三峽庫區沙溪鎮堆積體滑坡變形特征

張 帆 李建榮 楊 立

（三峽大學 土木與建筑學院，湖北 宜昌 443002）

堆積體滑坡（覆蓋層滑坡）廣泛分布于三峽庫區，前人的研究主要側重其穩定性評價［1］，針對滑坡的發展演化過程和與基巖的生成關系研究并不深，而堆積體滑坡后期發展演化過程與基巖坡體結構存在著密切關系，反向堆積體滑坡與順向堆積體滑坡具有不同的變形特征.本文對湖北秭歸縣沙溪鎮附近多個堆積體滑坡做了大量研究，初步總結出了堆積體滑坡后期變形特征.

1 研究區區域構造特征

研究區位于長江右岸，隸屬兩個大地構造單元復合部位，北部為秭歸向斜的中東部，南為北東向、北北東向恩施弧形褶皺帶，區域構造線方向大多為東西向構造，發育有北西、北東兩組具有共軛性質的斷裂構造，這說明該區區域應力場方向為近SN向，形成于印支、燕山構造旋回［2］（如圖1所示）.研究區長江庫岸與新構造活動形成的一級階地時間一致，在該區的抬升幅度僅次于奉節－巫山地區［3］.

圖1 研究區構造綱要圖

庫岸整體結構主要受控于東西向的謝家包背斜和北西向和北東向的兩組共軛斷裂構造.

謝家包褶皺①：走向260°延伸長度30km，寬約1～3km，褶皺樞紐自西逐漸向東傾伏，在沙溪鎮附近尖滅，該背斜由三疊系組成，兩翼巖層產狀較緩，傾角一般為10°～30°，整體上具有北緩南陡特點，為一箱狀滑脫式褶皺，研究區就位于該背斜構造的北翼長江右岸.

牛口斷裂（F1）：該斷裂位于范家坪滑坡的西側，切割三疊紀嘉陵江組、巴東組以及侏羅紀地層，呈NNE向緩S型展布，全長19km.斷裂走向20°，傾向290°，傾角65°；斷裂西盤相對向南錯動，為左行錯動；斷面上存在擦痕，指示東盤向北逆沖.該斷裂具多期活動特征，總體表現為：早期為逆沖推覆斷裂，后期具有伸展構造特征，構造反轉運動控制了該地區庫岸破壞形成機制［4－6］.

劉家坪－觀埡斷裂（F2）：該斷裂位于淹鍋沙壩滑坡體的西側，切割三疊紀嘉陵江組、巴東組，呈NNE向緩S型展布，全長13km.斷裂走向30°，傾向300°，傾角50°，目前顯示正斷層特征.

研究區長江河谷岸坡地層，（由西向東）從老到新分布有嘉陵江組（T2j）、巴東組（T2b）、沙鎮溪組（TJs）和桐竹園組（J1t）.

2 三峽庫區秭歸沙溪鎮庫岸段滑坡災害分布特征

秭歸縣沙溪鎮長江右岸分布大小滑坡體9個，除范家坪滑坡外其余都為堆積體滑坡.庫岸整體位于謝家包褶皺的北翼，由于該褶皺走向與長江走向斜交，形成一個向東收口的楔形區域，褶皺傾伏端位于秭歸沙溪鎮處.由于長江切割該背斜部位的不同，同時又存在北東向褶皺的疊加效應，該區的坡體結構由西向東，逐漸由順向坡過渡為斜向坡，再過渡為反向坡（如圖2所示）.從滑坡體的規模上看具有從西向東規模逐漸變小的趨勢，在褶皺的傾伏端附近又開始增大（見表2）.

圖2 研究區主要滑坡分布圖

表2 研究區堆積體滑坡規模對比表

3 堆積體滑坡結構特征

3.1 順向堆積體滑坡結構特征（以白水河滑坡為例）

白水河滑坡位于長江南岸，謝家包背斜北翼，原始斜坡為中傾順向坡（坡角26°～28°），屬秭歸縣沙鎮溪鎮白水河村.

滑坡體處于長江寬河谷地段，呈階梯狀沿長江展布.滑坡體后緣高程為410m，以基巖與松散堆積物為界，前緣抵長江，東西兩側以基巖山脊為界，平均坡度約26°～28°，滑體（堆積層）平均厚度約30m左右，體積1 820×104m3，基巖地層為早侏羅系桐竹園組的碳質泥巖和砂巖互層，基巖結構為順向坡結構（如圖3所示），滑坡類型為順層（基巖結構）直線型堆積體滑坡.

