鉆孔傾斜儀在大型復雜滑坡勘查中的應用
——以巫山縣塔坪H1 滑坡為例

唐俊剛，李 俊

（重慶市地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局107 地質(zhì)隊，重慶 400000）

0 引言

在滑坡勘查中，尋找滑面是最為重要的一項工作，目前常用的手段主要有鉆探、井探等方式，但它們的應用條件均有一定的局限性。例如使用鉆探，機械對巖芯干擾嚴重，不易發(fā)現(xiàn)滑面，而在地質(zhì)構(gòu)造面發(fā)育的地區(qū)，容易錯將地質(zhì)構(gòu)造磨光面和擦痕當作滑動面；探井開挖困難，尤其是在深層滑坡探井施工時井下施工人員存在較大的安全風險。并且很多大型復雜的滑坡體在歷史上曾經(jīng)發(fā)生過多次不同深度的滑動，勘探過程中可能會發(fā)現(xiàn)多層滑面，這些滑動面多為歷史上的滑動形成的，目前已處于穩(wěn)定狀態(tài)，如何確定真正控制滑坡變形的滑動的滑動面，是傳統(tǒng)的勘探方法很難解決的問題。而鉆孔傾斜儀在滑坡深部位移監(jiān)測工作中已得到廣泛的應用，利用勘探鉆孔安裝測斜管，并加密其采集數(shù)據(jù)的間距，通過對深部位移位置的尋找來確定滑面位置，通過位移曲線來建立滑坡變形破壞模型，以提高滑坡勘查的質(zhì)量。

塔坪H1 滑坡位于三峽庫區(qū)巫山縣曲尺鄉(xiāng)，為塔坪老滑坡前緣復活區(qū)域，該滑坡在歷史演變過程中發(fā)生多次、多序列的滑動，勘查過程中在不同深度有多層滑面揭露，本文通過對滑坡的勘查，結(jié)合滑坡深部位移曲線的分析研究，確定滑坡活動的滑動面，以及滑坡的變形破壞模式、變形速率以及其發(fā)展趨勢。以期為同類型具有多層滑動面的滑坡勘查工作提供參考。

1 塔坪H1 滑坡基本特征

1.1 塔坪老滑坡

塔坪老滑坡位于長江干流巫山段左岸，長江航道里程K184km 處，行政區(qū)劃屬重慶市巫山縣曲尺鄉(xiāng)。區(qū)內(nèi)斜坡結(jié)構(gòu)類型為順向坡，出露三疊系上統(tǒng)香溪組地層，地層結(jié)構(gòu)具有上硬下軟、軟弱互層的特點。塔坪老滑坡在長江下切的過程中發(fā)生了一次或多次整體或中前部一定范圍的滑動，在多次滑動中在區(qū)內(nèi)形成了多級平臺，經(jīng)歷了地質(zhì)年代的長期改造，古滑坡下游側(cè)的滑體多已滑移至江中，在沖溝處以可見基巖，而古滑坡上游側(cè)（H2）前緣在長江沿岸反翹形成的自然抗體，滑坡整體處于穩(wěn)定狀態(tài)，區(qū)內(nèi)受地形的限制匯水面積較小且排泄條件較好，僅暴雨不足以讓穩(wěn)定的滑坡產(chǎn)生變形[1]。

2008 年三峽庫區(qū)175m 蓄水以來，受庫水的浸泡和涌浪的沖刷、掏蝕，更重要的是庫水位變動時地下水的強烈循環(huán)，使得區(qū)內(nèi)的碎裂狀的砂巖塊體強度持續(xù)劣化，軟弱帶的細顆粒物質(zhì)不斷被帶走，并在區(qū)內(nèi)形成了的水壓力使得滑坡原有的平衡被打破，在前緣斜坡地帶持續(xù)的蠕變。塔坪老滑坡的變形特征目前表現(xiàn)在滑坡中前部形成的3 處滑坡，塔坪H1 滑坡、塔坪H2滑坡以及黃果樹滑坡（圖1）。

圖1 塔坪滑坡空間分布

1.2 塔坪H1 滑坡

塔坪H1 滑坡可能是在長江下切過程中塔坪古滑坡體前緣復活的情況下形成的，前緣滑體沿著三疊系上統(tǒng)香溪組組底部炭質(zhì)頁巖層頂面（古滑坡滑面）發(fā)生滑移，中后部碎裂巖體失去了前緣的支撐發(fā)生了松脫式滑移，滑移后形成了區(qū)內(nèi)的第二級平臺小五谷坪（曲尺場鎮(zhèn)一帶），并在場鎮(zhèn)西側(cè)形成了拉裂槽。

