漢江旬陽(yáng)水電站楊大溝滑坡穩(wěn)定性分析

朱克娟

(中國(guó)電建集團(tuán)北京勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，北京 100024)

1 滑坡體基本特征

1.1 滑坡體概況

楊大溝滑坡東抵漢江，西(后緣)至山頂，南抵楊大溝，北以山脊為界(見(jiàn)圖1)?；麦w分布高程在210～520 m之間，后緣高出河水位300余m，東西長(zhǎng)600 m，南北寬60～280 m，屬于中間高兩側(cè)低的縱長(zhǎng)橫短式滑坡?？偯娣e0.13 km2，方量約147萬(wàn)m3，為中型巖土質(zhì)混合型滑坡。

圖1 滑坡全景(鏡像向西)

滑坡后緣呈不規(guī)則弧狀陡坎，高差1～8 m不等；滑坡中部發(fā)育走向NE10～30°的裂隙L3形成基巖陡壁，將滑坡體分隔成兩個(gè)區(qū)域(Ⅰ區(qū)、Ⅱ區(qū))，后因Ⅱ區(qū)的拖動(dòng)，以L(fǎng)2為界，形成新的牽引區(qū)ⅡB區(qū)；ⅡA區(qū)前緣滑坡舌已入漢江。

(1)ⅡA區(qū)

該區(qū)為凸起的山梁，其西以L(fǎng)3為界，北至山脊，南至楊大溝，東抵漢江，分布高程210～340 m，坡角25～30°。總面積0.03 km2，體積95萬(wàn)m3。

滑坡體內(nèi)部主要由碎石土組成，坡體表面巖石風(fēng)化破碎，局部覆蓋0.5～2 m的坡積粘土。

滑坡體后緣被L3切割，北側(cè)受層面裂隙NW270～280°SW∠40～50°控制(呈1～8 m的陡坎)，南側(cè)為楊大溝，前緣為漢江，滑床由層理面與NE走向的平緩結(jié)構(gòu)面組合而成。

與1991年相比，目前，南側(cè)楊大溝上部基巖出現(xiàn)重力卸荷，裂隙張開(kāi)，巖體局部遭受破壞，形成塌滑堆積體；滑坡前緣公路以下水下卵礫石層增厚0.5～1 m?；麦w上舊民房未見(jiàn)明顯變形；G316國(guó)道邊坡?lián)鯄?1997年建成)出現(xiàn)多處裂縫，最大水平剪切位移8 cm，路面有數(shù)條大小不一橫向張裂縫，寬度0.2～5 cm；位于公路下側(cè)的旬陽(yáng)碼頭護(hù)坡(1976年修建)未見(jiàn)明顯變形。

(2)ⅡB區(qū)

為一楔形滑體，東至L3陡壁，西以L(fǎng)12為界，北至山脊，南至構(gòu)造線(xiàn)L2。分布高程340～480 m，總面積0.02 km2，體積35萬(wàn) m3。

滑體主要由松動(dòng)的巖體組成，巖層仍保持原有的清晰層次，后緣表部有堆積巖石碎塊。北側(cè)槽形洼地表面覆蓋0.5～1.0 m厚的坡積粘土。

滑坡體北端為一半圈椅狀基巖陡壁，產(chǎn)狀同巖層層面，南為L(zhǎng)2構(gòu)造面控制，后緣被NE5～15°裂隙切割，東至L3陡壁，滑床由層面及L2結(jié)構(gòu)面所交棱線(xiàn)或滑坡堆積體與基巖接觸面控制。

受ⅡA區(qū)的牽引，ⅡB區(qū)表面出現(xiàn)10多條寬窄不一的裂縫，一般0.5～1.0 m，最寬達(dá)10 m。與1991年資料對(duì)比，由3條裂隙變成多條裂隙，變形加大，形成一斷陷凹槽，槽寬5～10 m，可見(jiàn)深度2～6 m，長(zhǎng)大于20 m；裂隙L2及L1的部分由于坡體的滑動(dòng)已被掩埋；其它裂隙變化不大，山梁上電線(xiàn)桿50年來(lái)無(wú)明顯變形。

