三峽水庫水位變化對樹坪滑坡的影響探析

聶邦亮, 葉義成, 楊　永, 廖偉杰

(1.湖北省地質局 水文地質工程地質大隊,湖北 荊州　434020; 2.湖北省地質災害防治中心,湖北 武漢　430034)

0　引言

樹坪滑坡位于湖北省秭歸縣境內長江干流右岸,為一涉(庫)水特大型老滑坡,自2003年三峽水庫蓄水以來一直變形不止。該滑坡為“湖北省三峽庫區后續地質災害治理規劃”2013年治理項目之一,2012年8月—12月,湖北省地質環境總站完成了樹坪滑坡的地質勘查任務。

1　滑坡空間形態及規模

根據樹坪滑坡勘查成果[1],該滑坡為特大型復合滑坡,平面形態呈馬鞍形。滑坡東側以葉兒開溝為界,東側后緣邊界位于沙黃公路以上的姜家灣一帶,后緣呈明顯的圈椅狀地形,弧頂高程為400 m,后緣兩側滑壁高8～15 m、坡度60°～80°。西側后緣邊界位于沙黃公路以上的榨房一帶,呈波浪狀弧形延伸的陡坎,滑壁高5～15 m、坡度60°～70°。滑坡西側以SN走向的龍井溝為界。前緣位于高程70 m左右(大部分處于庫水位下)。滑坡平面形態特征見圖1。

縱向剖面形態呈陡緩相間的階梯狀,滑坡前、中、后地形較陡,坡度20°～35°。東側于高程174～182 m、364～380 m各分布一級滑坡平臺,坡度5°～10°,縱向長60 m,橫向寬100～150 m;西側亦分布有二級滑坡平臺,分布高程分別為174～190 m、320～338 m,坡度5°～10°,縱向長約8～110 m,橫向寬約210～240 m。

樹坪滑坡南北縱長約800 m,東西寬約670 m,面積約54.1×104m2,厚10～74 m,總體積約2 070×104m3。

樹坪滑坡發育于三疊系中統巴東組(T2b)地層,滑體物質主要由粉質粘土以及滑坡滑動過程中的基巖錯動形成碎裂巖組成,滑帶清晰、明顯。

2　變形特征

2.1　變形歷史

樹坪滑坡為形成年代久遠的老滑坡。2003年以前滑坡變形不明顯,主要以局部的小型坍滑為主。2003年6月三峽水庫開始蓄水以來,一直持續變形不止:2003年6月—2004年12月,滑體東側前緣產生塌岸,滑坡體上部沙黃公路一線裂縫自東向西延伸總長約350 m,迫使滑坡區內25戶85名居民全部搬遷;2007年4月—2008年8月,滑體后緣及沙黃公路上產生多處長約20～40 m的弧形拉裂縫,滑坡區產生多處坍滑;2009年—2012年,滑坡東側邊界及其后緣公路處原有裂縫出現明顯的下沉,原有坍滑范圍進一步擴展。

2.2　變形區特征

從2012年勘查時樹坪滑坡的變形特征來看,樹坪滑坡目前的變形區以中部的寬緩沖溝為中軸向東西兩側延伸,包含了滑坡東、西兩側沙黃公路以下的大部區域,變形區橫向寬470 m,縱向長580 m,面積0.27 km2。目前滑坡變形區發育有7處坍滑及11條主要裂縫,滑坡西側近龍井溝一帶目前穩定性較好,未見有明顯變形跡象。

2.3　變形監測成果分析

樹坪滑坡為三峽庫區二期地質災害專業監測點,專業監測主要采取宏觀巡視、8個GPS監測點和4個深部位移監測孔等手段進行[2]。

2.3.1GPS監測成果

從2003年6月截至2013年4月,樹坪滑坡有5個GPS監測點多年累積水平位移量為3 152.8～4 414.7 mm,位移量大的監測點主要分布于變形區的中部及前緣,其位移具有同步性。位于變形區上部及邊界處的監測點多年累積位移量相對較小。

樹坪滑坡呈現波浪式遞增曲線的變形特征:每年4—9月出現加速變形,位移變形曲線類型表現為階梯型。特別是在2012年5—6月份,主滑區變形出現了專業監測以來的最大變形速率,達36.4 mm/d(2012年6月13日)。2003年6月—2012年12月,樹坪滑坡監測點累積位移—時間監測曲線如圖2,從位移—時間曲線上可以看出,2007—2012年期間每年4—9月的位移速率都出現一次較大的“突變”。

圖1　樹坪滑坡工程地質(監測點分布)平面圖Fig.1　Planar graph engineering gology of Shuping Landslide1.滑坡周界;2.變形區范圍;3.局部坍滑;4.變形裂縫;5.GPS監測點及編號;6.增補GPS監測點及編號;7.測斜孔及編號。

圖2　樹坪滑坡GPS監測點變形與庫水位相關曲線圖Fig.2　Curves of GPS monitor points deformation and reservoir water level of Shuping Landslide

