三峽水庫岸坡地帶滑坡工程勘察反思

周曉涵

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

摘 要：根據(jù)對三峽水庫岸坡地帶十余個庫岸滑坡治理開挖前后所揭示地質(zhì)條件的分析，從設(shè)計變更反思滑坡工程勘查工作，包括5個方面：（1）科學(xué)揭示滑動面所處位置是滑坡工程勘察工作的核心問題；（2）庫水位變動區(qū)滑動面抗剪強度參數(shù)存在時空變化；（3）滑坡體被庫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岸坡地帶滑坡發(fā)育的重要物質(zhì)來源。研究成果對于推動庫岸滑坡工程勘查、有效治理庫岸滑坡、合理規(guī)劃利用岸坡土地資源有積極意義。

關(guān)鍵詞：庫岸滑坡 工程勘察 設(shè)計變更 反思

中圖分類號：P642.22 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）05（b）-0123-04

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

1 三峽水庫岸坡地帶滑坡研究現(xiàn)狀

三峽庫區(qū)是我國滑坡最發(fā)育的地區(qū)之一[4]。近年來，國內(nèi)許多學(xué)者[5-8]通過對三峽庫區(qū)內(nèi)的滑坡成因機制及穩(wěn)定性分析，認為庫水位的抬升與持續(xù)強降雨所造成的動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)雷達等技術(shù)[9]；在國外，對于水庫岸坡地帶滑坡的研究也很廣泛[10-11]。目前，在庫岸滑坡破壞機制研究方面主要針對土質(zhì)岸坡和巖質(zhì)岸坡，未涉及類土質(zhì)岸坡；重視庫水位變化對庫岸滑坡破壞機制的作用，但忽視了對庫水位上升過程中庫岸滑坡破壞過程的研究；未重視庫水位多旋回變動對庫岸滑坡破壞作用的研究。

2 三峽水庫岸坡地帶滑坡典型特征分析

三峽庫區(qū)是指受長江三峽工程淹沒的地區(qū)并有移民任務(wù)的20個縣（市）。為了更加具體地說明三峽水庫岸坡地帶滑坡的特征，以其中兩個滑坡為例進行說明：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州城區(qū)東北部，距長江入?yún)R口0.20 km，距萬州主城區(qū)約10 km。岸坡斷續(xù)發(fā)育5級階地，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，但無直接危害對象，僅在滑坡后緣形成加載。滑坡所在地為農(nóng)村，人類活動主要有兩種：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)造運動密切相關(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)造運動，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)造運動、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的推移式滑坡，使滑坡產(chǎn)生活動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。

2.2 老窖林滑坡

2.2.1 滑坡區(qū)環(huán)境

老窖林（圖2）位于萬州區(qū)五橋太龍鎮(zhèn)西部，距萬州城區(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?；聟^(qū)新構(gòu)造運動以地殼間歇性抬升為主，從早更新世晚期至中更新世期間20～30萬年，隆起幅度加劇，地殼上升加快，河床強烈下切，形成多級階地，從而使長江干流斜坡形成高陡的河谷岸坡，塑造了4級夷平面及多級階地，并產(chǎn)生了大量的崩塌堆積物覆蓋于基座階地平臺上。

2.2.2 滑坡變形模式

經(jīng)過漫長的地質(zhì)營力作用所形成的斜坡地形現(xiàn)狀總體穩(wěn)定。目前的兩個強變形區(qū)，在三期蓄水運行后，成為兩個潛在滑坡。在庫水沖刷、侵蝕下，坡體前緣臨空面加大，細粒土體被淘蝕帶走；土體飽和狀態(tài)下，抗剪強度大幅降低，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、人類工程活動等諸因素的綜合作用下形成，主要沿土巖接觸面滑動的推移式滑坡。與二層巖、老窖林滑坡類似的三峽水庫岸坡地帶滑坡的相關(guān)特征如表1所示。

3 三峽水庫岸坡地帶滑坡勘察問題反思

該文以庫區(qū)十余個滑坡岸坡災(zāi)害防治工程變更勘察為基礎(chǔ)，結(jié)合滑坡設(shè)計變更，反思滑坡勘察認知問題。

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

（2）庫岸不同的巖土結(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。對于位于庫水位變動帶的滑坡，滑動面一年一度存在被庫水周期性浸泡問題，因此，滑動面的抗剪強度參數(shù)c、φ值存在著時空變化，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度參數(shù)c、φ值。

（3）三峽水庫蓄水運行后，每年11月至次年4月處于175 m的高水位運行，6～9月份則為防洪限制水位145 m運行，當(dāng)庫水位達到175 m時，滑體的前部將被庫水淹沒。庫水的長期浸泡軟化巖土體，使地下水的浸潤曲線上升，降低滑體及滑帶土的抗剪強度；庫水位的迅速下降，又會增加滑體中的動水壓力，勘查區(qū)庫岸巖土體處于干濕交替狀態(tài)并承受長期的浪蝕作用和動水壓力作用，滑動面抗剪強度參數(shù)劣化（圖3和圖4）。顯然，庫水對土質(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、抗剪強度參數(shù)降低，在滑坡穩(wěn)定性分析及推力計算中應(yīng)充分考慮被浸泡部分滑坡體，同時由于浸泡部分強度參數(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，三峽庫區(qū)滑坡經(jīng)歷了間歇性隆起方式的新構(gòu)造運動，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)，這在三峽庫區(qū)庫岸滑坡勘查中應(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，判別階地的級數(shù)是多少，在將階地地貌識別清楚后，階地基巖面極有可能就是滑坡滑動面。滑坡規(guī)模較大時，滑坡體可能涵蓋1～3級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滑動、分區(qū)滑動現(xiàn)象。

（5）三峽水庫滑坡區(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式崩落，三峽庫區(qū)內(nèi)近70%的大型滑坡遵從該形成機理。陳洪凱教授等[12]將危巖鏈式崩落機理劃分為5個階段（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：單一危巖體崩落階段；階段5：多個危巖體形成及崩落階段。

4 結(jié)論

（1）科學(xué)揭示滑動面所處位置是滑坡勘查工作的核心問題。

（2）庫水位變動區(qū)滑動面抗剪強度參數(shù)存在時空變化。

（3）滑坡體被庫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）危巖崩塌是萬州地區(qū)滑坡發(fā)育的重要物質(zhì)來源。

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