(3)Ⅰ區(qū)(老滑區(qū))：

該區(qū)為負(fù)地形，東至L3陡壁，南以沖溝為界，西至楊大溝滑坡周界，北至構(gòu)造線(xiàn)L2。中部為一基巖山梁，形成以L(fǎng)1為界的兩個(gè)古滑坡綜合體，地形呈兩個(gè)斜臺(tái)階。

該區(qū)滑體位移變形較大，堆積物以碎塊石為主，表面覆蓋有薄層坡積粘土，前緣出露滑動(dòng)物質(zhì)為變形巖體及巖塊，后緣基巖見(jiàn)有NE5～15°張開(kāi)裂縫。體積約17萬(wàn) m3。

滑坡左側(cè)受NW320～340°結(jié)構(gòu)面控制，后緣被NE5～15°張性裂隙切割，滑體底部由層面及NW320～340°結(jié)構(gòu)面的交棱線(xiàn)或滑坡堆積體與基巖接觸面控制。

Ⅰ區(qū)臺(tái)地較多，臺(tái)地上為菜田、麥田(粘土、粉質(zhì)粘土夾碎石)，坡體含水量較大，發(fā)育淺層滑坡，但范圍較小。

1.2 滑坡區(qū)的物質(zhì)組成

(1)基巖

(2)松散堆積物

松散堆積物為地殼上升過(guò)程中山體的崩坡積物在斜坡上積聚而成。鉆孔顯示，松散堆積物厚13.0～49.1 m，主要由碎塊石土、大孤石、粉質(zhì)粘土、粘土等組成。

1.3 滑動(dòng)面特征

(1)滑動(dòng)帶的形態(tài)特征

滑坡的滑動(dòng)面主要為滑坡堆積體與基巖接觸面，由巖層層面與走向NW320～340°裂隙面的交棱線(xiàn)及走向NE50～60°緩傾結(jié)構(gòu)面控制。滑面在橫向上因?qū)用媪严兜挠绊懗逝_(tái)坎狀；縱向上受NE5～15°張性裂隙面的影響而呈折線(xiàn)型。

整個(gè)滑坡區(qū)的下伏基巖面在縱向上呈前緣較緩、中后部較陡的態(tài)勢(shì)，即Ⅰ區(qū)老滑坡區(qū)前緣出口出現(xiàn)反坡，滑面傾角5～45°，ⅡA區(qū)的前緣基巖面較平緩，而Ⅰ區(qū)與ⅡA區(qū)分界處基巖面較陡，Ⅰ區(qū)高于ⅡA區(qū)。在橫向上，除ⅡA區(qū)靠近楊大溝側(cè)基巖面較陡、Ⅰ區(qū)中部基巖面較高外，其它處起伏不大?；瑒?dòng)面埋藏深度一般18～30 m，最深處達(dá)49.1 m。

滑動(dòng)面局部在堆積體內(nèi)滑動(dòng)，其不是以典型的弧面形的后緣面為特征，而是以弧形和平直陡坎兼有的形態(tài)表現(xiàn)。

(2)滑動(dòng)帶的物質(zhì)特征

據(jù)淺井揭露，滑帶物質(zhì)由強(qiáng)風(fēng)化的石英絹云母千枚巖碎屑及糜棱泥質(zhì)組成，灰白～灰褐色，濕，膩手，厚約5～20 cm不等。分別在淺井SJ1及SJ2進(jìn)行了2組天然狀態(tài)和飽和狀態(tài)下的直剪試驗(yàn)和室內(nèi)土工試驗(yàn)，其物理力學(xué)指標(biāo)見(jiàn)表1～表3。

根據(jù)試驗(yàn)成果：該滑帶物質(zhì)為粉質(zhì)粘土，硬塑、透水性微弱，抗剪強(qiáng)度較高。

表1 滑帶土力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)

表2 滑帶土的物理性質(zhì)指標(biāo)

