三峽庫區(qū)白鶴坪滑坡成因機制及危險性綜合分析

摘要：三峽庫區(qū)滑坡等地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)，對長江航道及當?shù)鼐用竦纳敭a(chǎn)安全構(gòu)成重大威脅，因此深入研究滑坡成因機制及其影響至關(guān)重要。以三峽庫區(qū)白鶴坪滑坡為例，采用地質(zhì)測繪、鉆探和地形地貌分析等多學科方法，并結(jié)合實地調(diào)查、經(jīng)驗分析、原位和室內(nèi)試驗以及數(shù)值模擬等手段，綜合分析了白鶴坪滑坡的成因機制及其對長江航道潛在的影響。研究結(jié)果表明：白鶴坪1號滑坡主要為推移式滑移破壞，白鶴坪2號滑坡及干井子滑坡表現(xiàn)為推移-牽引復(fù)合式破壞；在極端暴雨工況下，白鶴坪1號滑坡表現(xiàn)出顯著的前部水平位移，滑坡入江可能引發(fā)高達3 m以上的涌浪，對航道安全構(gòu)成嚴重威脅。研究成果可為滑坡風險管理和減災(zāi)提供科學依據(jù)。

關(guān) 鍵 詞：滑坡基本特征； 成因機制； 滑坡涌浪； 危險性評價； 白鶴坪滑坡； 三峽庫區(qū)

中圖法分類號： P642.22；TV697.3

文獻標志碼： A

DOI：10.16232/j.cnki.1001-4179.2025.02.016

0 引 言

滑坡作為一種常見的自然災(zāi)害，在地質(zhì)條件復(fù)雜、人類活動活躍的山區(qū)頻發(fā)，對生命和財產(chǎn)安全構(gòu)成嚴重威脅^［1-2］。三峽庫區(qū)的獨特地質(zhì)特征增加了山體滑坡的可能性，特別是在遭受降雨等外部觸發(fā)因素時，斜坡的穩(wěn)定性極易受影響^［3-4］。其中，堆積型滑坡在三峽庫區(qū)發(fā)生頻率最高，尤其在水位波動和降雨等外部因素的影響下，容易發(fā)生不同程度的變形，當累積變形達到臨界值時，滑坡即進入失穩(wěn)狀態(tài)^［5-6］。巫山縣白鶴坪滑坡是典型的堆積型滑坡，近年來持續(xù)表現(xiàn)為勻速緩慢的蠕滑變形，專業(yè)監(jiān)測系統(tǒng)常年發(fā)出黃色預(yù)警，其對下方長江航道及當?shù)鼐用竦纳敭a(chǎn)安全構(gòu)成了持續(xù)威脅。因此，對白鶴坪滑坡進行深入的地質(zhì)勘查和穩(wěn)定性評估非常重要。

研究人員通過實地調(diào)查、經(jīng)驗分析、原位和室內(nèi)試驗、物理模型試驗以及數(shù)值模擬對滑坡機制和危險性預(yù)測進行了廣泛研究^［7-9］。但實地調(diào)查因手段單一或有限，無法全面獲取地質(zhì)信息^［10］；經(jīng)驗分析涉及許多假設(shè)，只適用于特定場景^［11］；室內(nèi)試驗成本高，但為分析滑坡失穩(wěn)、運動行為提供了替代方法^［12-13］；數(shù)值仿真分析因其成本低、應(yīng)用方便、可重復(fù)性強，在滑坡失穩(wěn)和運動過程及危險性預(yù)測研究中發(fā)揮了重要作用^［14-16］。有限差分法和有限元法在模擬滑坡體的運動規(guī)律和變形特征方面具有優(yōu)勢，而離散元法和流體動力學方法則更擅長揭示滑坡體內(nèi)部顆粒的運動規(guī)律和流體特性^［17-18］。

三峽庫區(qū)滑坡的形成與演化受到區(qū)域地質(zhì)背景、庫水位變化、降雨量、坡體結(jié)構(gòu)、滑動面形態(tài)、涉水程度和滲透性等多種因素的共同影響。白鶴坪地區(qū)地質(zhì)環(huán)境復(fù)雜多變，使得滑坡的觸發(fā)和運動機制更加復(fù)雜。單一研究方法難以揭示其內(nèi)在機理，因此需要綜合多種方法進行深入研究。本次研究通過綜合地質(zhì)測繪、鉆探勘查、地形地貌分析及水文地質(zhì)條件評估等多學科方法，全面收集并分析了白鶴坪滑坡區(qū)的地質(zhì)環(huán)境數(shù)據(jù)，并采用有限元分析了滑坡失穩(wěn)機理，利用離散元分析滑坡運動過程，再利用耦合模型LS-RAPID以及LS-TSUNAMI進行滑坡啟動和涌浪危險性預(yù)測，旨在揭示三峽庫區(qū)堆積型滑坡的復(fù)雜機制及其在不同工況下的動態(tài)響應(yīng)特征。

