小石盤HP01滑坡成因機制及穩定性分析

秦林，趙倩

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小石盤HP01滑坡成因機制及穩定性分析

秦林，趙倩

（四川省地質礦產開發局成都水文地質工程地質條件中心，成都 610081）

小石盤HP01滑坡位于萬州區大周鎮五土村6組，處于長江一級支流大周溪右岸岸坡地帶。滑坡平面形態呈舌形，坡縱向長約130m，橫向寬約230m，平均厚度約12m，體積約35.88×104m3。該滑坡為三峽庫區涉水中型土質滑坡，威脅區內居民40余人及相關設施耕地。通過對滑坡勘查、分析的基礎上對滑坡的成因機制及穩定性進行了分析，認為該滑坡穩定性受前緣庫岸再造及庫區水位波動影響最大。

滑坡；庫岸再造；穩定性；小石盤

三峽水庫每年11～2 月為枯水期，水位從175 m 降至145 m，之后又會在145～175 m 間周期性波動，從而形成大量涉水滑坡[1-2]。水庫水位周期性的變化，使得大量老滑坡復活并誘發新的滑坡[3]。萬州區長江各支流在三峽庫區蓄水后，由于水位波動，局部地段形成庫岸再造，使得部分斜坡前緣失去支撐，形成牽引式滑坡[4]。近年來，庫區一期、二期、三期及后續地質災害治理項目的連續啟動，取得了豐富的研究成果[5-6]。八桷樹滑坡位于重慶市萬州區長江左岸，受庫水位及其它因素的影響，近幾年處于不斷變化。在勘查成果基礎上[7]，對滑坡的成因機制及穩定性進行分析，可對類似滑坡的研究分析起指導作用。

1 工程地質概況

小石盤HP01滑坡位于長江一級支流大周溪右岸岸坡地帶、袁家院子南側（老雙鳳橋北側）。新建移民公路從滑坡后部穿過，地勢西高東低，后緣高程210~217m，前緣高程160m~170m，前后緣高差約50m左右。滑坡縱向剖面上地面形態呈凸形，平均坡角24°。滑坡中前部呈斜坡狀，后部地形相對較緩，坡角從后到前逐漸變陡，后部平均坡角為14°左右，前部26°~28°（圖1）。

圖1 小石盤HP01滑坡工程地質平面圖

小石盤HP01滑坡有比較完整的邊界，在平面上，岸坡中后部新建移民公路及其內側土體橫向拉裂縫很明顯。公路內側擋墻開裂變形，分析滑坡后緣以公路內側20m處附近為界（照片1，照片2）。在岸坡下部160~170m高程附近臨空面可見一系列規模不等的坍塌現象（照片3），構成了滑坡前緣剪出口。滑坡兩側均以弧形裂縫為界限，其外側可見泥巖出露。在縱向上，表層滑體主要為松散第四系崩坡積（Q4col+dl）。滑坡滑帶為粉質粘土夾碎石，土呈棕紅色，可塑至軟塑狀，稍濕，可見明顯的擠壓痕跡和擦痕（照片4）。碎石成份主要為泥巖和砂巖，粒徑一般為0.5~3cm，碎石含量約30%，多呈磨圓狀。

照片1 滑坡后緣公路裂縫

照片2 滑坡后緣擋墻開裂下錯

照片3 滑坡前緣路面垮塌

照片4 鉆孔中揭露的滑面

2 滑坡成因機制分析

該滑坡的形成主要受其地形地貌、庫區蓄水、庫岸再造、大氣降雨及人類工程活動影響。

1）地形地貌：斜坡后緣為陡崖帶，逐年的崩塌對后緣加載；滑坡前緣屬斜坡地貌，斜坡平均坡度22°~25°，有利于庫岸再造，為滑坡的形成提供了和臨空條件，不利于坡體穩定。

2）庫區蓄水影響（主控因素）：滑坡位于大周溪右岸，受三峽庫區蓄水影響較明顯。自2008年庫區蓄水后，每次退水后滑坡均有不同程度的變形。產生變形的主要原因為水位漲落對坡腳侵蝕后形成臨空面，下部土體垮塌后牽引后部土體引起進一步變形。特別是滑坡中后部的公路逐漸形成橫向拉裂縫，坡體上裂縫變化較明顯，因此庫水位的持續變化不僅是目前造成小石盤HP01滑坡不斷變形加劇的主控因素，更是對滑坡一旦整體滑移破壞起到主導作用。

