三峽庫(kù)區(qū)曾家棚滑坡變形特征與成因機(jī)制分析

伏永朋，吳吉民，王樹(shù)豐，閆舉生，李 明

FUYong-Peng,WUJi-Min,WANGShu-Feng,YANJu-Sheng,LIMing

（中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局武漢地質(zhì)調(diào)查中心，武漢，430205）

（Wuhan Center of China Geological Survey,Wuhan 430205,Hubei,China）

2012年5月31日，三峽庫(kù)區(qū)奉節(jié)縣鶴峰鄉(xiāng)三坪村一組曾家棚發(fā)生滑坡險(xiǎn)情，6月2日凌晨，即發(fā)生大規(guī)?；瑒?dòng)，由于應(yīng)急預(yù)警及時(shí)，無(wú)人員傷亡[1]。曾家棚滑坡位于大溪河左岸，下距河口約11 km，2010年“長(zhǎng)江上游宜昌-江津段環(huán)境工程地質(zhì)調(diào)查”項(xiàng)目曾對(duì)該滑坡進(jìn)行了重點(diǎn)勘查，查明了滑坡區(qū)環(huán)境工程地質(zhì)條件和滑坡特征，滑坡發(fā)生后，項(xiàng)目組先后兩次對(duì)其進(jìn)行了應(yīng)急調(diào)查和變形位移測(cè)量，獲得寶貴的第一手資料。該滑坡在奉節(jié)一帶具有典型代表性，本文通過(guò)對(duì)其變形特征和成因機(jī)制剖析，為三峽庫(kù)區(qū)同類(lèi)斜坡監(jiān)測(cè)預(yù)警提供參考。

1 滑坡概況

滑坡地處長(zhǎng)江一級(jí)支流大溪河北岸，地理坐標(biāo)：東經(jīng)109°33′41″~109°34′11″；北緯30°56′47″~30°57′00″?；氯踩鐖D1所示。

圖1 曾家棚滑坡全貌（2010年）Fig.1 Thepanoramaof Zengjiapeng landslide(2010)

滑坡為發(fā)育于三疊系中統(tǒng)巴東組砂、泥巖、泥灰?guī)r地層中的土質(zhì)滑坡?；w主要為崩坡積、殘坡積、碎塊石土；滑帶為巖土界面，滑床為粉砂巖、泥灰?guī)r。主滑方向139°，后緣高程272 m，剖面呈折線(xiàn)型，上部較陡，坡度20°，中部225 m高程附近為滑坡平臺(tái)，地形平坦開(kāi)闊，坡度3~4°，前緣近河段變陡，坡度25°。右側(cè)以沖溝為界，溝內(nèi)基巖出露，左側(cè)以突出的弧形山脊為界，后緣以斜坡陡緩交接處為界，前緣直抵河床，淹沒(méi)于水下（調(diào)查時(shí)水位160 m），蓄水前河床高程140 m，未見(jiàn)基巖出露，滑坡相對(duì)高差132 m?；缕矫嫔铣属せ?，縱長(zhǎng)570 m，寬500 m，面積約28.5×104m2。縱剖面呈上薄下厚的“刀”型，平均厚度30 m，總體積約855×104m3。調(diào)查時(shí)滑坡處于不穩(wěn)定狀態(tài)，主要的誘發(fā)因素為降雨和三峽水庫(kù)蓄水。最危險(xiǎn)的地段為高程240~180 m的斜坡段?；轮饕{坡體上8戶(hù)20人生命財(cái)產(chǎn)安全，其次，一旦發(fā)生整體滑動(dòng)，對(duì)航道及過(guò)往船只、碼頭設(shè)施造成威脅。

2 滑坡地質(zhì)環(huán)境與基本特征

2.1 滑坡區(qū)地質(zhì)環(huán)境

滑坡地處川鄂褶皺碳酸鹽、碎屑巖低山區(qū)，大溪河自前緣由南西向北東流經(jīng)本區(qū)，蓄水后水面高程在145 m至175 m波動(dòng)，水面寬160 m至320 m。河谷形態(tài)為低山中寬谷，斷面呈不對(duì)稱(chēng)“V”字形，左岸為中陡坡，平均坡度25~40°，右岸坡度稍緩，平均坡度20~30°。滑坡所在的左岸斜坡坡頂高程約600m，前緣直抵河床，高程140 m，相對(duì)高差約460 m，原始坡面形態(tài)呈折線(xiàn)形，平均坡度25°左右。