1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于重慶市巫山縣（圖1），四川盆地東部邊緣，由大巴山、七曜山和巫山環(huán)繞，形成南北高中間低的地形，地勢復(fù)雜且多變，中低山和條狀低山區(qū)交錯分布，屬亞熱帶季風性溫濕氣候，年均氣溫18.4 ℃，年平均降雨量1 049.30 mm，主要集中在5～9月，占全年降雨量的68.8%，枯水期在1，2，12月，僅占4.3%。地層由新到老主要分布第四系塊碎石土、粉質(zhì)黏土夾灰?guī)r，二疊系黑色薄層泥巖、硅質(zhì)巖、灰?guī)r，石炭系云質(zhì)砂礫巖和粗砂巖，泥盆系細粒石英巖狀砂巖和細礫巖，志留系砂質(zhì)泥巖、細粒石英砂巖和粉砂巖。研究區(qū)位于大巴山弧、川東褶帶和川鄂湘黔隆起褶帶交界處，以褶皺構(gòu)造為主，伴有規(guī)模較小的斷裂構(gòu)造和節(jié)理裂隙，主要構(gòu)造包括橫石溪背斜和上楊柳坪正斷層及白鶴坪逆斷層，其中橫石溪背斜表現(xiàn)為箱狀直立褶皺，而上楊柳坪和白鶴坪斷層分別顯示正斷層和逆斷層特征。

2 滑坡特征

2.1 基本特征

白鶴坪滑坡所在斜坡微地貌以高程由高到低呈現(xiàn)緩坡、陡坎、陡坡，高程480～550 m為滑坡平臺，地形坡度相對平緩，為10°～15°，位于滑坡中后部；高程400～480 m，地形坡度一般在30°～40°，局部坡度有60°，位于滑坡中部；高程400 m以下地形相對較陡，一般在25°～35°，位于滑坡中前部。

根據(jù)收集資料及現(xiàn)場踏勘，將白鶴坪崩滑體變形區(qū)內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害隱患點劃分為干井子滑坡、白鶴坪1號滑坡、白鶴坪2號滑坡、削方變形區(qū)（位于干井子滑坡后緣）。

（1） 白鶴坪1號滑坡受地形地貌影響整體呈不規(guī)則“舌”形狀，后緣高程540 m，前緣高程約370 m，前后緣相對高差170 m，滑坡中后部平均坡度約為10°～15°，前緣相對較陡，坡度約30°。滑坡主滑方向為351°，縱長約590 m，橫寬約450～580 m，面積28.2萬m2，平均厚度約60 m，體積約1 692萬m3。

（2） 白鶴坪2號滑坡整體呈“舌”形狀，后緣高程390 m，前緣高程約145 m，前后緣相對高差245 m，滑坡中后部平均坡度約25°，局部可達30°。該滑坡主滑方向為11°，縱長約440 m，橫寬約600 m，面積31.8萬m2，平均厚度約20 m，體積約636.0萬m3。

（3） 干井子滑坡亦呈“舌”形狀，主滑方向為351°，縱長約440 m，橫寬約220 m，面積9.68萬m2，厚度20～25 m，體積約200萬m3。在滑坡右前部存在干井子滑坡強變形區(qū)，縱長170 m，橫寬100 m，面積1.70萬m2，平均厚約14 m，體積約18.0萬m3。干井子滑坡后緣削方變形區(qū)橫寬120 m，縱向長約110 m，平面形態(tài)呈不規(guī)則箕形，平面面積約1.3萬m2。

2.2 滑坡物質(zhì)組成及結(jié)構(gòu)特征

（1） 白鶴坪1號滑坡。滑體主要由灰?guī)r碎塊石土組成，特征為灰黃色到青灰色，松散至中密質(zhì)地，塊徑從0.05～2.5 m不等。滑帶土為強風化至中風化的灰?guī)r碎石土，充填物為黏土夾碎石顆粒，磨圓度高，滑面埋深在54.0～76.3 m（圖2）。

（2） 白鶴坪2號滑坡。滑體由頁巖和灰?guī)r碎塊石土構(gòu)成，顏色為灰黃色至灰綠色，排列無序，塊徑3～50 cm，碎塊石含量為60%～80%，風化程度較高，充填有粉質(zhì)黏土。滑帶土主要為強風化頁巖碎石土，夾雜粉質(zhì)黏土，滑面位于巖土界面，埋深在13.00～24.10 m（圖3）。