3）庫岸再造：庫水周期性漲落，水位變動帶范圍內的巖土體內產生一定的動水壓力，在河水波動作用下被反復沖刷掏蝕，促進岸坡巖土體發生侵蝕剝離或局部巖土體失去下部支撐出現崩塌，從而引起庫岸再造的發生。造成滑坡前緣土體被逐漸帶走，阻滑段減少，從而逐漸牽引后部土體發生變形。此是滑坡逐漸變形的主導因素之一。

4）大氣降水入滲：滑坡區溫暖潮濕、雨量充沛，并且多為連雨、暴雨。地表排水條件一般，大量的雨水不能及時排泄，容易滲入滑體內，主要作用是降低滑移帶土的抗剪強度，增加滑體土的重量及水壓力。據野外調查，于2012年4月23日和24日兩天暴雨過后，HP01滑坡左側邊界附近的公路右側路面1-2m范圍內出現了局部的垮塌，因此暴雨加劇滑坡持續變形的第二因素。

5）人類工程活動：滑坡區內有多處水塘，據訪問部分水塘存在漏水現象，即塘水大量入滲降低滑坡的力學性質和抗滑能力，利于滑坡的發生。

綜上所述，小石盤HP01滑坡區域在早期地殼運動形成了目前獨特的地形地貌及地質結構。后期由于斜坡后緣陡崖的逐漸崩塌，對斜坡后緣逐漸加載，加之坡體上的建房及耕種，灌溉水、生活用水及大氣降水入滲等因素，逐漸改變著斜坡原有的平衡狀態。在三峽庫區開始蓄水后，斜坡前緣被逐漸掏蝕，發生庫岸再造，斜坡前緣形態逐漸變陡形成臨空。庫區蓄水后，由于水位周期性的抬升消落，嚴重破壞了坡體原有的地下水運動規律，加速改變滑帶的物理力學參數。庫區退水期，前緣水位迅速下降，中部及后緣水位下降稍慢，形成水位差，產生水壓力，加速滑坡下滑變形。在滑坡后緣荷載增加，前緣受庫岸再造阻滑段逐漸減少，坡體物理力學參數下降，水壓力增加等一系列不利因素條件下，造成滑坡前緣多處出現垮塌變形，后緣及中部的房屋、公路等設施出現大量裂縫，深部滑帶段逐漸形成滑面及擦痕等變形特征，滑坡的穩定狀態發生惡化。

3 滑坡穩定性分析

3.1 滑坡穩定性定性分析

小石盤HP01滑坡在庫區蓄水的條件下目前無明顯變化，但隨著庫區水位持續下降的作用下，前緣庫岸再造加劇等，其變形跡象呈進一步加劇，變形破壞很嚴重和日趨明顯。因此，HP01滑坡在庫水位持續下降的作用下，整體處于欠穩定狀態，其它條件下，整體處于基本穩定狀態。

3.2 滑坡穩定性定量分析

采用以極限平衡理論為依據的折線形滑動法（傳遞系數法）來計算滑坡的穩定系數。作用于滑體各條塊上的力包括條塊重量、孔隙水壓力、靜水壓力以及滑體表面的建筑荷載。計算選取主控剖面2-2’（圖2），根據傳遞系數法的原理對滑體進行條分分析計算。按照《三峽庫區三期地質災害防治工程地質勘察技術要求》，最后進行穩定性計算和剩余下滑力計算時，僅采用以下4種工況：