2.3.2鉆孔傾斜監測成果

該項監測自2010年2月開始,期間因滑坡變形較大導致測斜孔及監測設備逐步損壞,至2012年12月,4個測斜孔均已無法觀測。

從采集的有效監測數據來看,變形區4個測斜孔深部滑帶處均有一定位移,累積位移量25～100 mm不等,表明滑體深部存在蠕動變形。尤其是2012年5—6月,QZK1、 QZK2、 QZK3孔均出現數據采集異常,表明期間滑坡深部發生了較為明顯的變形。變形區中后部的QZK2 、QZK4位移量較前部的QZK1、 QZK3明顯要大。

2.4　變形特征綜合分析

根據各測斜孔及其對應的GPS監測點在相同時間段內的監測數據分析(表1),變形區西側中后部的QZK2孔滑帶處的累積位移量與地表GPS累積位移量相差不大,具一定同步性,其前部的QZK1孔滑帶累積位移量明顯小于地表GPS位移量;變形區東側中后部的QZK4測斜孔(僅監測2個月)滑帶處的累積位移量與地表GPS累積位移量幾乎一致,具較好的同步性,其前部的QZK3孔滑帶累積位移量則明顯小于地表GPS位移量;且變形區中后部的QZK2 、QZK4位移量較前部的QZK1、 QZK3明顯要大。通過相同部位地表GPS監測點與之對應的深部測斜孔的位移量、以及不同部位的深部測斜孔的位移量對比可看出,變形區中后部的地表與深部滑帶位移具一定同步性,中后部滑帶位移量明顯大于前部,說明變形區的變形可能以推移式為主。

表1　測斜孔與GPS監測點位移量對比表Table 1　Contrast diagram of displacement of hole with clinometer and GPS monitoring point

3　三峽庫水位變化對滑坡變形的影響

3.1　庫水位變化與滑坡變形的規律

樹坪滑坡GPS監測位移量與庫水位關系曲線見圖2。從圖2可看出:滑坡變形與庫水位下降呈明顯相關性,即在庫水位下降期間,位移呈階躍式遞升,這表明庫水位下降對滑坡變形影響明顯;2003—2006年三峽水庫在145 m以下運行時,滑坡變形不甚明顯;2007—2008年水位蓄至155 m時,滑坡出現較明顯變形;從2009年水位蓄至170 m以上后,每次水位大幅下降時,測點變形位移量均會產生跳躍式上升,如2011年5—6月、2012年5—6月變形區測點有顯著的臺階上升式變形,均和同期長江庫水位大幅下降有對應關系。

2009年5月12日—6月15日,庫水位以平均0.5～0.63 m/d的速率快速下降,導致五個GPS監測點均出現整體階躍變形現象。2010年退水部分時間段內,水位下降速率多在0.5 m/d內,滑坡變形較2009年同期明顯減小,而2011年、2012年又出現了退水速率部分時間段內超過了0.5 m/d,則形成與2009年同樣的變形特征。上述分析結果表明滑坡的變形與庫水位急劇下降有明顯的相關性,并且庫水位下降速度越快,滑坡的位移速率也越大。但滑坡的變形時間滯后于庫水位的下降時間,具有明顯的滯后效應,短暫的庫水位急劇上升下降對滑坡變形破壞影響很小,只有當水位持續下降,并在低水位運行一段時間才會引起滑坡產生明顯變形。

3.2　庫水位變化對滑坡變形的影響分析

研究表明,庫水位漲落對滑坡穩定性的影響主要表現為物理化學效應、飽水加載效應、靜水壓力效應、動水壓力效應等幾個方面。水庫高水位長期浸泡導致老滑坡滑帶軟化泥化,力學強度降低,庫水位快速消落導致滑坡體內產生動水壓力。三峽水庫水位抬升,庫水入滲進入滑坡體,滑坡體淹沒部分附加了庫水向坡體的滲透壓力,一定程度上有利于邊坡穩定,這與樹坪滑坡在每年水庫水位蓄水期間滑坡位移速率減小一致;但水位下降時,滑體地下水水位下降滯后于庫水位,形成了地下水位與庫水位正落差,庫水下降速率越快,形成的落差就愈大,相應的動水壓力就愈大,從而引發滑坡變形,不利于滑坡體的穩定,這與每年三峽水庫退水時滑坡變形速率加快是一致的。三峽水庫退水速率過快是牽動樹坪滑坡體變形的主要原因。

4　結語

本文通過勘查及監測取得的階段性成果資料,論證分析了樹坪滑坡的變形特征、規律,以及三峽庫水位變化對滑坡變形的影響。但因樹坪滑坡規模巨大、成因復雜,專業監測時間周期較短,深部測斜孔損壞停測后監測手段單一,因此,為進一步明析滑坡變形與庫水位變化的關系,后期對樹坪滑坡的監測工作仍然十分重要。

參考文獻：

[1]湖北省地質環境總站.湖北省三峽庫區后續地質災害防治秭歸縣樹坪滑坡勘查報告[R].武漢：湖北省地質環境總站，2013.

[2]三峽大學土木與建筑學院.三峽庫區秭歸縣二期地質災害監測預警工程專業監測預警年報(2012年)[R].宜昌：三峽大學，2013.