（3） 干井子滑坡。滑體由塊石土構(gòu)成，顏色為灰白色至灰黃色，巖性主要為灰?guī)r，塊石間隙充填有碎塊石和粉質(zhì)黏土。滑帶分為主滑帶和潛在次級滑帶，主要物質(zhì)為強風化巖體和塊石土，由半磨圓狀碎石和黏土填充，巖芯表現(xiàn)為碎塊狀和餅狀。

根據(jù)滑面特征，白鶴坪滑坡滑面除采用鉆探揭示外，還采用深部位移監(jiān)測進行佐證判斷。深部位移監(jiān)測點ZK9、ZK11和ZK13的曲線顯示了“V”形和“S”形的滑面特征。ZK9的監(jiān)測數(shù)據(jù)在54.0 m處顯示明顯的拐點，此處為軟弱夾層，推測為滑帶區(qū)，確定54.0 m為滑面位置。ZK11在72.4 m處觀察到轉(zhuǎn)折點，該點下方土層含50％黏土，易遇水軟化，擦痕傾角約9°，標識為滑面位置。ZK13的數(shù)據(jù)顯示，在67.0～71.4 m區(qū)間內(nèi)碎石磨圓度好，存在黏土充填，判定67.4 m為滑面。綜上，白鶴坪1號滑坡內(nèi)深部位移ZK9、ZK11、ZK13均出現(xiàn)明顯轉(zhuǎn)折滑面特征，判斷其滑面位置分別為54.0，72.4，67.4 m，與鉆探揭示滑帶、滑面結(jié)果相互印證（圖4）。

2.3 滑坡變形破壞特征

2.3.1 滑坡變形歷史

自1983年以來，巫山縣頻繁發(fā)生巖石崩塌事件。最初的重大崩塌發(fā)生于1983年12月17日，導(dǎo)致92間房屋和33間畜圈被毀，19只牲畜死亡，5.53 hm2（83畝）土地受損。此后，受暴雨影響，包括2005年3月和2014年4月在內(nèi)的多次崩塌事件造成了小規(guī)模的巖塊滑落。到了2020年6月和2021年9月，筆架山危巖區(qū)再次發(fā)生局部崩塌，分別有1 125 m3和1 046 m3的巖石塊體崩塌，盡管未造成

人員傷亡，但對下方居民區(qū)構(gòu)成了嚴重威脅。這些事件所形成的崩塌體均堆積在白鶴坪滑坡后緣，是白鶴坪1號滑坡的主要物質(zhì)來源之一。

2.3.2 地表變形特征

從1998年9月開始，白鶴坪崩滑體變形區(qū)域發(fā)生地表變形，白鶴坪1號滑坡區(qū)域的民房出現(xiàn)拉張裂縫，白鶴坪崩滑體后部也出現(xiàn)張拉裂縫。自2006年實施專業(yè)監(jiān)測以來，該崩滑體總體呈現(xiàn)出近勻速的蠕滑變形趨勢。白鶴坪1號滑坡變形較為顯著，主要變形跡象包括后緣張拉裂縫和左側(cè)剪切裂縫，而其他歷史變形裂縫已基本消失。相比之下，白鶴坪2號滑坡的變形相對較小，主要表現(xiàn)在中前部的墻裂縫和硬化院壩裂縫。

對于干井子滑坡，經(jīng)過錨拉樁治理和后緣削方減載的工程治理后，除后緣變形區(qū)外，滑坡的其他區(qū)域未見新增變形跡象。該滑坡目前整體穩(wěn)定，但后緣變形區(qū)的下錯和范圍正在沿后緣擴大。特別是距變形區(qū)后方約40 m的村道上，新出現(xiàn)了一條橫向張拉裂縫L26，目前裂縫長約100 m，寬3～15 cm，局部下挫10 cm，仍在持續(xù)擴大。削坡區(qū)邊界特征明顯，變形特征強烈，后緣下錯滑移已顯現(xiàn)，并在進一步加劇中，現(xiàn)場踏勘工作和工程治理正在進行中，以應(yīng)對和控制這些變形情況（圖5）。

2.3.3 地表變形監(jiān)測

白鶴坪崩滑體WS2002～WS2009共8處地表位移監(jiān)測點2016年6月以來累計監(jiān)測到的地表水平位移量和垂直位移量分別為54.0～373.7 mm和-191.0～6.2 mm，2021年度各監(jiān)測點的水平位移增量和垂直位移增量分別為0～101.5 mm和-48.6～0.4 mm。可以看出，各地表位移監(jiān)測點均存在一定變形，滑坡體中部的WS2004、WS2005、WS2006、WS2007這4個地表位移監(jiān)測點變形較為強烈，其累計變形量和2021年度變形增量均較大；WS2003和WS2009兩個地表位移監(jiān)測點變形次之；WS2002和WS2008兩個地表位移監(jiān)測點變形最小。從變形速率來看，2016年6月以來各監(jiān)測點平均水平位移速率為0.2～5.7 mm/月，2021年度各監(jiān)測點的水平位移速率為0～8.3 mm/月（圖6）。