滑坡區(qū)屬亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，降雨具有連續(xù)集中的特點(diǎn)，夏季多暴雨。多年平均降雨量為1000mm，年降雨量極大值為1635.2 mm（1963年），極小值為721.6 mm（1953年）。雨季一般在5~10月，其降雨量占全年的76%，最大日降雨量為158.6 mm（1956年7月8日），最大時(shí)降雨量為82 mm（1870年5月29日）。

區(qū)域構(gòu)造上位于巫山向斜南東翼近核部，巖層產(chǎn)狀中上部180~270°∠10~20°、斜坡下部滑坡區(qū)340~350°∠18~22°，斜坡坡向南東，岸坡屬逆向坡，區(qū)內(nèi)地層及巖性、分布范圍見(jiàn)表1。

表1 滑坡區(qū)出露地層巖性、分布一覽表Table 1 The formation lithology and distribution in landslide area

受構(gòu)造影響，巖體主要發(fā)育三組節(jié)理裂隙：①走向10~30°，近直立，寬張、平直延伸長(zhǎng)1~5 m，每米2到5條；②走向300~340°，近直立，微張至閉合、較平直，延伸長(zhǎng)0.5~1 m，每米1到2條，局部密集發(fā)育達(dá)到每米10條；③走向40~60°，傾向SE或NW，寬張、較平直，延伸長(zhǎng)大于1 m，每米1到3條。

2.2 滑坡結(jié)構(gòu)特征

據(jù)勘查資料，滑體上部為崩坡積黃褐色-紫紅色碎塊石土，結(jié)構(gòu)稍密-密實(shí)，土石比2∶8~4∶6，碎塊石成份主要為泥質(zhì)粉砂巖、長(zhǎng)石石英砂巖，大小一般3~15 cm，大的50 cm左右，呈次棱角-棱角狀，強(qiáng)風(fēng)化；下部為殘坡積黃褐色粘性土夾碎塊石，土石比8∶2~7∶3，碎塊石直徑一般3~15 cm，成分為泥灰?guī)r，少量鈣質(zhì)泥巖，結(jié)構(gòu)密實(shí)。鉆孔揭露滑體厚度10~39 m，平均厚度30 m。滑帶為碎石角礫土，棕褐、棕紅色，硬塑狀，角礫直徑0.5~3 cm，表面磨光，次圓-次棱角狀，成分雜，有石英砂巖、泥巖、泥灰?guī)r，強(qiáng)風(fēng)化。礫石表面可見(jiàn)擦痕，粘土具揉皺現(xiàn)象，局部存在次級(jí)滑帶?；瑤г诨w底部與滑床界面之間連續(xù)分布，厚度0.2~1.0 m，平均厚度0.5 m；滑床上部為粉砂巖，中下部為泥灰?guī)r，淺層強(qiáng)風(fēng)化，厚度一般3~10 m，巖體破碎，向下以中等風(fēng)化為主，巖體較完整。

圖2 滑坡變形位移矢量圖Fig.2 The vectorgraph of deformation and displacement for Zengjiapeng landslide

2.3 變形破壞特征

前期變形特征：該滑坡為一古滑坡，2010年10月調(diào)查時(shí)，滑坡處于緩慢蠕滑階段。變形區(qū)域主要分布在：（1）高程186~240 m之間，主要變形特征為近后緣的拉張裂縫和房屋開(kāi)裂垮塌，多處地表土體塌陷，造成2戶(hù)居民房屋損壞。比較典型的變形特征有：高程238 m左右的公路內(nèi)側(cè)發(fā)育兩條張裂縫，走向240°、延伸長(zhǎng)30 m，外側(cè)下錯(cuò)1.6 m，附近公路見(jiàn)輕微變形、居民房屋開(kāi)裂；高程215m處房屋地坪發(fā)育兩處塌陷，直徑2~3m，深1~2m，圓形。（2）小型崩塌、滑坡：曾家棚滑坡及周邊發(fā)育數(shù)處小規(guī)模災(zāi)害，如右側(cè)沖溝東側(cè)發(fā)育一處崩塌，高30 m、寬40 m；前緣河床發(fā)育小型滑坡，高20 m、寬10 m，蓄水之前變形，蓄水后未見(jiàn)明顯變化。另外公路一帶因開(kāi)挖存在不同程度滑移變形等。受上述滑坡變形影響，地方政府已對(duì)受威脅嚴(yán)重的居民開(kāi)展了搬遷避讓?zhuān)才帕藢?zhuān)人進(jìn)行群測(cè)群防。

