三峽庫(kù)區(qū)秭歸縣杉樹(shù)槽滑坡成因分析及地災(zāi)監(jiān)測(cè)體系應(yīng)用

雷深涵, 陳 雪, 廖偉杰, 邊朝金

(湖北省地質(zhì)局 水文地質(zhì)工程地質(zhì)大隊(duì),湖北 宜昌 443000)

2014年9日2日下午13:19,地處三峽庫(kù)區(qū)的秭歸縣杉樹(shù)槽滑坡快速滑入鑼鼓洞河中,造成大嶺電站和G348國(guó)道200 m損毀,部分電力、通訊線路損壞,直接經(jīng)濟(jì)損失3 220萬(wàn)元。因群測(cè)群防工作到位、發(fā)現(xiàn)險(xiǎn)情預(yù)警及時(shí),在滑坡臨滑10 min前將滑坡體上23人迅速撤離,未造成人員傷亡[1]。

秭歸縣自三峽水庫(kù)蓄水以來(lái),已發(fā)生過(guò)多次滑坡,均因監(jiān)測(cè)工作及群測(cè)群防體系的建立而避免了人員傷亡。三峽庫(kù)區(qū)地質(zhì)災(zāi)害也因受到各級(jí)相關(guān)部門的重視而得到了較好的監(jiān)測(cè)。

1 滑坡區(qū)概況

1.1 地理位置

杉樹(shù)槽滑坡位于秭歸縣沙鎮(zhèn)溪鎮(zhèn)三星店村3組鑼鼓洞河左岸,距沙鎮(zhèn)溪集鎮(zhèn)約0.5 km,下距三峽工程大壩壩址約40 km,中心坐標(biāo)為東經(jīng)110°36′25.77″,北緯30°57′27.27″。G348國(guó)道從滑坡中部穿過(guò),交通較為方便(圖1)。

1.2 地質(zhì)概況

杉樹(shù)槽滑坡處于新華夏構(gòu)造體系鄂西隆起帶北端和淮陽(yáng)山字型構(gòu)造體系的復(fù)合部位,軸部巖層平緩,傾角<20°,兩翼為30°～45°,東翼緊鄰黃陵背斜,形態(tài)明顯受大巴山弧、川東弧和山字型構(gòu)造的聯(lián)合作用。

滑坡所處位置近年來(lái)最大地震為2014年3月27日0:20,秭歸縣屈原鎮(zhèn)(北緯30.9°,東經(jīng)110.84°)發(fā)生4.2級(jí)地震,震源深度5 km。

杉樹(shù)槽滑坡區(qū)出露地層主要為:

(1) 第四系殘積物(Qel)。棕紅色,松散,為砂巖和泥巖風(fēng)化殘積物,厚度一般為0.5～2.0 m,分布于山脊、滑坡后緣、滑坡周界等。

(2) 全新統(tǒng)崩坡積碎石土(Qcol+dl)。為陡崖重力崩、墜積物坡積形成,巖性組成主要為粘性土混雜碎石或碎塊石土,厚度一般為1.0～5.0 m,廣泛分布于滑坡區(qū)。

(3) 侏羅系中統(tǒng)下沙溪廟組砂巖夾泥巖(J2x)?；揖G色,較硬巖,砂質(zhì)結(jié)構(gòu),泥質(zhì)膠結(jié),薄—中厚層層狀構(gòu)造,產(chǎn)狀122°∠20°,表部巖層風(fēng)化嚴(yán)重,強(qiáng)風(fēng)化,在滑坡區(qū)內(nèi)分布廣泛。

2 滑坡過(guò)程及滑坡特征

2.1 滑坡的前兆特征和過(guò)程

2014年9月2日,受前期強(qiáng)降雨影響,杉樹(shù)槽滑坡體前緣出現(xiàn)局部明顯變形,當(dāng)天10:00大嶺電站引水管發(fā)現(xiàn)漏水,13:00滑坡體前緣G348國(guó)道公路外側(cè)發(fā)生擠壓,公路路面出現(xiàn)裂縫,公路邊坡出現(xiàn)鼓脹,13:19滑坡體整體失穩(wěn)并快速下滑,滑移平距約120 m,滑動(dòng)過(guò)程歷時(shí)約1 min。

杉樹(shù)槽滑坡變形滑移后,滑體呈長(zhǎng)條形展布于陡崖下部,前緣直抵鑼鼓洞河,后緣至省道以上約80 m,堆積體寬約60 m,面積1.73×104m2,規(guī)模約42×104m3。陡崖北側(cè)高程283 m處村級(jí)公路損毀,局部隨滑體滑移形成新的陡崖,崖壁走向182°,長(zhǎng)約31 m,高20～25 m。在新陡崖頂部距崖壁約15 m可見(jiàn)卸荷裂縫平行崖頂線展布。

