漢江旬陽水電站楊大溝滑坡穩定性分析

朱克娟

(中國電建集團北京勘測設計研究院有限公司，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(見圖1)。滑坡體分布高程在210～520 m之間，后緣高出河水位300余m，東西長600 m，南北寬60～280 m，屬于中間高兩側低的縱長橫短式滑坡。總面積0.13 km2，方量約147萬m3，為中型巖土質混合型滑坡。

圖1 滑坡全景(鏡像向西)

滑坡后緣呈不規則弧狀陡坎，高差1～8 m不等；滑坡中部發育走向NE10～30°的裂隙L3形成基巖陡壁，將滑坡體分隔成兩個區域(Ⅰ區、Ⅱ區)，后因Ⅱ區的拖動，以L2為界，形成新的牽引區ⅡB區；ⅡA區前緣滑坡舌已入漢江。

(1)ⅡA區

該區為凸起的山梁，其西以L3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m3。

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

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

與1991年相比，目前，南側楊大溝上部基巖出現重力卸荷，裂隙張開，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。滑坡體上舊民房未見明顯變形；G316國道邊坡擋墻(1997年建成)出現多處裂縫，最大水平剪切位移8 cm，路面有數條大小不一橫向張裂縫，寬度0.2～5 cm；位于公路下側的旬陽碼頭護坡(1976年修建)未見明顯變形。

(2)ⅡB區

為一楔形滑體，東至L3陡壁，西以L12為界，北至山脊，南至構造線L2。分布高程340～480 m，總面積0.02 km2，體積35萬 m3。

滑體主要由松動的巖體組成，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，產狀同巖層層面，南為L2構造面控制，后緣被NE5～15°裂隙切割，東至L3陡壁，滑床由層面及L2結構面所交棱線或滑坡堆積體與基巖接觸面控制。

受ⅡA區的牽引，ⅡB區表面出現10多條寬窄不一的裂縫，一般0.5～1.0 m，最寬達10 m。與1991年資料對比，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，可見深度2～6 m，長大于20 m；裂隙L2及L1的部分由于坡體的滑動已被掩埋；其它裂隙變化不大，山梁上電線桿50年來無明顯變形。

(3)Ⅰ區(老滑區)：

該區為負地形，東至L3陡壁，南以沖溝為界，西至楊大溝滑坡周界，北至構造線L2。中部為一基巖山梁，形成以L1為界的兩個古滑坡綜合體，地形呈兩個斜臺階。

該區滑體位移變形較大，堆積物以碎塊石為主，表面覆蓋有薄層坡積粘土，前緣出露滑動物質為變形巖體及巖塊，后緣基巖見有NE5～15°張開裂縫。體積約17萬 m3。

滑坡左側受NW320～340°結構面控制，后緣被NE5～15°張性裂隙切割，滑體底部由層面及NW320～340°結構面的交棱線或滑坡堆積體與基巖接觸面控制。

Ⅰ區臺地較多，臺地上為菜田、麥田(粘土、粉質粘土夾碎石)，坡體含水量較大，發育淺層滑坡，但范圍較小。

1.2 滑坡區的物質組成

(1)基巖

(2)松散堆積物

松散堆積物為地殼上升過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、粉質粘土、粘土等組成。

1.3 滑動面特征

(1)滑動帶的形態特征

滑坡的滑動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°裂隙面的交棱線及走向NE50～60°緩傾結構面控制。滑面在橫向上因層面裂隙的影響呈臺坎狀；縱向上受NE5～15°張性裂隙面的影響而呈折線型。

整個滑坡區的下伏基巖面在縱向上呈前緣較緩、中后部較陡的態勢，即Ⅰ區老滑坡區前緣出口出現反坡，滑面傾角5～45°，ⅡA區的前緣基巖面較平緩，而Ⅰ區與ⅡA區分界處基巖面較陡，Ⅰ區高于ⅡA區。在橫向上，除ⅡA區靠近楊大溝側基巖面較陡、Ⅰ區中部基巖面較高外，其它處起伏不大。滑動面埋藏深度一般18～30 m，最深處達49.1 m。