復(fù)活破壞特征：2012年5月28日15時(shí)至29日13時(shí)累計(jì)22小時(shí)，奉節(jié)縣降雨達(dá)到85.5 mm，次日（5月30日）滑坡前部發(fā)生塌岸變形，至31日凌晨隨著前部變形范圍不斷向上發(fā)展，滑坡中部高程230 m附近出現(xiàn)拉張裂縫（承襲2010年裂縫位置），滑坡處于加速變形階段；6月1日9時(shí)，滑坡中部平臺(tái)（高程210~225 m）向坡下滑動(dòng)，后部出現(xiàn)地面下沉，沉降量0.5~1m，進(jìn)入臨滑階段；6月2日凌晨，滑坡中部水平位移達(dá)30 m，后部斜坡土體受牽引或失去支撐向坡下滑動(dòng)[2]，平均滑移速度0.63 m/h。至6月8日，滑坡整體滑移30 m左右，后緣形成高25 m左右的滑壁陡坎，其下形成洼地?；瑒?dòng)區(qū)縱長(zhǎng)340 m，橫寬300 m至600 m（如圖2、3及表2），滑動(dòng)范圍主要位于中前部，滑帶為勘查揭露的次級(jí)滑帶，滑體厚度平均25 m（原勘查揭露平均厚度30 m），體積達(dá)350×104m3，滑體堵塞大溪河，其上居民緊急搬遷，航道受阻。

圖3 滑坡復(fù)活滑動(dòng)后全貌及變形位移點(diǎn)位置Fig.3 The panorama of the landslideafter slippingand theposition of thedeformation and displacement points

表2 滑坡地表典型點(diǎn)位移測(cè)量一覽表（2012年6月21日測(cè)量）Table 2 The schedule of the surface displacement to the typical points for the landslide(2012-06-21)

野外訪(fǎng)問(wèn)調(diào)查及分析，曾家棚滑坡破壞變形順序?yàn)楹蟛坷选⑺荩?010年）-前緣塌岸變形（2012年5月30日）-后部拉張下沉（2012年6月1日）-前部滑塌、中部整體滑移（2012年6月2日）-后緣形成滑壁、其下形成平臺(tái)（2012年6月2日以后），綜合分析上述變形發(fā)育過(guò)程，并結(jié)合勘查剖面，表明滑坡由暴雨和三峽水庫(kù)水位變化復(fù)合作用，暴雨起主導(dǎo)因素，其運(yùn)動(dòng)形式先推移后牽引形成的復(fù)合式滑坡。

3 滑坡影響因素及形成機(jī)制分析

3.1 影響因素

曾家棚滑坡是大溪河流域的一處大型古滑坡，其影響因素主要有地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、地形地貌、河流侵蝕和暴雨等五個(gè)方面[3-4]：

（1）上硬下軟的巖性結(jié)構(gòu)：滑坡區(qū)地層巖性中上部出露三疊系上統(tǒng)須家河組中厚-厚層長(zhǎng)石石英砂巖夾泥頁(yè)巖、煤層，巖體以硬巖夾軟巖為主，地表常形成陡坎、危巖，易崩塌；下部出露三疊系中統(tǒng)巴東組薄-中厚層粉砂質(zhì)泥巖、鈣質(zhì)頁(yè)巖、泥灰?guī)r，巖性軟弱，地表多分布?xì)埰路e松軟碎石土，易滑坡。該類(lèi)斜坡結(jié)構(gòu)在支流新民河及干流兩岸廣泛分布，尤以下游最為典型，該巖性組合不利于岸坡的穩(wěn)定。

（2）構(gòu)造破碎的巖體：構(gòu)造上地處向斜南東翼近核部，整體呈上部產(chǎn)狀平緩、下部產(chǎn)狀稍陡的逆向斜坡。受構(gòu)造影響，巖體主要發(fā)育NNE、NW、NE三組節(jié)理裂隙，其中NNE、NE兩組寬張、延伸長(zhǎng)、且與坡面走向基本一致，不利于斜坡穩(wěn)定性。