監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示崩塌體存在整體變形，2016年6月以來呈緩慢勻速蠕滑變形態(tài)勢（圖6）。從位移量來看，崩塌體中部區(qū)段變形稍大、右后側(cè)平臺、前緣臨空地段及左前側(cè)臨空斜坡區(qū)變形較小。從變形方向來看（圖7），各監(jiān)測點的變形方向在357°～8°之間，與崩塌體主滑方向350°基本一致。

3 影響因素及形成機制

3.1 影響因素

通過鉆探、地面調(diào)查，從所處的地質(zhì)環(huán)境條件、發(fā)生時間、誘發(fā)因素及變形規(guī)律，分析滑坡變形主要外部因素有降雨、地下水、庫水位、崩塌加載，內(nèi)部因素有地形地貌、地質(zhì)構(gòu)造、地層巖性。

降雨通過增加土體重量、軟化巖土體、降低巖土力學性質(zhì)、提高地下水位和動水壓力，從而減少滑坡的穩(wěn)定性，特別是在強降雨和持續(xù)降雨期間。另外，筆架山在不同時間發(fā)生的崩塌事件，都對滑坡的后緣產(chǎn)生了顯著沖擊作用并增加了荷載，加劇了滑坡的不穩(wěn)定性。地下水方面，通過鉆探揭露出白鶴坪滑坡區(qū)穩(wěn)定的地下水水位，地下水長期侵蝕滑面，降低了土體抗剪強度，增大下滑力，促進滑坡發(fā)生。最后，三峽水庫的庫水位變化也對滑坡穩(wěn)定性產(chǎn)生了影響，水位的周期性變動導(dǎo)致庫岸巖土體抗剪強度降低，增加了滑坡復(fù)活和新滑坡產(chǎn)生的風險。這些因素共同作用，使得白鶴坪滑坡面臨較高的不穩(wěn)定性風險。

地形方面，斜坡從高到低依次展現(xiàn)出緩坡、陡坎和陡坡，其中高程480～550 m處形成一個地形較平緩的滑坡平臺，而400～480 m的中部坡度較陡，最高可達60°，400 m以下的前緣則更為陡峭，坡度在25°～35°之間，這為滑移面的形成提供了良好的條件。地質(zhì)構(gòu)造上，勘查區(qū)穿過橫石溪背斜的北西翼，地區(qū)巖層和結(jié)構(gòu)裂隙發(fā)育，尤其是一條長約1.5 km的白鶴坪逆斷層，造成地層錯移及地下水匯集，加劇了地質(zhì)破碎區(qū)的不穩(wěn)定性。地層巖性上，滑帶區(qū)主要由灰?guī)r碎塊石土和頁巖碎塊石土組成，具有較好的滲透性和較低的抗剪強度，這些因素使得滑坡區(qū)在遇水條件下易發(fā)生滑動變形，增加了滑坡發(fā)生的可能性。

3.2 形成機制

白鶴坪滑坡包括白鶴坪1號滑坡、白鶴坪2號滑坡、干井子滑坡以及削方變形區(qū)，每個區(qū)域的滑坡機制和影響因素各有特點。

（1） 白鶴坪1號滑坡的穩(wěn)定性受多重因素影響：后緣筆架山危巖的持續(xù)崩塌堆積于滑坡后緣形成外力荷載；區(qū)域內(nèi)長期穩(wěn)定的地下水侵蝕滑面，降低了土體在飽水狀態(tài)下的抗剪強度，增加動水壓力，提升滑坡下滑力；加之前緣地形陡峭，提供了有利的臨空條件和重力勢能。這些因素共同作用，打破了斜坡的自然平衡，從而增加了白鶴坪1號滑坡發(fā)生推移式滑移的風險。

（2） 白鶴坪2號滑坡主要在中前部發(fā)生變形，其前緣坡度約30°，易形成臨空狀態(tài)。受到強降雨和長江庫水位變化的影響，滑體重量增加，巖土體軟化，抗剪強度降低，導(dǎo)致前緣局部滑移和穩(wěn)定性下降。這些因素導(dǎo)致滑坡后緣沿軟弱面發(fā)生推移式破壞，而前緣局部不斷的滑移失穩(wěn)，形成了推移-牽引復(fù)合式破壞。