表3 滑帶土的顆粒組成

1.4 滑動(dòng)方向的確定

①滑壁擦痕的統(tǒng)計(jì)：滑坡北端的層面滑壁上，出露清晰的梳齒狀擦痕，產(chǎn)狀SE120～145°∠30～45°，直接反映了滑坡的滑動(dòng)方向。

②赤平投影法：控制滑體邊界及滑動(dòng)方向的構(gòu)造主要為NW320～340°NE∠65～85°裂隙及層面，作赤平投影得其滑動(dòng)方向?yàn)镾E145°∠44.8°(圖2)。

③長(zhǎng)期觀測(cè)點(diǎn)動(dòng)向：為了定量描述滑坡的活動(dòng)情況，了解其變形的特點(diǎn)和規(guī)律，自1990年5月至1991年5月布置了滑坡變形觀測(cè)，由19個(gè)觀測(cè)點(diǎn)結(jié)果表明，滑體滑動(dòng)方向?yàn)镾E136°。

綜上可以看出，三種不同的方法所得到的滑動(dòng)方向基本是一致的。

圖2 赤平投影法

2 滑坡形成機(jī)理分析

楊大溝滑坡的發(fā)生原因較為復(fù)雜，因素較多，歸納起來(lái)主要受地形、巖性、構(gòu)造及水的作用，在臨空面的存在下產(chǎn)生滑動(dòng)。

2.1 地形地貌條件

楊大溝滑坡位于楊大溝和凸起的山梁之間，中上部發(fā)育多條小的沖溝。楊大溝位于滑坡體的南側(cè)，漢江流向NE5～10°，屬于兩面臨空，地形高差50～350 m。為邊坡滑動(dòng)提供了地形條件。

2.2 巖性條件

組成斜坡的巖體為絹云母石英千枚巖及夾鈣質(zhì)、炭質(zhì)千枚巖的層狀巖體，巖石的片理化和千枚巖化明顯，巖體質(zhì)量較差，其抗壓、抗剪能力弱，抗風(fēng)化能力低，其又含有親水性礦物，巖體浸水后軟化易沿鈣質(zhì)、炭質(zhì)千枚巖形成軟弱帶，層面摩阻力則進(jìn)一步下降，因此該部分和覆蓋層與巖石接觸面是產(chǎn)生滑坡滑動(dòng)的主要軟弱面。

2.3 構(gòu)造條件

滑坡發(fā)生在單斜構(gòu)造部位，區(qū)內(nèi)地層經(jīng)歷了多次的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)?；轮苓厧r體褶皺和揉皺現(xiàn)象隨處可見(jiàn)?；聦用媪严稑O發(fā)育，NE5～15°SE(NW)∠70～90°組裂隙發(fā)育；因此巖體受層面和NNE、NNW兩組裂隙切割，在風(fēng)化、卸荷作用下易產(chǎn)生脫離塊體。邊坡巖層與漢江斜交，巖層傾角30～70°，與產(chǎn)狀NW320～340 o NE∠65～85°裂隙的交棱線(xiàn)方向?yàn)镾E150°，傾向漢江，傾角44.8°，易形成不穩(wěn)定塊體。該區(qū)地層傾角較陡，一般大于40°，更增加了沿斜坡下滑的可能。

2.4 水文地質(zhì)條件

滑坡區(qū)地下水主要為覆蓋層孔隙水和基巖裂隙水，地下水的補(bǔ)給主要來(lái)源是降水入滲，滑坡體縱向地形是西高東低，橫向是中北部地形較高。因此地下水和地表水不易匯聚，可向三面排泄，最終均排向漢江河床。

水在滑坡的破壞過(guò)程中主要有三個(gè)方面的作用：

(1)軟化作用：千枚巖是親水性強(qiáng)的巖石，所夾的炭質(zhì)千枚巖和鈣質(zhì)千枚巖強(qiáng)度較軟，巖體本身絹云母含量又較高，遇水后巖石的物理、化學(xué)風(fēng)化作用加強(qiáng)，生成粘土礦物，使巖石軟化、巖體強(qiáng)度降低、抗破壞的能力降低；浸水后層面和軟弱結(jié)構(gòu)面的摩擦系數(shù)、粘聚力降低。

