秭歸縣幅典型地質災害成災模式研究

李隆平， 潘安邦， 廖偉杰， 丁宇靖， 王世昌， 譚建民

(1.湖北省地質局 水文地質工程地質大隊,湖北 宜昌 443002； 2.中國地質調查局 武漢地質調查中心,湖北 武漢 430205)

研究區位于三峽庫區，地質災害頻率高、災情重、密度大，是中國地質災害高發區之一。近年來，隨著經濟的快速發展、三峽工程的建設，區內相繼發生了一些規模大、危害大的地質災害(隱患)，給人民群眾生命財產安全及廠礦企業生產造成巨大的威脅和經濟損失，進行地質災害的防治形勢也越來越嚴峻[1]。在研究區調查成果基礎上，總結歸納區內滑坡崩滑主要成災模式，為進一步掌控與預測突發地質災害奠定基礎，為區內地質災害防治、風險管控及工程建設等提供地質依據。

1 研究區概況

研究區地處亞熱帶季風氣候區，具有平均氣溫高、空氣濕潤、雨量充沛、四季分明等特點。平均年降水量800～1 600 mm，降雨主要集中在4—10月。區內水系為長江，其支流主要有青干河、鑼鼓洞河、蘇溪河、童莊河。研究區位于鄂西褶皺山區，地處揚子準地臺上揚子臺坪鄂中褶斷區秭歸臺褶束的東部，區內以碎屑巖為主，占總面積80%以上；不良工程地質巖類主要包括泥頁巖泥化軟夾層、風化碎裂巖、紫紅色泥巖、炭質頁巖、煤系地層等。研究區面積400 km2，區內共發育地質災害點205處，以滑坡為主，主要沿河流沿線分布，其中：滑坡201處，占災害總數的98.05%；崩塌3處，占災害總數的1.46%；泥石流1處，占災害總數的0.49%[1]。

2 典型地質災害成災模式

根據秭歸縣幅環境地質調查成果表明，不同的地形地貌、地質結構、地層巖性對斜坡體的變形破壞模式往往差別較大，其成災模式及演化過程也不盡相同[2]。

2.1 典型滑坡成災模式

2.1.1滑移型

滑移型是指在降雨、庫水位、人類工程活動及其他外部營力作用下，坡體向臨空方向發生整體滑移的巖土體斜坡再造形式[3]。

(1) 軟弱基底順層滑移型。滑體底部與基巖之間存在頁巖、泥巖等軟弱基底，受降雨、庫水位、人類工程活動等因素的影響，軟弱基底受擠壓、壓碎或壓縮，發生泥化、軟化變形破壞形成貫通面，整體沿軟弱基底順向滑移的現象(圖1、圖2)。如杉樹槽滑坡、千將坪滑坡沿泥頁巖軟弱夾層產生變形滑動(圖3、圖4)。

圖1 軟弱巖層軟化、泥化變形失穩模式Fig.1 Softening and muddling deformation instability model of weak strata

圖2 基巖沿軟弱夾層蠕滑變形失穩模式Fig.2 The creep deformation and instability model ofbedrock along weak interlayer

圖3 杉樹槽滑坡剖面示意圖Fig.3 Schematic diagram of the Shanshucao landslide1.第四系滑坡堆積；2.侏羅系中統聶家山組；3.碎塊石；4.塊裂巖；5.長石石英砂巖；6.砂質頁巖；7.巖層產狀。

圖4 千將坪滑坡剖面示意圖Fig.4 Schematic diagram of Qianjiangping landslide1.第四系滑坡堆積；2.侏羅系中統聶家山組；3.碎塊石土；4.長石石英砂巖；5.砂質頁巖；6.滑移面；7.巖層產狀。

(2) 古(老)滑坡復活型。該類滑坡是處于穩定或者基本穩定的古(老)滑坡體，受降雨、庫水位等因素綜合作用下，發生整體或局部復活而產生的滑移變形破壞現象(圖5)。如樹坪滑坡，為一老滑坡，2003年6月三峽水庫蓄水以來，滑坡復活產生變形(圖6)。