（3） 干井子滑坡受持續(xù)強降雨和長江庫水位變化的影響，這些因素增加了滑體土重，軟化巖土體，降低了巖土力學性質(zhì)和抗剪強度，導(dǎo)致前緣局部滑移和牽引式破壞。同時，白鶴坪1號滑坡的進一步變形和破壞對干井子滑坡后緣產(chǎn)生推擠作用，誘發(fā)推移式滑移破壞。因此，干井子滑坡的變形機制為推移-牽引復(fù)合式破壞。

削方變形區(qū)的問題在于土層內(nèi)部可能發(fā)生圓弧形滑動，而且白鶴坪1號滑坡的進一步變形破壞可能對削方變形區(qū)產(chǎn)生推擠作用，誘發(fā)推移式滑移破壞。因此，削方變形區(qū)的滑移變形機制表現(xiàn)為土體內(nèi)部圓弧滑動與推移式破壞的復(fù)合形式。

4 滑坡數(shù)值模擬分析

考慮到白鶴坪1號滑坡失穩(wěn)將直接威脅長江主航道，本次對白鶴坪1號滑坡變形趨勢進行數(shù)值模擬研究，選取1-1′剖面滑面1運用Midas GTS NX中有限元強度折減法計算白鶴坪1號滑坡在天然工況和暴雨工況下的應(yīng)力、位移與應(yīng)變。在現(xiàn)場調(diào)查的基礎(chǔ)上，為進一步分析白鶴坪2號滑坡破壞模式及后續(xù)變形過程，選取白鶴坪2號滑坡2-2′剖面滑面1進行動力學數(shù)值模擬研究。

4.1 白鶴坪1號滑坡變形趨勢數(shù)值模擬

4.1.1 模型建立

圖8是根據(jù)白鶴坪1號滑坡1-1′剖面的現(xiàn)狀地貌構(gòu)建的數(shù)值模型，模型主要分成滑體、滑面（滑帶）和滑床3個區(qū)域，滑床根據(jù)地層巖性的不同，又分為頁巖區(qū)、灰?guī)r區(qū)和砂巖區(qū)。圖9是白鶴坪1號滑坡1-1′剖面在前緣減載后地貌下建立的數(shù)值模型。綜合考慮數(shù)值模型的精度和計算速度，對影響模擬結(jié)果的關(guān)鍵部位進行局部加密，滑帶的網(wǎng)格尺寸設(shè)置為1 m，滑體網(wǎng)格尺寸設(shè)置為2 m，坡面其他部分網(wǎng)格單元長度設(shè)置為2 m，邊界網(wǎng)格單元長度設(shè)置為4 m，單元尺寸向模型周邊邊界呈梯度變化依次增大，按線性梯度進行網(wǎng)格劃分。滑坡數(shù)值模型有38 051個節(jié)點，38 345個單元。

4.1.2 結(jié)果分析

在白鶴坪1號滑坡的穩(wěn)定性研究中，通過數(shù)值模擬分析了天然工況、前緣減載后和暴雨工況下的位移場、應(yīng)變場特征及滑坡的穩(wěn)定性（圖10）。

在天然工況下，滑坡的水平位移主要集中在前部，極限狀態(tài)下前緣的最大位移量約為6.72 m。越往滑坡體后方，水平位移量越小，表明在整體滑動過程中前緣可能會發(fā)生次級滑動（圖10（a））。即使在前緣減載后，滑坡的水平位移分布特征保持與現(xiàn)狀地貌條件下相似，最大位移依然出現(xiàn)在滑體前部，盡管數(shù)值和分布范圍的梯度有所增加（圖10（c））。在暴雨工況下，前緣減載后的位移場表現(xiàn)出與天然工況下類似的分布特征，最大位移依舊位于前部，且相比現(xiàn)狀地貌，位移的數(shù)值和分布梯度略有增加（圖10（e））。這些現(xiàn)象表明，無論是自然還是暴雨條件下，滑坡的水平位移特性均表現(xiàn)為前部位移較大，且前緣減載可能導(dǎo)致位移的進一步增加。

在天然工況下，現(xiàn)狀地貌的有效塑性應(yīng)變主要集中于滑帶，并有可能引發(fā)沿底部的滑移剪切破壞。穩(wěn)定性系數(shù)（FOS）為1.116 2，表明滑坡在這種條件下基本穩(wěn)定（圖10（b））。然而，在前緣減載后的天然工況下，雖然有效塑性應(yīng)變場分布相似，但穩(wěn)定性系數(shù)略降至1.086 6（圖10（d））。在暴雨工況下，前緣減載后的穩(wěn)定性系數(shù)進一步下降至1.063 8，顯示出穩(wěn)定性在降雨條件下進一步減弱（圖10（f））。這些分析表明，在前緣減載及降雨等影響下，白鶴坪1號滑坡的穩(wěn)定性降低，特別是在暴雨條件下，滑坡的穩(wěn)定性更加不足，存在進一步變形失穩(wěn)的風險。這些結(jié)果強調(diào)了對白鶴坪1號滑坡潛在變形區(qū)進一步監(jiān)控和防范的重要性。

