三峽庫區樹坪滑坡治理前后滲流場分析

周寶 陳源 許倩 周瑞

摘要：三峽庫區地質環境脆弱，滑坡災害頻發，其中少部分滑坡已采取工程措施治理，為研究治理工程對滑坡滲流場的影響，本文以三峽庫區樹坪滑坡為例，運用巖土軟件Geo-studio，根據不同工況條件，分析滑坡采取工程治理前后滲流場變化規律，為庫區滑坡工程治理提供經驗理論。

Abstract： The geological environment of the Three Gorges reservoir area is fragile， and landslide disasters occur frequently. Some of the landslides have been treated by engineering measures. In order to study the influence of the treatment engineering on the landslide seepage field， this paper takes the Shuping landslide in the Three Gorges reservoir area as an example， using geotechnical software Geo-studio， according to different working conditions， analyzes the change law of seepage field before and after engineering treatment of landslide， and provides empirical theory for the landslide engineering management in the reservoir area.

關鍵詞：三峽庫區;樹坪滑坡;工程治理;滲流場變化

Key words： Three Gorges reservoir area;Shuping landslide;engineering management;seepage field change

中圖分類號：P642.22 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1006-4311（2019）10-0121-03

0 ?引言

三峽庫區地質環境條件脆弱，滑坡地質災害多發，現已查明的滑坡有近5300余處，其中涉水滑坡達1940余處，前期工程治理了500余處，大部分滑坡處于未治理狀態，一旦失穩破壞將產生嚴重的后果[1-3]。因此，通過對滑坡采取工程治理措施可以減少經濟損失和人員傷亡。針對樹坪滑坡后緣陡傾的地形，采取削方壓腳的工程治理措施，前人很少研究削方壓腳治理措施對滑坡滲流場的影響，本文著重研究樹坪滑坡治理前后滲流場的變化規律。

1 ?地質環境條件

樹坪滑坡位于宜昌市秭歸縣沙鎮溪鎮樹坪村二組，長江干流南岸岸坡，距三峽大壩約47km，滑體前緣高程140m，后緣高程約470m，長約800m，東西寬約700m，面積約55×104m2，平均厚約50m，總體積約2750×104m3（見圖1）。滑坡滑體由紫紅色夾雜灰褐色或黃褐色的粉質粘土及碎塊石土組成，滑帶為堆積層與基巖接觸帶，為粉質粘土及黃褐色、青灰色或紫紅色碎石角礫，滑床為三疊系中統巴東組地層，由紫紅色、灰綠色中厚層狀粉砂巖夾泥巖，以及淺灰色、灰黃色灰巖、泥灰巖組成。

2 ?治理概況

樹坪滑坡于2014年8月開始治理，2015年6月治理工程完成。主要采取削方壓腳的工程治理措施，將位于滑坡右側邊界A區及滑坡中部B區進行削方，挖除的土石方堆放于地形較緩的滑坡前緣（C、D區）進行壓腳，同時在坡體上修筑排水溝，防止地表水入滲。

3 ?模擬分析

3.1 建立模型

運用巖土分析軟件Geo-studio對樹坪滑坡治理前后滲流場進行模擬分析，首先建立模型，根據相關地質資料，選取位于滑坡左側的典型剖面A-A進行模擬計算，并建立相應的有限元計算模型，治理前網格模型（見圖2）的節點數為3224，單元數為3242;治理后網格模型（見圖3）的節點數為3138，單元數為3107。

3.2 計算工況

根據庫水位總調度方案及2003年～2017年實際庫水位升降情況，結合相關資料確定了如下工況，并結合不同工況下滲流場穩定性系數的變化規律開展對樹坪滑坡應急治理前后穩定性分析。

工況1：自重+庫水位175～145m（175～159m降速0.13m/d，159～145m降速0.6m/d）;

工況2：自重+庫水位175～145m（175～159m降速0.13m/d，159～145m降速0.8m/d）;

工況3：自重+庫水位175～145m（175～159m降速0.13m/d，159～145m降速1.2m/d;

工況4：自重+庫水位175～145m（175～159m降速0.13m/d，159～145m降速0.6m/d）+50年一遇的降雨連續5d（234mm/5d）;