2.2 滑坡形態(tài)特征

杉樹(shù)槽滑坡邊界條件清晰,滑坡前緣直抵鑼鼓洞河河床,后緣為鄉(xiāng)村公路(海拔283 m),北側(cè)以杉樹(shù)槽滑坡體與北部大嶺電站滑坡?tīng)恳齾^(qū)交接部位為界,南側(cè)以大嶺不穩(wěn)定斜坡走向116°轉(zhuǎn)97°的陡壁為界(照片1)。

照片1 杉樹(shù)槽滑坡全貌Photo 1 Landslide panorama of Shashucao

杉樹(shù)槽滑坡主滑方向與其南西側(cè)陡壁走向基本一致為116°轉(zhuǎn)97°,滑坡整體在平面上呈條形,滑坡中前部滑向發(fā)生偏轉(zhuǎn)呈弧形,發(fā)生滑坡后總體地形坡度與原地形坡度一致為18°～20°,原滑坡前部170～172 m以下為陡坡和陡壁,高度為25～30 m,剖面形態(tài)呈線型,高程204 m為國(guó)道G348,國(guó)道寬7～8 m,內(nèi)側(cè)為高5～10 m的陡坎,外側(cè)為一傾向北東的斜坡,斜坡坡度25°～30°,坡腳北側(cè)為大嶺電站發(fā)電機(jī)房及職工宿舍。杉樹(shù)槽滑坡縱(斜)長(zhǎng)415 m,橫寬35～65 m,總面積1.9×104m2。

杉樹(shù)槽滑坡為巖質(zhì)滑坡,陡崖部位侏羅系中統(tǒng)下沙溪廟組(J2x)灰綠色砂巖、紫紅色泥巖出露。9月2日滑動(dòng)后滑體整體移動(dòng)約150 m,前緣臨河段堆積物為巖體錯(cuò)動(dòng)碎裂形成碎裂巖,中部及后部巖體整體性較好,仍一定程度保留原巖層序特征,為塊裂巖,滑體運(yùn)動(dòng)后陡崖部位臨空,崖壁巖體松動(dòng)崩落在陡崖部位,呈松散塊狀,塊徑0.3～2.0 m不等。

2.3 滑坡變形特征

杉樹(shù)槽滑坡為新形成的巖質(zhì)滑坡,前期地表未見(jiàn)明顯的變形跡象,調(diào)查發(fā)現(xiàn):在崖頂高程290 m一帶居民房屋后基巖陡坎下見(jiàn)一走向280°的裂縫,為沿構(gòu)造裂隙產(chǎn)生的側(cè)向卸荷作用產(chǎn)生,滑坡后緣受該裂縫控制,裂縫西側(cè)的巖層與上部泥巖巖層形成脫層現(xiàn)象,縫寬20～30 cm,切割深不可測(cè),該方向的裂隙在杉樹(shù)槽滑坡所在基巖山體巖層中密集分布。

2.4 滑體

杉樹(shù)槽滑坡由后部巖體先發(fā)生滑動(dòng),推移前部巖體產(chǎn)生整體滑動(dòng),滑移至大嶺不穩(wěn)定斜坡北側(cè)坡體前部時(shí)受阻而向北發(fā)生偏轉(zhuǎn)?；露逊e體規(guī)模約35.1×104m3;滑坡下滑后滑坡側(cè)壁及后壁局部在重力卸荷作用下又發(fā)生了二次崩塌及滑移,在主滑坡體后部滑床以上堆積,規(guī)模約3.6×104m3。

2.5 滑帶

杉樹(shù)槽滑坡滑帶土是由砂質(zhì)頁(yè)巖與長(zhǎng)石石英砂巖接觸帶受地下水浸泡經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間軟化、泥化形成的軟弱夾層,厚度5～10 cm,飽和狀態(tài)下C值為20～28 kPa,φ值為12.5°～17°[2],呈可塑狀,含水量豐富,力學(xué)強(qiáng)度低。

3 杉樹(shù)槽滑坡形成機(jī)制

從地質(zhì)結(jié)構(gòu)及變形跡象分析,滑坡成因主要為以下四點(diǎn):

(1) 地形條件。杉樹(shù)槽滑坡位于陡崖部位,其北側(cè)臨空,中前部省道S334修建過(guò)程中切坡在滑坡南東側(cè)形成高陡邊坡,地形坡度達(dá)50°以上,為滑坡變形提供了空間條件。

(2) 地質(zhì)條件?；滤l(fā)育的坡體由侏羅系中統(tǒng)下沙溪廟組(J2x)砂巖、紫紅色泥巖互層構(gòu)成,坡體結(jié)構(gòu)類型為順向坡,砂巖巖性硬脆,巖體內(nèi)北東走向及北西西走向的陡傾角裂隙發(fā)育(照片2),巖體切割呈楔狀,完整性較差。巖層中泥巖薄—中厚層狀,巖性相對(duì)軟弱,粘土礦物含量較高,遇水易軟化,這為滑坡的變形提供了內(nèi)在條件,本次調(diào)查發(fā)現(xiàn)局部泥巖壓裂、破碎,地表風(fēng)化成泥狀。