(2)沖刷作用：地下水由山體向楊大溝和漢江排泄，在水流的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中靠近河流和沖溝的一些松散顆粒被水體帶走，形成松動(dòng)巖體；在漢江河床下切及滑坡南側(cè)楊大溝加深的過(guò)程中，洪水將坡腳的抗滑巖體不斷沖刷掉，山坡坡腳地形變陡，使埋藏在斜坡內(nèi)部的軟弱面在坡腳處形成臨空面，對(duì)斜坡穩(wěn)定產(chǎn)生不利影響。

(3)大氣降水的入滲，使風(fēng)化松動(dòng)巖體容重增加、同時(shí)產(chǎn)生滲透水壓力降低松動(dòng)顆粒間的粘結(jié)力，增加斜坡巖體的下滑力。

2.5 可能的滑坡過(guò)程及滑坡體成因分析

通過(guò)以上資料可看出，滑坡體是一個(gè)巖土混合型滑坡，曾經(jīng)歷了多次、多級(jí)的滑動(dòng)，水平位移大于垂直位移，目前正由滑動(dòng)型式滑坡轉(zhuǎn)變?yōu)橐匀鋭?dòng)變形為主要型式。

2.5.1 滑動(dòng)

由于上述條件存在，該滑坡可能經(jīng)歷了這樣的一個(gè)過(guò)程：巖體卸荷張裂—松弛變形—蠕動(dòng)變位—急劇下滑—蠕變。上覆巖層軟硬相間，NNE向裂隙傾角較陡，該組裂隙在風(fēng)化、卸荷作用及河谷的下切作用下，頂部寬度變大，并向深部發(fā)展，形成松弛張裂帶。松散體崩塌滑動(dòng)后，下部巖體又經(jīng)歷風(fēng)化、卸荷等破壞，隨著軟弱面在臨空面出露又產(chǎn)生再一次下滑。每次滑動(dòng)可能是沿不同的軟弱面，部分巖體滑動(dòng)或整體滑動(dòng)，在滑動(dòng)的過(guò)程中或間歇段還伴隨著山體的抬升和河床下切的發(fā)生。隨后進(jìn)入一相對(duì)穩(wěn)定期，滑坡也由巖質(zhì)滑坡轉(zhuǎn)化成巖土混合型滑坡，滑動(dòng)方向也由向楊大溝方向滑動(dòng)轉(zhuǎn)為向漢江方向滑動(dòng)。并分成新、老滑坡，老滑坡已趨于穩(wěn)定，新滑坡活動(dòng)較強(qiáng)烈。

2.5.2 蠕滑變形

(1)快速滑動(dòng)以后，滑體進(jìn)入一相對(duì)穩(wěn)定的蠕動(dòng)變形期。從1941年以后，滑坡經(jīng)過(guò)歷史洪水和地震考驗(yàn)，均未發(fā)現(xiàn)其快速滑動(dòng)，整體保持在相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)。

(2)下伏基巖為千枚巖，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)大的斷層，巖層產(chǎn)狀穩(wěn)定。根據(jù)鉆孔揭露，滑坡體沒(méi)有明顯的底滑面，是以滑坡堆積碎石土與微風(fēng)化千枚巖頂板為分界，不具有統(tǒng)一底滑面的物質(zhì)組成和滑動(dòng)痕跡。

3 滑坡體的穩(wěn)定性分析及工程地質(zhì)評(píng)價(jià)

3.1 滑坡體的地表監(jiān)測(cè)成果

自1990年5月在主滑區(qū)及牽引區(qū)設(shè)置了19個(gè)長(zhǎng)期觀測(cè)點(diǎn)，同時(shí)開(kāi)始觀測(cè)，至1991年5月結(jié)束。其間降水689 mm，而旬陽(yáng)年平均降水量777.1 mm，觀測(cè)成果具有代表性。監(jiān)測(cè)點(diǎn)的分布情況及最大位移情況見(jiàn)表3。