圖5 古(老)滑坡演化失穩模式Fig.5 Evolutionary instability model of ancient (old) landslide

圖6 樹坪滑坡剖面示意圖Fig.6 Schematic map of Shuping landslide profile1.第四系滑坡堆積；2.三疊系巴東組第三段；3.三疊系巴東組第二段；4.三疊系巴東組第一段；5.碎塊石土；6.碎裂巖；7.粉砂質泥巖；8.泥灰巖；9.滑面；10.巖層產狀。

(3) 淺表部滑移型。原處于穩定或基本穩定的滑坡體，在降雨或人類工程活動等因素的作用下，滑坡體前緣臨空，滑坡體內部應力發生變化，產生諸多拉張裂縫,逐漸形成貫通面，使淺表部滑坡體蠕滑變形而形成前緣局部滑移變形破壞的現象(圖7)。如楊家灣滑坡，該滑坡形成于20世紀80年代，2014年7月8日夜晚，滑坡中前緣表部產生滑動變形，變形體縱長250 m，橫寬約70 m，厚2～6 m，體積約7×104m3(圖8)。

圖7 淺表部滑移型滑坡演化失穩模式Fig.7 Evolutionary instability model of superficial sliding landslide

圖8 楊家灣滑坡剖面示意圖Fig.8 Diagram of Yangjiawan landslide profile1.第四系滑坡堆積；2.侏羅系中統聶家山組；3.碎塊石土；4.長石石英砂巖；5.砂質頁巖；6.滑移面；7.巖層產狀。

2.1.2沖刷型

沖刷型滑坡變形破壞模式是由于水流反復沖刷、淘蝕形成凹槽，并逐漸加大加深，形成臨空面，引起巖質斜坡體或松散土質堆積體與巖土混合堆積體的斜坡體失去平衡，從而造成局部下錯或坍滑的變形模式。從本質上看沒有大的區別，僅是變形斜坡體物質成分與具體變形特點(一為反復式和漸進式破壞，一為局部下錯或坍滑)存在差異。

(1) 掏蝕坍塌型。主要發生在松散土質堆積體或巖土混合堆積體中，溝道縱向坡度較大(30°以上)且上游有利雨水匯集，堆積體厚度較大，斜坡坡度較陡(40°及以上)，水流反復沖刷、掏蝕形成凹槽，并逐漸加大加深，堆積體失穩坍滑，下座產生變形破壞。這種變形的主要特點是發生反復式和漸進式破壞(圖9)，如屯里荒滑坡前緣河流沖刷掏蝕，后緣拉裂下座而產生變形破壞(圖10)。

(2) 浪蝕侵蝕塌腳型。多發生于巖質斜坡體坡腳，在庫水位等因素作用下，坡腳巖體被浪蝕、侵蝕沖刷，坡腳產生崩塌并形成懸空陡壁，引起斜坡體失去平衡，從而造成局部下錯或坍滑的變形模式(圖11)。如大嶺斜坡在庫水位等因素作用下浪蝕、侵蝕塌腳產生變形破壞(圖12)。

圖9 掏蝕坍塌型滑坡演化失穩模式Fig.9 Evolutionary instability model of erosion-collapse landslide

圖10 屯里荒滑坡剖面示意圖Fig.10 Diagram of Tunlihuang landslide profile1.第四系滑坡堆積;2.侏羅系中統聶家山組;3.碎塊石土;4.長石石英砂巖;5.砂質頁巖;6.滑移面;7.巖層產狀。

圖11 浪蝕侵蝕塌腳型演化失穩模式Fig.11 Evolutionary instability model of foot collapse due to wave erosion

圖12 大嶺斜坡剖面示意圖Fig.12 Diagram of Daling slope profile1.第四系殘坡積；2.侏羅系中統聶家山組；3.碎塊石土；4.長石石英砂巖；5.砂質頁巖；6.巖層產狀。

2.1.3崩滑型

在陡坡巖質斜坡中，巖體節理裂隙發育，巖體破碎，在降雨、人類工程活動等外在因素作用下，斜坡產生崩塌、滑移的現象。這種類型的破壞一般發生在巖質斜坡的淺表層或強卸荷裂隙內。根據崩滑體位置和移動形式可分為塊(碎)體崩滑型、錯落式崩滑型。