1.2.1 空間形態(tài)

塔坪H1 滑坡后緣位于小五谷坪后側(cè)高程280m一帶，西側(cè)以絞灘溝東側(cè)山脊為界，東側(cè)以沙灣子溝為界。而其前緣與塔坪古滑坡相同，在高程100～120m 一線，以香溪組底部頁巖及巴東組巖層出露為界。滑坡長500～590m，寬480～550m，分布面積約28.3×104m2，滑體平均厚度約為70m，總方量約1981×104m3。塔坪H1 滑坡在前緣分布有一個處于緩慢蠕動變形的變形區(qū)，變形區(qū)呈橫長形，長約330m，寬450m，分布面積約14.89×104m2，平均厚度約為50m，總方量約為634.4×104m3（圖2）。

圖2 測斜儀工作原理

1.2.2 物質(zhì)組成

塔坪H1 滑坡滑體為塔坪老滑坡滑動崩解形成的碎裂狀巖體，碎裂巖體的母巖為三疊系上統(tǒng)香溪組地層，該組巖層自上而下依次為較硬的長石石英砂巖→易風化的巖屑長石砂巖→易軟化的炭質(zhì)頁巖、粉砂質(zhì)頁巖。這種上硬下軟的地層結(jié)構(gòu)，在長江快速下切過程中應力松弛卸荷反彈過程中，底滑面形成，滑坡發(fā)生，上部的硬巖、較硬巖拉裂、滑移、破碎形成碎裂巖體。受古滑坡滑體滑動的距離、序次不同，不同地段的碎裂巖體的破碎程度也不同，總體上有后緣完整、前緣破碎，上部較完整、下部較破碎的趨勢[2]。

1.2.3 滑面特征

根據(jù)勘查探井及鉆孔的揭露情況，塔坪H1 滑坡深層、中層及淺層，從16.1～147.8m 均有滑面揭露。其中碎裂巖體下部香溪組組底部頁巖表層多有明顯的泥化現(xiàn)象，部分有擦痕、鏡面等現(xiàn)象，具有較為明顯的滑動帶特征。碎裂巖體及滑體中分布的破碎軟弱層粉質(zhì)粘土及碎石土層可見磨光面及擦痕特。另外探井也有縱向的軟弱錯動帶中揭露。這些特征表層該區(qū)域地層發(fā)生過多次滑動，找到控制滑坡現(xiàn)狀變形破壞的活動滑動面，是勘查工作最為重要的一項任務(wù)，也是傳統(tǒng)勘探手段難以解決的問題。

2 鉆孔傾斜儀的基本原理及在塔坪H1 滑坡的布設(shè)

2.1 鉆孔測斜儀工作原理

鉆孔測斜儀是監(jiān)測巖土體水平位移的原位監(jiān)測儀器，其工作原理是通過傳感器測頭內(nèi)的擺錘受重力作用影響來逐段測量鉆孔軸線與鉛垂線之間的夾角，然后利用幾何關(guān)系分段計算得到鉆孔軸線相對于鉛垂線的水平偏移量，再將其累加得到總偏移量及沿管軸線整個孔深位移的變化情況（圖2）。每隔一定時間逐段測量鉆孔軸線與鉛垂線夾角，通過計算鉆孔軸線相對于鉛垂線偏移量的變化量精確地確定鉆孔所在區(qū)域巖土體變形的大小、方向、深度和速率等參數(shù)。

2.2 鉆孔測斜儀在塔坪H1 滑坡的布設(shè)

塔坪H1 滑坡共布設(shè)10 個深部位移監(jiān)測孔位（圖3），其中3 個自動化采集數(shù)據(jù)，7 個人工采集數(shù)據(jù)。有6 個監(jiān)測孔大致沿驗證勘查地質(zhì)剖面1-1′布設(shè)。其中SB01埋置深度為45m，人工采集，采集間距為0.5m；SB02 埋置深度為45m，自動化采集，設(shè)置有9 個傳感器；SB03及SB04 埋置深度為20m，自動化采集，分別設(shè)置有5個傳感器；SB05～SB010 埋置深度70～124m，人工采集，采集間距為1m。