(1)滑體ⅡA區(qū)目前處于整體緩慢蠕變狀態(tài)，各觀測(cè)點(diǎn)幾乎都是沿最大坡度方向(垂直等高線(xiàn))下滑，變形涉及到牽引區(qū)及位于ⅡA區(qū)西側(cè)壁外側(cè)的H13測(cè)點(diǎn)，這就意味著變形區(qū)正在逐步擴(kuò)大。但從總體情況分析應(yīng)屬于淺表層滑動(dòng)。

(2)自1990年5月下旬至1991年上旬，在整個(gè)回歸年中，各點(diǎn)平均累計(jì)沿X方向移動(dòng)－82.82 mm，沿Y方向移動(dòng)90.28 mm，沿Z方向移動(dòng)－74.09 mm，主滑區(qū)滑體滑動(dòng)方向?yàn)镾E136°，滑動(dòng)傾角：H8點(diǎn)以上為30～32°，以下為21～25°平均為31°09′。說(shuō)明滑動(dòng)控制邊界條件不變，目前的變位仍然繼承原來(lái)的滑動(dòng)方向。

(3)滑體中后部變形和位移幅度較大，滑舌部分變位小，而緊靠后緣的牽引區(qū)變位最大。表明滑坡體各部位變形的不均一性。

(4)測(cè)點(diǎn)的變形速率隨季節(jié)變化明顯，6～9月份最大，占全年變形量的60%～80%，且滑動(dòng)速率不直接受降水量的影響，有滯后現(xiàn)象，表明大氣降水入滲是滑體變位的主要誘因。

3.2 滑坡的穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

(1)Ⅰ區(qū)

該區(qū)為老滑坡區(qū)，主要為順層或微切層滑動(dòng)，由于滑移后滑體重心下移，地形變緩，整體穩(wěn)定。

(2)Ⅱ區(qū)

由地表變形觀測(cè)知：滑體中后部變位幅度較大，滑舌部分變位較小，而緊靠后緣的牽引區(qū)變形也較大。測(cè)點(diǎn)的變形速率隨季節(jié)變化明顯，6～9月份變形最大，變形速率平均值為148.01 mm/a，最大為H9：276.54 mm/a。主滑區(qū)滑體滑動(dòng)方向?yàn)镾E136°，滑動(dòng)傾角：H8點(diǎn)以上為30～32°，以下為21～25°平均為31°09′。與滑壁擦痕統(tǒng)計(jì)及赤平投影所得滑動(dòng)方向具一致性。

總之，從現(xiàn)狀調(diào)查情況、測(cè)繪及勘探資料分析，Ⅱ區(qū)后緣已接近山體的分水嶺，其下滑的動(dòng)能已逐漸減弱，因此大規(guī)?；瑒?dòng)的可能性很小，滑坡體不容易產(chǎn)生快速滑動(dòng)和深層滑動(dòng)，其整體是穩(wěn)定的，但是小規(guī)模的、淺表層的蠕滑會(huì)時(shí)有發(fā)生。Ⅰ區(qū)滑動(dòng)年代已久且厚度較小，整體穩(wěn)定，雨季局部淺表層的有蠕滑的可能。

表3 滑坡測(cè)點(diǎn)位移統(tǒng)計(jì)

4 結(jié)論

楊大溝滑坡以漢江為前緣，以西側(cè)山頂為后緣，以楊大溝和北側(cè)山脊為側(cè)緣。根據(jù)地形地貌及變形狀況分為Ⅰ區(qū)、ⅡA區(qū)、ⅡB區(qū)，方量分別為17萬(wàn)m3、95萬(wàn)m3、35萬(wàn)m3，共計(jì)147萬(wàn)m3，滑坡體主要組成物質(zhì)為全、強(qiáng)風(fēng)化巖體以及漫長(zhǎng)的地殼上升過(guò)程中在斜坡上積聚而成的崩坡積物。該滑坡屬于厚層中型、巖土質(zhì)混合型滑坡。

綜合分析多年的變形和監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、滑坡形成機(jī)理等因素，認(rèn)為該滑坡整體穩(wěn)定，但是小規(guī)模的、淺表層的蠕滑會(huì)時(shí)有發(fā)生。