（3）上陡下緩的勺狀地形地貌：因巖性及構(gòu)造作用，斜坡地貌上常形成上部陡坡陡崖、下部緩坡的凹形勺狀地形，陡坡陡崖形成的危巖崩塌，為坡下松散堆積物提供了豐富的物源，緩坡側(cè)為其堆積提供了空間[5]，使斜坡地表松散堆積愈來(lái)愈厚，壓致下伏風(fēng)化巖體產(chǎn)生彎曲變形，形成工程地質(zhì)條件差的變形彎曲松弛帶，并最終形成軟弱面（帶），孕育滑坡產(chǎn)生[6]。

（4）河流的侵蝕：第四紀(jì)以來(lái)，大溪河谷持續(xù)下切和側(cè)蝕，谷坡加高變陡，使庫(kù)岸坡腳變陡，前緣臨空，上部巖體失去足夠的支撐，導(dǎo)致剪斷破壞；特別是當(dāng)軟弱夾層（或潛在滑面）因沖刷在坡腳暴露后，易于發(fā)生滑坡。

（5）暴雨誘因：降雨飽和巖土體，增大松散堆積物容重；軟弱面（帶）飽水、力學(xué)強(qiáng)度大幅降低；降雨入滲補(bǔ)給，使地下水位急驟抬高和流動(dòng)，產(chǎn)生巨大的動(dòng)、靜水壓力和揚(yáng)壓力；沖溝壁和坡面被沖刷，破壞坡體完整性，甚至破壞保持平衡的關(guān)鍵部位；大范圍的暴雨使河溪水位猛漲，雨后水位暴跌，對(duì)岸坡造成附加動(dòng)力（沖刷坡腳造成坍塌，降低抗滑阻力；水位暴跌增大動(dòng)水壓力）。

滑坡區(qū)年降雨量豐沛、暴（久）雨期集中、雨量大，具有降雨型滑坡多發(fā)的氣候條件。如1982年7月26日至29日，川東特大暴雨，奉節(jié)縣降雨達(dá)700~740 mm，相當(dāng)于年平均降雨量的2/3，最大日降雨量達(dá)350 mm，最大時(shí)降雨量58.8 mm，屬百年一遇的特大暴雨，誘發(fā)了云陽(yáng)雞扒子滑坡、牛角洞滑坡和草堂河干溝子泥石流等[7-8]。

3.2 成因機(jī)制分析

通過(guò)滑坡形成的影響因素分析，曾家棚滑坡形成機(jī)制及演化過(guò)程大致可分為5個(gè)階段（圖4）：

（1）斜坡形成階段（圖4A）：大溪河由南西向北東流經(jīng)該區(qū)，河谷不斷深切，岸坡逐漸演化形成了上陡下緩的谷坡。

（2）崩塌孕育階段（圖4B）：長(zhǎng)江持續(xù)下切，上部硬巖陡坡、陡崖，在重力、構(gòu)造、風(fēng)化、卸荷等作用，巖體破碎，不斷發(fā)生崩塌，陡崖逐步后退；下部軟巖緩坡巖體風(fēng)化、溶蝕、剝蝕強(qiáng)烈，地表形成殘坡積和崩坡積復(fù)合松散堆積體。

（3）崩塌—滑坡形成階段（圖4C）：曾家棚坡頂危巖體不斷崩塌，陡崖不斷后退，崩塌體向坡下不斷堆積加載，加上下伏基巖持續(xù)風(fēng)化、溶蝕，使松散堆積體愈來(lái)愈厚，強(qiáng)風(fēng)化基巖彎曲變形，力學(xué)強(qiáng)度大大降低，形成軟弱帶，調(diào)查時(shí)滑坡左側(cè)高程220 m附近殘留河流堆積卵石表明大溪河在下切至220 m時(shí)以堆積為主，該段時(shí)間斜坡以接受堆積為主。

（4）滑坡滑動(dòng)階段（圖4D）：斜坡松散堆積體達(dá)到一定規(guī)模，土巖接觸帶（軟弱帶）形成隔水帶，地表水下滲至該帶后沿其向坡下徑流，潤(rùn)滑該帶，強(qiáng)度降低，堆積體產(chǎn)生蠕滑變形。河床持續(xù)下切至高程180 m左右，揭露該接觸帶后，前緣臨空，斜坡變形加劇，并最終在暴雨作用下發(fā)生整體滑動(dòng)，堵塞河道，形成如今高程220 m滑坡平臺(tái)。