滑動面局部在堆積體內滑動，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表現。

(2)滑動帶的物質特征

據淺井揭露，滑帶物質由強風化的石英絹云母千枚巖碎屑及糜棱泥質組成，灰白～灰褐色，濕，膩手，厚約5～20 cm不等。分別在淺井SJ1及SJ2進行了2組天然狀態和飽和狀態下的直剪試驗和室內土工試驗，其物理力學指標見表1～表3。

根據試驗成果：該滑帶物質為粉質粘土，硬塑、透水性微弱，抗剪強度較高。

表1 滑帶土力學性質指標

表2 滑帶土的物理性質指標

表3 滑帶土的顆粒組成

1.4 滑動方向的確定

①滑壁擦痕的統計：滑坡北端的層面滑壁上，出露清晰的梳齒狀擦痕，產狀SE120～145°∠30～45°，直接反映了滑坡的滑動方向。

②赤平投影法：控制滑體邊界及滑動方向的構造主要為NW320～340°NE∠65～85°裂隙及層面，作赤平投影得其滑動方向為SE145°∠44.8°(圖2)。

③長期觀測點動向：為了定量描述滑坡的活動情況，了解其變形的特點和規律，自1990年5月至1991年5月布置了滑坡變形觀測，由19個觀測點結果表明，滑體滑動方向為SE136°。

綜上可以看出，三種不同的方法所得到的滑動方向基本是一致的。

圖2 赤平投影法

2 滑坡形成機理分析

楊大溝滑坡的發生原因較為復雜，因素較多，歸納起來主要受地形、巖性、構造及水的作用，在臨空面的存在下產生滑動。

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，中上部發育多條小的沖溝。楊大溝位于滑坡體的南側，漢江流向NE5～10°，屬于兩面臨空，地形高差50～350 m。為邊坡滑動提供了地形條件。

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、炭質千枚巖的層狀巖體，巖石的片理化和千枚巖化明顯，巖體質量較差，其抗壓、抗剪能力弱，抗風化能力低，其又含有親水性礦物，巖體浸水后軟化易沿鈣質、炭質千枚巖形成軟弱帶，層面摩阻力則進一步下降，因此該部分和覆蓋層與巖石接觸面是產生滑坡滑動的主要軟弱面。

2.3 構造條件

滑坡發生在單斜構造部位，區內地層經歷了多次的構造運動。滑坡周邊巖體褶皺和揉皺現象隨處可見。滑坡層面裂隙極發育，NE5～15°SE(NW)∠70～90°組裂隙發育；因此巖體受層面和NNE、NNW兩組裂隙切割，在風化、卸荷作用下易產生脫離塊體。邊坡巖層與漢江斜交，巖層傾角30～70°，與產狀NW320～340 o NE∠65～85°裂隙的交棱線方向為SE150°，傾向漢江，傾角44.8°，易形成不穩定塊體。該區地層傾角較陡，一般大于40°，更增加了沿斜坡下滑的可能。

2.4 水文地質條件

滑坡區地下水主要為覆蓋層孔隙水和基巖裂隙水，地下水的補給主要來源是降水入滲，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。

水在滑坡的破壞過程中主要有三個方面的作用：

(1)軟化作用：千枚巖是親水性強的巖石，所夾的炭質千枚巖和鈣質千枚巖強度較軟，巖體本身絹云母含量又較高，遇水后巖石的物理、化學風化作用加強，生成粘土礦物，使巖石軟化、巖體強度降低、抗破壞的能力降低；浸水后層面和軟弱結構面的摩擦系數、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，在水流的運動過程中靠近河流和沖溝的一些松散顆粒被水體帶走，形成松動巖體；在漢江河床下切及滑坡南側楊大溝加深的過程中，洪水將坡腳的抗滑巖體不斷沖刷掉，山坡坡腳地形變陡，使埋藏在斜坡內部的軟弱面在坡腳處形成臨空面，對斜坡穩定產生不利影響。