圖3 白水河滑坡剖面圖

從坡體結構以及巖土體組合特征分析，白水河滑坡上部的斜坡坡角與巖層傾角相近，地質調查結果上部為殘基層（全風化基巖），說明迄今為止該坡體上部還沒有發生較大規模的滑動破壞，從松散堆積物成分特征分析，滑坡體上部主要以變形體和殘坡堆積體為主，層理構造清楚，但連續性不好，滑體上部滑移距離有限，表明滑坡上部仍然處于一種漸變階段，尚未真正成為滑坡體的組成部分.野外觀察其滑帶主要為碳質泥巖層，從目前局部特征分析已經存在壓剪變形，局部厚度變薄.

通過分析白水河滑坡后緣的殘積層或全風化層，以及其坡面傾角與巖層傾角基本一致的關系，說明該套巖層（或殘積層）并不是滑坡體的組成部分，也就是說目前白水河滑坡的后緣被人為擴大了.

3.2 反向堆積體滑坡結構特征（以樹坪滑坡為例）

樹坪滑坡位于長江南岸謝家包背斜轉折端的樞紐傾伏尖滅處附近，原始斜坡為中傾反向坡（坡角24～30°）.樹坪滑坡屬老崩滑堆積體，后緣高程500 m，前緣直抵長江，滑體南北縱長約800m，東西寬約700m，厚約40～70m，總體積約2 890×104m3.屬反向（基巖結構）堆積層滑坡，坡體基巖結構為內傾邊坡.樹坪滑坡的形成與謝家包背斜與長江切割該背斜的構造部位相關聯，為一反向坡結構（如圖4所示）.

圖4 樹坪滑坡與謝家包背斜構造關系

由于長江河床在此處沿著背斜核部的扇形張裂隙形成，坡體結構主要受扇形張裂隙和后期卸荷裂隙所控制，所以在該處沿著500～600m左右等高線形成了樹坪崩滑堆積體群（范圍遠遠大于現在圈定的樹坪滑坡）的后緣，崩塌堆積構成了樹坪滑坡的主要物質來源（如圖5所示），同時還存在大量的變形體.由此可見反向堆積體滑坡的形成過程主要經歷了崩塌、滑移、加載和變形滑動等過程，是一種典型的崩滑復合堆積體.與順向堆積體滑坡相比較缺少殘積物的形成演化過程，或這一演化過程非常短暫（如圖6所示）.

對比順層堆積體滑坡和反向堆積體滑坡，兩者在形成發展過程中明顯不同：首先順層堆積體滑坡存在殘積物（edlQ）風化殼形成過程，在該階段土體之間的聯結力并沒有喪失，只有在存在明顯加厚地段殘積才逐漸轉變為更為松散坡積物，成為滑坡體的主體物質來源，判斷這一過程主要依據坡面的產狀與基巖產狀關系，當坡面產狀緩于基巖產狀時，坡體已經發生實質位移，形成了加厚堆積體.因此在順層堆積體滑坡評價過程中，依據松散堆積物圈定滑坡體界限具有不確定性；其次，反向堆積體滑坡主要由崩積物（tpQ）所組成，滑體經歷了“倒石堆”形成階段，相反缺乏殘積物形成過程.因此，反向堆積體滑坡與松散堆積物的分布范圍基本一致.

4 堆積體滑坡變形特征

三峽水庫蓄水后對重點地段、危險地區進行了地表位移監測、鉆孔測斜監測、地下水位監測等，分析這些監測結果顯示，順向堆積體滑坡與反向堆積體滑坡在后期變形階段存在較大差別.

4.1 順向堆積體滑坡

分析多個滑坡監測數據顯示該類滑坡變形發育具有間斷性，變形速度時快時慢，滑坡前緣變形速度大于滑坡后部.滑坡前緣變形呈連續性.由于變形速度快慢呈間斷性，形成了具有逐漸上升趨勢臺階狀變形曲線（如圖7所示），臺階陡坎對應于每年的4月～8月，平臺對應于每年的8月至次年的3月，明顯與降雨、地下水升降相關.