4.2 白鶴坪2號滑坡動力學數(shù)值模擬

采用顆粒流程序PFC（particle flow code）進行白鶴坪2號滑坡動力學分析。顆粒流屬于不連續(xù)介質(zhì)力學的一種方法，這里的顆粒并不直接與介質(zhì)中是否存在顆粒狀物質(zhì)相關(guān)聯(lián)。具體來說，顆粒流方法既可以用來描述具有明顯顆粒物質(zhì)的土，也可以描述層狀巖體，該方法是將本構(gòu)模型建立在微觀粒子層面，并不意味著只有顆粒狀結(jié)構(gòu)的材料才能用顆粒流方法進行模擬。顆粒流程序?qū)儆陔x散元方法的范疇，考慮到土體及巖體材料本身的離散性，該方法更能有效反映滑坡的漸進破壞過程^［17-18］。本次模擬研究針對2-2′剖面進行動力學研究。計算共生成了65 143個顆粒，158 426個接觸力鏈，在滑坡內(nèi)布設(shè)了5個監(jiān)測點，數(shù)值計算模型及監(jiān)測點布設(shè)如圖11所示。

如圖12所示，白鶴坪2號滑坡的動力學滑移過程中，前緣坡腳首先出現(xiàn)裂隙，顯示出牽引式滑坡的破壞模式；一旦前緣失穩(wěn)，后緣裂隙數(shù)量也逐漸增加。盡管后緣坡度較緩，只發(fā)生了短距離的滑動，但前緣局部崩塌入江的風險較高。監(jiān)測數(shù)據(jù)分析顯示，滑坡的累計位移持續(xù)增加，初期累計位移速度較快，后期則逐漸趨于平穩(wěn)（圖13）。特別是滑坡前緣的監(jiān)測點5，其累計位移最大，達到75.93 m；監(jiān)測點4位于前緣，累計位移亦高達69.6 m。相比之下，位于滑坡后緣的監(jiān)測點1～3的累計位移較小，且在后期已趨于穩(wěn)定。滑移速度曲線（圖14）進一步揭示，滑坡的滑移速度在初期快速增加，達到峰值后逐漸下降。監(jiān)測點4和5位于滑坡前緣，其速度峰值最高，可達13.85 m/s。綜合裂縫分布、監(jiān)測點的位移與速度變化特征，白鶴坪2號滑坡的破壞模式主要表現(xiàn)為推移-牽引復(fù)合式，與靜力學分析得出的局部滑移結(jié)論相符，說明白鶴坪2號滑坡前緣失穩(wěn)后，滑坡后緣在滑移一定距離后將趨于穩(wěn)定。

5 危險性預(yù)測

5.1 坡涌浪預(yù)測

為了進一步探究滑坡入江所造成的危害，采用由國際滑坡協(xié)會（International Consortium on Landslides）自主研發(fā)的滑坡-涌浪數(shù)值計算軟件LS-RAPID以及LS-TSUNAMI進行了數(shù)值模擬計算。LS-RAPID結(jié)合LS-TSUNAMI實現(xiàn)三維海嘯仿真可視化的全過程如圖15所示。LS-TSUNAMI海嘯模擬模型的計算原理如圖16所示。當滑坡進入水體后，隨著滑體運動，位于滑坡-水界面以上的水體將被抬升，而在這一界面處，土體與水體之間的剪切阻力遠遠小于土體內(nèi)部的剪切阻力，可以忽略不計。因水下堆積物較為松散且具有高滲透性，水體高度變化引起的水壓力變化由土地底部承受，并且水壓力變化從土體頂部傳遞到土體底部的傳遞速度很快，可以認為是瞬時的，所以認為和滑體底部與海床頂部之間的有效應(yīng)力不受水體高度變化的影響。

涌浪模擬的監(jiān)測點布設(shè)以及區(qū)域地形圖如圖17所示，監(jiān)測點1位于巫山縣城所在區(qū)域，監(jiān)測點2，3，4分別位于滑坡發(fā)生的對岸、岸中及近岸位置，監(jiān)測點5位于下游江岸。分析可知，滑坡發(fā)生后的50 s內(nèi)，產(chǎn)生了最大的涌浪，其高度為48 m。在50 s后滑坡點處涌浪開始持續(xù)衰減，直到150 s左右，該區(qū)域涌浪高度衰減至最低點；200 s時，滑坡點產(chǎn)生第二波涌浪，但高度明顯下降。監(jiān)測點1在350 s左右監(jiān)測到涌浪信息，其高度為4.4 m，之后持續(xù)衰減（圖18）。