工況1：自重+地表荷載＋現狀水位。

工況2：自重+地表荷載＋水庫壩前175靜水位（吳淞高程）＋10年一遇暴雨（q枯）。

圖2 滑坡4-4’剖面工程地質剖面圖

工況3：自重+地表荷載＋50年一遇洪水位＋10年一遇暴雨（q全）。

工況5：自重+地表荷載＋水庫壩前175m降至枯水位+10年一遇暴雨（q全）。

小石盤HP01滑坡防治工程級別為Ⅲ級，工況1、2、3的安全系數取1.15，工況5的安全系數取1.10。

穩定性計算相關參數取值如下：

當滑動面為地下水所浸泡時采用飽和值，否則采用天然值。

1）HP01滑坡滑帶土天然抗剪強度參數為： C=23.19kPa、j=17.49°；滑帶土飽和抗剪強度參數為： C=20.72kPa、j=15.91°。

2）自重參數：天然重度：19.7kN/m3；飽和重度：20.6kN/m3；浮重度：取10.6kN/m3。

3）地表荷載：滑坡建筑區加載按均勻荷載10kN/m考慮。

4）動水壓力：當滑坡體滲透系數大于1.0×10-7m/s，滑坡體重度取浮重度，計算動水壓力。

5）降雨：非汛期10年一遇暴雨按5天的滲透深度考慮，即滑體飽和面積按自重1/3考慮。

按照上述計算工況和參數選取原則進行計算取得的滑坡穩定性計算結果見表。

3.3 滑坡穩定性綜合評價

HP01滑坡的變形跡象隨著庫水位下降的作用下日趨明顯，庫岸再造加強，處于強變形階段；在其它條件下，HP01滑坡的變形情況相對較緩慢。經過計算2-2′剖面在工況5下，穩定系數為1.027，處于欠穩定狀態，與宏觀變形相吻合；在工況1、2、3下，穩定系數均處于1.05~1.10之間，為基本穩定狀態，與宏觀變形相吻合。綜述，滑坡表層的變形與滑坡穩定性定性分析、定量分析相吻合，因此，該滑坡的穩定性評價結論合理可行。

小石盤HP01滑坡穩定性系數計算成果表

計算剖面工況選擇穩定系數安全系數穩定狀態 4-4剖面工況1工況11.083基本穩定 工況1工況21.053基本穩定 工況2工況31.052基本穩定 工況5工況51.027欠穩定

4 結論及建議

通過對分析小石盤HP01滑坡的成因機制，采用宏觀分析與模型定量分析兩種手段相結合的方法，對該滑坡穩定性就行了分析評價，評價結論合理可靠。得出了滑坡受庫岸再造、庫水位變動影響較大及在不同工況下的穩定狀態，對滑坡的治理提供了相關的參考依據。建議在滑坡的治理過程及治理后可結合效果監測，動態分析庫區水位變動與庫岸再造強度、滑坡穩定性之間的動態關系，建立其相關數據庫和分析模型，為今后類似滑坡的分析治理提供參考。

[1]張旭，譚卓英，周春梅.2015.庫水位變化下滑坡滲流機制與穩定性分析[J]．巖石力學與工程學報，35（4）: 713-722．

[2]代貞偉，殷躍平等．2015.三峽庫區藕塘滑坡變形失穩機制研究[J]．工程地質學報，24（1） :44-55．

[3]殷躍平． 2004． 長江三峽工程移民遷建區地質災害及防治研究[M]．北京: 地質出版社．

[4]周躍峰等．2013. 牽引式滑坡演化模式研究[J]．巖土工程學報，36（ 10） : 1855-1862．

[5]黃潤秋．2007. 20 世紀以來中國的大型滑坡及其發生機制[J]． 巖石力學與工程學報，26（ 3） : 433-454．

[6] 劉貴應. 庫水位變化對三峽庫區堆積層滑坡穩定性的影響[J]. 安全與環境工程，2011，18（5）：26-28.（LIU Guiying. Influence of water table fluctuation on the stability of colluvial landslide in Three Gorgesreservoir[J]. Safety and Environmental Engineering，2011，18（5）：26-28.（in Chinese））.

[7] 四川省華地建設工程有限責任公司.2012. 重慶市三峽庫區后續地質災害防治第一批應急搶險工程治理項目萬州小石盤危巖滑坡詳細勘查報告[Ｒ]．成都:四川省華地建設工程有限責任公司．

Genetic Mechanism and Stability of the Landslide HP01 at Xiaoshipan

QIN Lin ZHAO Qian

（Chengdu Center of Hydrogeology and Engineering Geology, SBGEEMR, Chengdu 610081）

TheLandslide HP01 at Xiaoshipan is located in Wutu Village, Dazhou Town, Wanzhou District, lying on the right bank of Dazhouxi Stream, a small tributary of the Yangtze River. The plane form of the landslide is tongue-shaped with a length of about 130 m and a width of about 230 m, average thickness of about 12 m and the volume of about 35.88×104m3. It is a medium-sized soil landslide, threatening lives and property of more than 40 persons. This paper deals with genetic mechanism and stability of the landslide.

Landslide HP01; Xiaoshipan; reservoir shore reconstruction; genetic mechanism; stability analysis

2017-12-01

秦林（1982-），男，四川南充人，工程碩士，工程師，主要從事工程地質領域

P642.22

A

1006-0995（2018）03-0505-04

10.3969/j.issn.1006-0995.2018.03.035