圖7 順層堆積體滑坡前緣、中部、后部累計變形特征圖

順層堆積體滑坡前緣、中部與后緣變形特征存在差別，差別主要表現在前緣、中部具有相同的變形特征，后緣并沒有與前緣和中部同步變形，目前仍然處于變形非常微弱階段（如圖7所示），野外地質調查顯示滑體后部主要為殘坡積堆積，堆積體并沒有發生實質性位移，這種現象在順層結構堆積型滑坡體中具有普遍性，以松散堆積體分布范圍圈定滑坡體范圍不具準確性.

順層堆積體后緣的殘坡積堆積目前處于一定的聯結狀態，與前部松散堆積體從結構特征存在本質的區別，為滑坡體的潛在變形區，目前變形微弱，與地下水埋深、降雨都無明顯對應關系，地下水埋深與庫水位也無明顯對應關系.

分析顯示，2004年滑坡體的中部月最大變形量與降雨、庫水位、地下水埋深存在同步變化關系（如圖8所示），但在2005年最大月變形量與降雨、庫水位相比存在明顯滯后現象，相反最大月變形量與地下水埋深卻存在一定的對應關系，與地下水局部高水位對應（如圖9所示）；2006年仍存在明顯滯后現象，最大月變形量同樣與地下水局部高水位對應，這說明地下水位成為控制變形量的主要原因，地下水位與降雨特征的不同步性是造成月最大變形量滯后的原因（如圖10所示）.同時從庫水位與地下水埋深對比說明，長江庫水位變化影響范圍尚沒達到滑坡體的中部.造成地下水位與降雨不同步的原因是持續的變形和地下水位抬升改變了堆積體的結構，使其更趨緊密，堆積體的滲透能力減弱.

4.2 反向堆積體滑坡

在這類滑坡中，在斜坡上堆積的松散沉積物主要為崩積物（tpQ）和滑坡堆積（delQ），堆積體主要表現為連續變形，與順層堆積體滑坡相比不具有臺階狀變形特征.

滑坡體前緣變形與滑坡體中部、后緣變形特征一致；局部地區滑坡體中部變形速度超過滑坡體前緣變形速度，主要受局部地形影響所致（如圖11所示）.滑坡體前緣月變形量曲線與降雨特征相關，與地下水埋深以及庫水位變化關聯性不強（如圖12～14所示）.滑坡體后緣月變形量曲線與降雨特征相關（如圖15～17所示）.

圖11 反向堆積體滑坡前緣、中部、后緣變形特征對比

順向堆積體滑坡與反向堆積體滑坡后期變形存在明顯差別，這種差別主要表現在變形階段、速度、以及與降雨和地下水埋深關系上的不同，反向堆積體滑坡多屬于降雨敏感型滑坡.

5 結 論

在以上研究的基礎上主要得出如下結論：

1）謝家包背斜是研究區滑坡形成主控地質因素.背斜與長江相交形成的楔形區域對滑坡體的規模、類型以及演化規律具有控制作用.

2）研究區順層堆積體滑坡變形具有臺階狀間斷變形特征，前期與降雨相關，后期主要與庫水位變化相關，滑坡變形明顯滯后于降雨量變化.

3）研究區反向堆積體滑坡變形特征不具臺階狀的連續變形，主要與降雨量變化相關，與地下水位變化相關性很小，為降雨敏感性滑坡.

4）順層堆積體滑坡殘坡積堆積物與反向堆積體滑坡的崩積物變形特征存在明顯差別，這是造成臺階狀變形與非臺階狀變形特征不同的主要原因.

［1］ 繆吉倫，肖盛燮，彭 凱.庫岸再造機理及坍岸防治研究［J］.重慶交通學院學報，2003，22（2）：124－126.

［2］ 地質圖說明書－巴東縣幅［M］.武漢：湖北地質礦產開發局，1997：38－45.

［3］ 王孔偉，張 帆，林東成，等.三峽地區新構造活動與滑坡分布關系［J］.世界地質，2007，26（1）：26－32.

［4］ 張 帆，王孔偉，羅先啟，等.長江三峽庫區構造特征與滑坡分布關系［J］.地質學報，2007，81（1）：38－45.

［5］ 李華亮，鄧清祿，易順華.三峽庫區區域構造及巴東組構造變形特征［J］.地質科技情報，2007，26（4）：56－60.

［6］ 鄧清祿，王學平.長江三峽庫區滑坡與構造活動的關系［J］.工程地質學報，2000，8（2）：136－141.