流域內(nèi)涌浪最大高度示意如圖19所示，通過該圖可直觀查看全流域點的涌浪最大值，對預(yù)估涌浪災(zāi)害、劃定防范分區(qū)有重大意義。需要注意的是，該涌浪數(shù)值計算是以滑坡整體失穩(wěn)入江為基礎(chǔ)開展的分析。根據(jù)前期靜力學判定可知，滑坡實際失穩(wěn)滑移破壞后，其相對入江速度以及入江體積會相對偏小，因而，相關(guān)涌浪模擬可用于定性分析滑坡涌浪的最大危害范圍。通過數(shù)值模擬分析，滑坡在50 s內(nèi)達到最大涌浪高度48 m，與涌浪計算高度基本一致，可以看出本次勘查采用兩種方法對滑坡入江后涌浪分析結(jié)果是符合實際的、可信的。

5.2 涌浪風險分析

考慮計算模型中30%入江對長江航道影響最大，本次按白鶴坪1號滑坡30％入江對長江上、下游沿程傳播的涌浪風險進行評價。參照國家海洋局發(fā)布的《風暴潮、海浪、海嘯和海冰災(zāi)害應(yīng)急預(yù)案》（國海預(yù)字〔2009〕685號）規(guī)定，產(chǎn)生大于3.0 m涌浪高度的區(qū)域為紅色預(yù)警區(qū)域，產(chǎn)生2.0～3.0 m涌浪高度的區(qū)域為橙色預(yù)警區(qū)域，產(chǎn)生1.0～2.0 m涌浪高度的區(qū)域為黃色預(yù)警區(qū)域產(chǎn)生0.5～1.0 m涌浪高度的區(qū)域為藍色預(yù)警區(qū)域。本次計算的1-1′剖面在145.00，162.00，175.00 m水位下的涌浪風險等級如圖20～22所示。

由圖20可知，白鶴坪1號滑坡在145.00 m靜水位工況下，上游0～3 100 m（模擬時滑坡入江中心點到長江上下游的距離，下同）范圍內(nèi)浪高大于3.0 m為紅色預(yù)警，3 100～4 400 m范圍內(nèi)浪高大于2.0 m且小于3.0 m為橙色預(yù)警，在4 400～7 400 m范圍內(nèi)浪高大于1.0且小于2.0 m為黃色預(yù)警，在7 400～11 000 m范圍內(nèi)浪高大于0.5且小于1.0 m為藍色預(yù)警。下游0～4 600 m范圍內(nèi)浪高大于3.0 m為紅色預(yù)警，4 600～6 200 m范圍內(nèi)浪高大于2.0 m且小于3.0 m為橙色預(yù)警，在6 200～9 500 m范圍內(nèi)浪高大于1.0且小于2.0 m為黃色預(yù)警，在9 500～14 000 m范圍內(nèi)浪高大于0.5且小于1.0 m為藍色預(yù)警。

由圖21可知，白鶴坪滑坡在162.00 m靜水位工況下，上游0～3 400 m范圍內(nèi)浪高大于3.0 m為紅色預(yù)警，3 400～4 800 m范圍內(nèi)浪高大于2.0 m且小于3.0 m為橙色預(yù)警，在4 800～8 000 m范圍內(nèi)浪高大于1.0且小于2.0 m為黃色預(yù)警，在8 000～12 500 m范圍內(nèi)浪高大于0.5且小于1.0 m為藍色預(yù)警；下游0～5 000 m范圍內(nèi)浪高大于3.0 m為紅色預(yù)警，5 000～7 000 m范圍內(nèi)浪高大于2.0 m且小于3.0 m為橙色預(yù)警，在7 000～11 000 m范圍內(nèi)浪高大于1.0且小于2.0 m為黃色預(yù)警，在11 000～16 000 m范圍內(nèi)浪高大于0.5且小于1.0 m為藍色預(yù)警。

6 討 論

李卓等^［19］開展了云南省龍江水電站庫岸在滑坡降雨和庫水位共同作用下邊坡大模型試驗，認為降雨是引起庫岸邊坡滑坡的重要因素，且屬于淺層牽引滑坡。Li等^［7］利用PFC對三峽庫區(qū)的卡門子灣滑坡進行動力學分析，認為在約250 s的起始階段，前緣開始滑動，滑體再整體運動，隨后緩慢減速。白鶴坪滑坡與前人的研究結(jié)果相呼應(yīng)，認為該類滑坡的水平位移主要集中在前緣，降雨增加失穩(wěn)概率。