（5）古滑坡復(fù)活階段（圖4E）：河流受滑坡影響，河床向南東偏移，并持續(xù)下切至130 m左右，三峽水庫(kù)蓄水至156 m時(shí)，高程220~230 m發(fā)育拉張裂縫、平臺(tái)上居民房屋出現(xiàn)變形、高程215 m居民發(fā)生地面塌陷，滑坡進(jìn)入復(fù)活階段。2012年6月，三峽水庫(kù)退水至145 m過(guò)程中，奉節(jié)遭遇暴雨（22個(gè)小時(shí)累計(jì)降雨85.5 mm），受二者共同影響，古滑坡復(fù)活滑動(dòng)。

圖4 滑坡形成機(jī)制及岸坡演化過(guò)程示意圖Fig.4 Theschematic diagramof theformation mechanismfor thelandslideand evolutionary processfor thebank slope

4 發(fā)展變化趨勢(shì)及危害性

曾家棚滑坡由蠕滑變形、滑坡滑動(dòng)形成古滑坡，發(fā)展到中前部大面積整體復(fù)活滑動(dòng)，應(yīng)力已經(jīng)得到釋放，下一步再次整體滑動(dòng)變形的可能性很小，但是在前緣庫(kù)水位變動(dòng)和人類(lèi)耕植破壞、暴雨等誘因下，滑坡整體有進(jìn)一步調(diào)整可能，變形以局部滑移和塌岸為主，不具有大的規(guī)模性和破壞性。

下一步滑坡破壞僅限于對(duì)航道和附近漁船的影響，滑坡肢解后，危害性減弱，僅對(duì)過(guò)往船只和附近水上設(shè)施、碼頭安全構(gòu)成威脅，下一步建議對(duì)其進(jìn)行群測(cè)群防。

5 結(jié)語(yǔ)

曾家棚滑坡是三峽庫(kù)區(qū)大溪河流域堆積層大型古滑坡，在奉節(jié)庫(kù)區(qū)沿岸具有典型性和代表性，其變形具有先推移后牽引的復(fù)合特征，庫(kù)水位效應(yīng)和暴雨是該滑坡復(fù)活的主要誘發(fā)因素。查明其地質(zhì)特征，分析其形成機(jī)制對(duì)研究該類(lèi)型斜坡（滑坡）在水庫(kù)蓄水后穩(wěn)定性狀況的變化具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

上硬下軟的斜坡結(jié)構(gòu)、構(gòu)造破碎的巖體、上陡下緩的地形地貌、河流的侵蝕作用、暴雨等復(fù)合因素是誘發(fā)曾家棚滑坡的基本條件。

三峽水庫(kù)蓄水周而復(fù)始的庫(kù)水位波動(dòng)、庫(kù)水侵蝕和地下水位改變惡化了岸坡的地質(zhì)環(huán)境，加速斜坡變形或滑坡復(fù)活。

大溪河下游及新民河兩岸，特別是庫(kù)區(qū)范圍內(nèi)兩岸斜坡或滑坡，地質(zhì)環(huán)境條件具有相似性，具備發(fā)生類(lèi)似滑坡的可能性，應(yīng)引起足夠的重視。建議對(duì)該區(qū)建立地表位移監(jiān)測(cè)、深部位移監(jiān)測(cè)及地下水動(dòng)態(tài)觀(guān)測(cè)相結(jié)合的立體監(jiān)測(cè)。

[1]程溫鳴.三峽庫(kù)區(qū)曾家棚滑坡災(zāi)害成功預(yù)警避險(xiǎn)[EB/OL].[2012-06-04].http://www.cigem.gov.cn.

[2]國(guó)土資源部地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急技術(shù)指導(dǎo)中心.重慶市奉節(jié)縣曾家棚滑坡災(zāi)害調(diào)查[EB/OL].[2012-07-11].重大地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急調(diào)查簡(jiǎn)報(bào)2012年第2期.http://www.cigem.gov.cn.

[3]李欣,王寶亮.三峽庫(kù)區(qū)云陽(yáng)故陵滑坡形成機(jī)制與防治對(duì)策[J].現(xiàn)代交通技術(shù),2010,7（2）：32-36.

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