圖3 塔坪H1 滑坡深部位移監(jiān)測點分布

3 滑坡深部位移曲線的分析研究

本次選取了代表性的鉆孔傾斜儀SB07、SB05、SB09、SB02 進行分析研究。

其SB07 位于塔坪H1 滑坡中前部，監(jiān)測孔最大位移量出現(xiàn)在孔深54m 處，位移量為15.73mm。根據(jù)該曲線分析可知，位移量在孔深54m～57m 之間極具增加，曲線表現(xiàn)為鋸齒狀突起，在該區(qū)段以上位移增量穩(wěn)定在較大的量值，累計位移持續(xù)增大。結(jié)合鉆孔資料（鉆孔揭露56m 以下為香溪組組底部頁巖層，具泥化特征）認為該區(qū)段為滑坡的滑動帶，57m 以下相對穩(wěn)定，在滑坡中前部活動的滑動帶為老滑坡滑面；另外該曲線在孔深20～23m 處也具有鋸齒狀突起的特征，為變形區(qū)次級滑動的滑面（圖4）。

圖4 塔坪H1 滑坡深部位移監(jiān)測曲線

SB05 位于塔坪H1 滑坡中部，最大位移量出現(xiàn)在孔深口處，位移量為11.34mm。根據(jù)該曲線分析可知，位移量在孔深43m 附近極具增加，曲線表現(xiàn)為鋸齒狀突起，在該區(qū)段以上位移增量穩(wěn)定在較大的量值，累計位移持續(xù)增大。結(jié)合鉆孔資料（鉆孔揭露孔深44.10～45m 為軟弱層，孔深44.3m 見一磨光面，光滑、有擦痕，滑面處角礫呈定向排列）認為在區(qū)段活動的滑動帶為老滑坡滑體內(nèi)的軟弱層，49m 以下曲線呈波動狀態(tài)，相對穩(wěn)定；另外該曲線43m 向地表位移量有少量的增加，具有一定的傾倒變形特征[3]。

SB09 位于塔坪H1 滑坡后緣，曲尺鄉(xiāng)場鎮(zhèn)東莞中學處，監(jiān)測位移量較小，位移量從孔深96m 向上漸增，位移與孔深關(guān)系曲線平整平滑，無明顯的突起，波動小。結(jié)合勘查及地表監(jiān)測情況認為塔坪H1 滑坡后緣曲尺場鎮(zhèn)段現(xiàn)狀處于穩(wěn)定，滑坡目前復活的變形區(qū)未影響到曲尺場鎮(zhèn)。

SB02 位于塔坪H1 滑坡左側(cè)中后部，最大位移量出現(xiàn)在孔口處，位移量為-27.15mm，從孔口向鉆孔深度，位移量漸小。結(jié)合鉆孔揭露的地質(zhì)特征以及周邊的監(jiān)測孔數(shù)據(jù)表明，SB02 最大埋置深度僅為45m，未深入穩(wěn)定巖層，變形區(qū)目前活動的滑動面在45m 以下，監(jiān)測區(qū)段上下部滑體滑動速度不均一造成測斜管向滑坡后側(cè)傾斜（圖5）。

圖5 塔坪H1 滑坡剖面

根據(jù)對上述監(jiān)測點監(jiān)測曲線結(jié)合地勘資料可知：①塔坪H1 滑坡目前活動的變形區(qū)，前緣的滑動面為塔坪老滑坡滑動面（香溪組底部頁巖層），中后部的滑動面為老滑坡碎裂巖體內(nèi)部的軟弱面。②塔坪H1 滑坡變形區(qū)具有多層滑動面，其主控滑動面埋深45～66m，平均厚度約為50m，為超深層滑坡。③變形區(qū)域位于曲尺場鎮(zhèn)外側(cè)的斜坡，曲尺場鎮(zhèn)目前處于穩(wěn)定狀態(tài)。④滑坡變形區(qū)域中前部的位移量大于后部位移量，塔坪H1 滑坡為牽引式滑坡。

4 結(jié)語

對于具有多層多序列滑動面的復雜滑坡體，通過傳統(tǒng)的勘探手段難以判定其滑動滑動面，對于滑坡工程的有效治理帶來了不確定性。而鉆孔傾斜儀在滑坡深部位移監(jiān)測工作能夠較為清楚的揭示滑坡深部特定位置的變形情況，在大型復雜滑坡勘查工作中結(jié)合鉆孔傾斜儀尋找活動滑動面的位置并對滑坡特征及變形趨勢進行分析，建立滑坡變形破壞模型，提高復雜地質(zhì)條件下的滑坡勘查質(zhì)量，降低治理工程及決策的風險。