對白鶴坪1號和2號滑坡的數(shù)值模擬揭示了它們在天然、前緣減載及暴雨工況下的動態(tài)變形特征及對環(huán)境的影響。白鶴坪1號滑坡在暴雨工況下，前部水平位移顯著增加，前緣減載進一步擴大了位移量和分布范圍，表明極端氣候下滑坡風險高，穩(wěn)定性顯著降低，需要加強監(jiān)控和預(yù)防性減載、加固。2號滑坡為牽引式和推移式滑移的復(fù)合破壞模式，初期前緣滑移速度和位移較大，后緣結(jié)構(gòu)趨于穩(wěn)定。重點監(jiān)控前緣區(qū)域，并在滑坡初期采取加固措施以防進一步擴大。此外，白鶴坪1號滑坡造成的涌浪危險性預(yù)測則提示需建立防浪墻或其他防護設(shè)施，減輕對巫山縣居民區(qū)和基礎(chǔ)設(shè)施的影響。

7 結(jié) 論

（1） 白鶴坪崩滑體變形區(qū)可劃分為白鶴坪1號滑坡、白鶴坪2號滑坡、干井子滑坡、削方變形區(qū)（位于干井子滑坡后緣）。白鶴坪滑坡區(qū)域的穩(wěn)定性受多重因素影響，包括地下水活動、降雨、地形地貌及地質(zhì)構(gòu)造等。白鶴坪1號滑坡為推移式滑移破壞，白鶴坪2號滑坡為推移-牽引復(fù)合式滑移破壞，干井子滑坡為推移-牽引復(fù)合式破壞，后緣削方變形區(qū)為沿土體內(nèi)部圓弧滑動-推移復(fù)合式破壞。

（2） 通過對白鶴坪1號滑坡和白鶴坪2號滑坡進行數(shù)值模擬分析，揭示了這些滑坡在天然、前緣減載及暴雨工況下的動態(tài)變形特征及其對周邊環(huán)境的潛在影響。對于白鶴坪1號滑坡，模擬顯示前部水平位移顯著，尤其在暴雨工況下前緣減載導(dǎo)致位移量和分布范圍增加，暴露出極端氣候事件下的高風險。穩(wěn)定性系數(shù)變化表明結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性呈動態(tài)變化，需要持續(xù)監(jiān)控和防治。白鶴坪2號滑坡前緣牽引式滑坡為初期動態(tài)破壞表現(xiàn)，隨后后緣趨于穩(wěn)定，監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示前緣滑移速度和位移大，后緣結(jié)構(gòu)經(jīng)調(diào)整后穩(wěn)定。

（3） 白鶴坪1號滑坡入江引發(fā)的涌浪模擬結(jié)果表明，在不同水位條件下，涌浪高度和影響范圍均有顯著變化。特別是在145.00 m和162.00 m的靜水位工況下，涌浪可以達到極端高度，最大可能超過3.0 m，形成嚴重的紅色預(yù)警區(qū)域。

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（編輯：劉 媛）

Comprehensive analysis on formation mechanism and risks of Baiheping landslide in Three Gorges Reservoir area

CHEN Longgang，YANG Changming，XIE Jin，F(xiàn)AN Lianggang，PU Wen，LUO Rui

（208 Hydrogeology Engineering Geological Team，Chongqing Bureau of Geological Exploration，Chongqing 400700，China）

Abstract： The frequent occurrence of landslides and other geological hazards in the Three Gorges Reservoir area poses a significant threat to the safety of the Changjiang River navigation and local residents′ lives and properties.Therefore，in-depth researches into the causes and mechanisms of landslides and their impacts are essential.Taking the Baiheping landslide in the Three Gorges Reservoir area as a case study，multidisciplinary methods such as geological mapping，drilling，and topographical analysis，combined with field surveys，empirical analysis，in-situ and laboratory experiments，and numerical simulations，were employed to comprehensively analyze the formation mechanism of the Baiheping landslide and its potential impact on the Changjiang River navigation.The results indicate that：the No.1 landslide at Baiheping primarily exhibits a translational slip failure，while the No.2 landslide and the Ganjingzi landslide exhibit a combination of translational and tensile failures.Under extreme rainfall conditions，the No.1 landslide at Baiheping shows significant horizontal displacement at its front.The landslides sliding into the river may cause surges of up to 3 m，posing a serious threat to the safety of the navigation channel.These findings provide a scientific basis for landslide risk management and disaster mitigation.

Key words： landslide characteristics； formation mechanism； landslide-generated surge； risk assessment； Baiheping landslide； Three Gorges Reservoir area