(1) 塊(碎)體崩滑型。在具有堅硬巖橋的逆向斜坡中，斜坡淺表部存在不利于巖體穩定的節理裂隙，在降雨、風化、人類工程活動和其他外部營力作用下，巖體逐漸劣化形成裂隙貫通面，巖體沿節理裂隙發生的崩塌、滑坡現象(圖13、照片1)。

(2) 錯落式崩滑型。當為陡傾(>45°)的順向斜

圖13 塊(碎)狀崩滑演化失穩模式Fig.13 Evolutionary instability model of fragmental landslides

照片1 老灣崩滑體全貌Photo 1 Overview of Laowan landslide

坡體中，在人工切坡工程活動中，坡腳巖體臨空，臨空部分下錯貫通形成破壞面，錯落傾斜進而產生崩塌的現象。這類型變形多發生于向外傾斜的順(斜順)層斜坡中(圖14、照片2)。

2.1.4碎屑流型

一般由泥巖、粉砂質泥巖構成的斜坡，斜坡巖體抗風化能力較差，當坡度較大，表面植被稀少，結構極度松散，在降雨作用下，斜坡上的風化巖體以碎屑流的形式滑移，往往伴有揚塵及松散巖體滾落的聲音(圖15、照片3)。該類型滑坡主要分布于坡面陡峭的碎屑巖斜坡中。

圖14 錯落式崩滑型演化失穩模式Fig.14 Evolutionary instability model of collapse-slip type

照片2 上坪崩滑體特征Photo 2 Characteristics of Shangping landslide

圖15 碎屑流型演化失穩模式Fig.15 Evolutionary instability model of debris flow pattern

照片3 沙大灣碎屑流全貌Photo 3 Overview of the debris flow in Shada Bay

2.2 典型崩塌成災模式

區內崩塌地質災害發育較少，根據斜坡的巖性組成和結構特征，崩塌成災模式主要有軟弱基座型、風化卸荷型兩種類型。

2.2.1軟弱基座型

軟弱基座通常具有壓縮性高、遇水易軟化、強度較低等特點。其通常處于上硬下軟的斜坡結構的下部，主要有強度低、受構造及風化影響顯著或含有大量膨脹性粘土礦物的軟巖以及煤(磷礦)層組成。區內常見的軟弱基座主要為泥頁巖、煤層等組成。

下伏軟弱基座力學強度低，流變性能強，抗風化能力差，在風化、剝蝕等因素作用下，形成巖腔，上部厚層灰巖原生卸荷裂隙擴張，降水入滲的水頭壓力，使其進一步擴展貫通，發生卸荷、拉裂變形或失去支撐而發生崩塌(圖16)。如區內比較典型的陳家院子崩塌，上部為含燧石結核生物屑灰巖，下部為煤層。

圖16 軟巖基座斜坡巖體崩塌模式Fig.16 Slope rock mass collapse model of soft rock foundation

2.2.2風化卸荷型

風化卸荷型通常具有巖體破碎、臨空面高陡或負地形等特點。因修路等人為工程活動切坡或河流掏蝕，形成高陡或負地形的邊坡，在降雨、風化等外在因素下，坡體上部巖體形成貫通的結構面后，重力作用下卸荷形成崩塌或滾石(圖17)。如區內典型的猴子石灣崩塌、石門危巖體。

崩塌具有發生頻率低、強度高，發生突然、無明顯的前兆的特點。只能利用地形、斜坡結構、坡度、卸荷裂隙密集程度等因素，綜合進行人為危險評價和劃定，建立定期的巡查機制進行預警、預報。

圖17 風化卸荷型斜坡巖體崩塌模式Fig.17 Collapse model of weathered unloading slope rock mass

3 結論

研究區位于三峽庫區，地質災害以滑坡為主。區內滑坡主要成災模式包括滑移型(軟弱基底順層滑移型、古(老)滑坡復活型、淺部滑移型)、沖刷型(淘蝕坍塌型、浪蝕侵蝕塌腳型)、崩滑型(塊(碎)體崩滑型、錯落式崩滑型)、碎屑流型；崩塌主要成災模式包括軟弱基座型、風化卸荷型。通過對區內典型滑坡、崩塌成災模式及其發生發展條件、演進模式[4]的研究，為區內地質災害防治、風險管控及工程建設提供基礎地質依據，從而指導推進區內地質災害防治工作，保障人民生命財產安全，具有重要的現實意義。