(3)大氣降水的入滲，使風化松動巖體容重增加、同時產生滲透水壓力降低松動顆粒間的粘結力，增加斜坡巖體的下滑力。

2.5 可能的滑坡過程及滑坡體成因分析

通過以上資料可看出，滑坡體是一個巖土混合型滑坡，曾經歷了多次、多級的滑動，水平位移大于垂直位移，目前正由滑動型式滑坡轉變為以蠕動變形為主要型式。

2.5.1 滑動

由于上述條件存在，該滑坡可能經歷了這樣的一個過程：巖體卸荷張裂—松弛變形—蠕動變位—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，并向深部發展，形成松弛張裂帶。松散體崩塌滑動后，下部巖體又經歷風化、卸荷等破壞，隨著軟弱面在臨空面出露又產生再一次下滑。每次滑動可能是沿不同的軟弱面，部分巖體滑動或整體滑動，在滑動的過程中或間歇段還伴隨著山體的抬升和河床下切的發生。隨后進入一相對穩定期，滑坡也由巖質滑坡轉化成巖土混合型滑坡，滑動方向也由向楊大溝方向滑動轉為向漢江方向滑動。并分成新、老滑坡，老滑坡已趨于穩定，新滑坡活動較強烈。

2.5.2 蠕滑變形

(1)快速滑動以后，滑體進入一相對穩定的蠕動變形期。從1941年以后，滑坡經過歷史洪水和地震考驗，均未發現其快速滑動，整體保持在相對穩定狀態。

(2)下伏基巖為千枚巖，沒有發現大的斷層，巖層產狀穩定。根據鉆孔揭露，滑坡體沒有明顯的底滑面，是以滑坡堆積碎石土與微風化千枚巖頂板為分界，不具有統一底滑面的物質組成和滑動痕跡。

3 滑坡體的穩定性分析及工程地質評價

3.1 滑坡體的地表監測成果

自1990年5月在主滑區及牽引區設置了19個長期觀測點，同時開始觀測，至1991年5月結束。其間降水689 mm，而旬陽年平均降水量777.1 mm，觀測成果具有代表性。監測點的分布情況及最大位移情況見表3。

(1)滑體ⅡA區目前處于整體緩慢蠕變狀態，各觀測點幾乎都是沿最大坡度方向(垂直等高線)下滑，變形涉及到牽引區及位于ⅡA區西側壁外側的H13測點，這就意味著變形區正在逐步擴大。但從總體情況分析應屬于淺表層滑動。

(2)自1990年5月下旬至1991年上旬，在整個回歸年中，各點平均累計沿X方向移動－82.82 mm，沿Y方向移動90.28 mm，沿Z方向移動－74.09 mm，主滑區滑體滑動方向為SE136°，滑動傾角：H8點以上為30～32°，以下為21～25°平均為31°09′。說明滑動控制邊界條件不變，目前的變位仍然繼承原來的滑動方向。

(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變位最大。表明滑坡體各部位變形的不均一性。

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

3.2 滑坡的穩定性評價

(1)Ⅰ區

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

(2)Ⅱ區

由地表變形觀測知：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變形也較大。測點的變形速率隨季節變化明顯，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。主滑區滑體滑動方向為SE136°，滑動傾角：H8點以上為30～32°，以下為21～25°平均為31°09′。與滑壁擦痕統計及赤平投影所得滑動方向具一致性。

總之，從現狀調查情況、測繪及勘探資料分析，Ⅱ區后緣已接近山體的分水嶺，其下滑的動能已逐漸減弱，因此大規模滑動的可能性很小，滑坡體不容易產生快速滑動和深層滑動，其整體是穩定的，但是小規模的、淺表層的蠕滑會時有發生。Ⅰ區滑動年代已久且厚度較小，整體穩定，雨季局部淺表層的有蠕滑的可能。

表3 滑坡測點位移統計

4 結論

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

綜合分析多年的變形和監測數據、滑坡形成機理等因素，認為該滑坡整體穩定，但是小規模的、淺表層的蠕滑會時有發生。