照片2 滑帶特征Photo 2 The sliding zone characteristics

(3) 水的作用。前期連續(xù)降雨滲入滑坡所在斜坡后沿基巖裂隙運(yùn)移,于斜坡坡腳部位(滑坡前緣)逐步匯集,巖層中泥巖有相對(duì)隔水作用,地下水一方面降低了泥巖抗剪強(qiáng)度,同時(shí)增加了巖體內(nèi)靜水壓力,使斜坡巖土體穩(wěn)定性降低。地下水的作用是滑坡變形的主要誘發(fā)因素。

(4) 人類工程活動(dòng)。前期修路切坡和大嶺電站輸水管道的開(kāi)挖一定程度上改變了斜坡的原始平衡狀態(tài),使坡體穩(wěn)定性降低,易產(chǎn)生變形破壞。

基巖滑體的陡崖北側(cè)臨空,位處坡度23°順向坡,滑體底部為泥巖夾層,巖體主要發(fā)育兩組裂隙,兩組裂隙互切,將巖體切割成為塊體狀。持續(xù)強(qiáng)降雨使大量地表水沿巖體裂縫滲入,滲入后水形成靜水壓力對(duì)巖體形成擠壓作用,其底部泥巖夾層受水浸泡形成軟弱面,當(dāng)巖體內(nèi)靜水壓力和自重共同作用大于阻滑力時(shí)失穩(wěn),順軟化泥巖層面整體下滑。

裂隙切割的巖體結(jié)構(gòu)、臨空的地形條件和順向坡體結(jié)構(gòu)類型是滑坡變形的內(nèi)在因素,大氣降雨入滲形成地下水的綜合作用是滑坡變形的主要誘發(fā)動(dòng)力因素,人類工程活動(dòng)是滑坡形成的次要原因。

杉樹(shù)槽滑坡后緣受控于走向280°的裂縫,易于降雨入滲,SW側(cè)受控于130°∠85°裂隙,加之巖層產(chǎn)狀與斜坡構(gòu)成順向坡,在沙鎮(zhèn)溪鎮(zhèn)連續(xù)降雨的條件下,最終導(dǎo)致滑坡產(chǎn)生。

4 穩(wěn)定性分析與發(fā)展趨勢(shì)預(yù)測(cè)

杉樹(shù)槽滑坡為巖質(zhì)滑坡,其堆積體主要由碎裂巖、塊裂巖堆積,前緣已入河,在庫(kù)水位波動(dòng)下可能產(chǎn)生小規(guī)模塌岸變形;新形成的陡崖部位目前仍在崩落、掉塊,卸荷裂縫正逐步貫通,在降雨等不利因素影響下杉樹(shù)槽滑坡新形成的陡崖部位沿構(gòu)造裂隙切割的巖體將產(chǎn)生側(cè)向卸荷作用,可能再次產(chǎn)生新的變形破壞,發(fā)展趨勢(shì)為欠穩(wěn)定。在極端天氣條件下或外力作用下,再次發(fā)生滑移或崩塌的可能性較大。

5 地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)體系應(yīng)用

作為三峽庫(kù)首第一縣,秭歸縣的地質(zhì)災(zāi)害群測(cè)群防體系建立時(shí)間不但早,而且較為完善。通過(guò)現(xiàn)有的資料追溯,秭歸縣至少在1985年新灘滑坡之前就建立了地質(zhì)災(zāi)害的監(jiān)測(cè)體系,之后不斷完善。

在已有地災(zāi)監(jiān)測(cè)體系基礎(chǔ)上,自2016年起,湖北省實(shí)施的地質(zhì)災(zāi)害防治四位一體網(wǎng)格化管理更是將全縣所有的地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)按網(wǎng)格進(jìn)行監(jiān)測(cè)、管理,使秭歸縣的地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)體系進(jìn)一步得到厘清、完善。

杉樹(shù)槽滑坡未造成人員傷亡,源自于秭歸縣地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)體系:監(jiān)測(cè)員巡查時(shí)發(fā)現(xiàn)滑坡后緣發(fā)生變形,監(jiān)測(cè)單位技術(shù)人員核實(shí)后,會(huì)同縣國(guó)土資源局和當(dāng)?shù)卣F(xiàn)場(chǎng)研判,作出人員撤離決定。地質(zhì)災(zāi)害覆蓋區(qū)內(nèi)人員全部撤離之后幾分鐘,滑坡產(chǎn)生。整個(gè)過(guò)程和之前地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)應(yīng)急預(yù)案一致。由此說(shuō)明,秭歸縣的地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)體系是十分完善且成功的,而地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)體系的建設(shè)成為秭歸縣地質(zhì)災(zāi)害防災(zāi)減災(zāi)的重要手段。