展趨勢(shì)，存在局部（甚至整體）失穩(wěn)的可能，從而誘發(fā)Ⅰ號(hào)滑坡體復(fù)活。

4.2 定量計(jì)算

（1）計(jì)算參數(shù)選取

本次研究采用了室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果結(jié)合反演分析的方法確定巖土體的物理力學(xué)參數(shù)，綜合選取巖土體物理力學(xué)參數(shù)見表1。

表1 滑坡力學(xué)參數(shù)一覽表Table1 MechanicsParametersofthelandslide

（2）計(jì)算模型與計(jì)算工況

本次計(jì)算采用了工程界廣泛使用的滑坡穩(wěn)定性計(jì)算方法——剩余推力法，選擇現(xiàn)變形較為嚴(yán)重的Ⅰ號(hào)滑坡變形體的A－A'剖面作為計(jì)算剖面，滑面簡(jiǎn)化成折線。根據(jù)巖土物理力學(xué)性質(zhì)差異，結(jié)合地面形態(tài)、滑動(dòng)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)算剖面如圖3所示。

圖3 滑坡穩(wěn)定性計(jì)算模型Fig.3 Computationmodelforstabilityofthelandslide

（3）計(jì)算結(jié)果

具體計(jì)算結(jié)果見表2。

表2 滑坡穩(wěn)定性系數(shù)計(jì)算結(jié)果表Table2 Calculationresultofstability coefficientofthelandslide

4.3 分析評(píng)價(jià)

計(jì)算結(jié)果表明，在天然條件下，Ⅰ號(hào)變形滑坡體處于基本穩(wěn)定狀態(tài)，應(yīng)與滑坡變形體的地下水較為豐富有關(guān)，這與邊坡發(fā)生了局部變形但未發(fā)生整體滑動(dòng)實(shí)際現(xiàn)狀十分吻合；在十年一遇5日暴雨情況的工況下，Ⅰ號(hào)變形滑坡體的穩(wěn)定性系數(shù)略大于1，處于欠穩(wěn)定狀態(tài)。在暴雨等不利因素的影響下，該滑坡變形體有可能產(chǎn)生滑動(dòng)，且可能帶動(dòng)整個(gè)古滑坡滑動(dòng)，危及滑體上的建筑物、公路和當(dāng)?shù)厝嗣裆?cái)產(chǎn)安全，因此有必要對(duì)其采取防治措施。

5 防治建議

根據(jù)穩(wěn)定性分析結(jié)果，南潭村滑坡在目前狀態(tài)下整體上是基本穩(wěn)定的，其潛在不穩(wěn)定區(qū)主要集中在Ⅰ號(hào)變形滑坡體內(nèi)。在強(qiáng)降雨等不利因素作用下，Ⅰ號(hào)變形滑坡體有可能產(chǎn)生滑動(dòng)，因此有必要采取以下防治措施：

（1）排水工程

在變形體外圍沿周界修建排水溝，截?cái)嗥旅娴乇硭霛B，同時(shí)在變形體坡面修建樹枝狀排水溝，及時(shí)排除地表水，且在Ⅰ號(hào)變形滑坡體前緣公路內(nèi)側(cè)修建排水盲溝和縱向支撐盲溝，疏排滑坡變形體前部地下水，增強(qiáng)坡體的抗滑力。

（2）減載反壓工程

Ⅰ號(hào)變形滑坡體的滑面埋深大，滑坡體具有“頭重腳輕”的特點(diǎn)。通過(guò)滑體上部削坡減重、滑體前部填方反壓，可以延長(zhǎng)抗滑段、增加抗滑力，提高滑坡的整體穩(wěn)定性。

（3）對(duì)滑坡變形體內(nèi)人員進(jìn)行搬遷，并改變土地耕植方式，改水田為旱地或退耕還林，減少地表水入滲。

（4）對(duì)滑坡變形體采用監(jiān)測(cè)措施，以群測(cè)群防和專業(yè)監(jiān)測(cè)相結(jié)合，對(duì)變形較大的Ⅰ號(hào)滑坡變形區(qū)進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)測(cè)。

6 結(jié)論

南潭村滑坡是在斜坡下部分布有軟弱巖層的特有地質(zhì)環(huán)境下，由于河流的下切，使邊坡應(yīng)力場(chǎng)改變，導(dǎo)致巖體變形拉裂，再受水等外營(yíng)力的作用逐漸演變產(chǎn)生的。

南潭村滑坡整體較為穩(wěn)定，Ⅰ號(hào)滑坡體下部和Ⅱ號(hào)滑坡體無(wú)拉裂變形等跡象。但Ⅰ號(hào)滑坡體上部變形體的穩(wěn)定性較差，變形跡象明顯，后緣地表拉裂縫發(fā)育，前緣位移明顯，造成居民房屋、公路路基變形嚴(yán)重。在降（暴雨）雨等不利因素影響下，Ⅰ號(hào)滑坡體有可能活動(dòng)加劇而產(chǎn)生滑動(dòng)，將直接危害滑坡體上居民的生命財(cái)產(chǎn)安全和影響公路交通安全。因此對(duì)滑坡變形體采取必要的防治措施具有十分顯著的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益，具體措施為：（1）排水處理；（2）減載反壓；（3）改變種植方式，水田改為旱地；（4）加強(qiáng)對(duì)滑坡變形體的變形監(jiān)測(cè)。

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