工況5：自重+庫水位175～145m（175～159m降速0.13m/d，159～145m降速0.8m/d）+50年一遇的降雨連續5d（234mm/5d）;

工況6：自重+庫水位175～145m（175～159m降速0.13m/d，159～145m降速1.2m/d）+50年一遇的降雨連續5d（234mm/5d）;

3.3 不同降速下滑坡滲流場變化規律

運用Seep軟件模擬出，樹坪滑坡不同工況下的浸潤線，作為對比分析將關鍵節點庫水位的浸潤線單獨取出，如圖4、5、6所示為三峽庫區庫水位從175m下降至145m時，滑坡體內關鍵節點處浸潤線的變化規律。圖中表示庫水位在不同降速下由高水位（175m）降至低水位（145m）時，滑坡體內地下水水位線的變化分布情況。

對于工況1、2、3的計算結果進行對比，145m庫水位對應的浸潤線要陡于159m浸潤線，并遠遠陡于175m對應的浸潤線。可以發現不同庫水降速下滑坡地下水位變化也不同，其原因為滑坡巖土體的滲透性不同，地下水的排泄與補充速率也不同。在庫水位下降至145m的過程中，下降速度越大，歷時越短，導致滑坡體內地下水排泄時間較短，地下水滯留于滑坡體內致使浸潤線總體下降緩慢，大的水力梯度。

僅在考慮庫水位下降工況中，以工況1、2、3為例子，由圖7可知，工況3的水力坡度依次陡于工況2，工況1，由滲透力的計算公式可知，滲透力的大小正比于水力坡降，隨著庫水位不斷的下降，地下水不斷的向外排出滑體，地下水的浸潤線也隨之下降;滑坡體由前緣至中后部受庫水下降的影響逐漸降低，當庫水下降時，地下水的內部浸潤線也不斷向下彎曲，直到庫水降至最低點時，水力梯度最大，內部彎曲幅度也最大，故工況3最為不利，依次是工況2，1。此外，受滑體的滲透系數的影響，滑體內浸潤線的變化要滯后于庫水位。

通過上述的分析，庫水位的下降對滑坡的滲流場的影響有以下幾點：

①庫水位下降過程中，受滑體滲透性能的影響，滑坡地下水降速滯后于庫水位降速，且庫水位降速不同時，地下水位的滯后速率也不同，降速越大，滯后現象越明顯;

②庫水位下降對能夠顯著影響地下水滲流，滑坡前緣浸潤線出現明顯彎曲現象;

③在庫水位以不同速率下降時，降速越大，浸潤線彎曲現象越明顯;水位降至最低時（145m），產生彎曲的幅度最大，此時水力梯度值最大。

3.4 滑坡治理前后滲流場的變化規律

如圖8，圖9，圖10所示，滑坡應急治理前后其內部的地下水位明顯不同，分別以0.6m/d、0.8m/d和1.2m/d降速下降至145m過程中并疊加暴雨工況（234mm/5d），滑坡治理前后的浸潤線的最大差值分別可以到達2.08m、3.26m和4.26m。

經分析認為，樹坪滑坡的應急治理工程尤其是填方工程在滑坡前緣175m庫水位以下穩定性相對較差、地形坡度較緩的的區域進行填方工程，增加了滑體的厚度，增強了庫水位向外滲透的“難度”，致使地下水位外滲比治理前的速率較慢，滯后于治理前的地下水位，在一定程度上對滑坡的穩定性造成不利的影響。

4 ?結論

①由于坡體存在滯后效應，不同庫水位下降速率，坡體內浸潤線呈現不同的彎曲程度，且降速越大，產生彎曲的幅度最大，此時水力梯度值最大。

②采取削方壓腳工程治理措施，會改變滑坡前緣的滲流場，在治理過程中會阻塞地下水滲透，從而抬升地下水位，降低坡體的穩定性。

參考文獻：

[1]黃潤秋.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，2007，26（3）：433-454.

[2]王尚慶，陸付民，徐進軍.三峽庫區崩塌滑坡監測預警與工程實踐[M].北京：科學出版社，2011.

[3]廖秋林，李曉，李守定，等.三峽庫區千將坪滑坡的發生、地質地貌特征、成因及滑坡判據研究[J].巖石力學與工程學報，2005，24（17）：3146-3153.