三峡库区某变倾角顺层滑坡形成演化过程及其稳定性

张青宇，沈军辉，陈汶志

(1.成都勘测设计研究院有限公司，成都 610072；2.成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室，成都 610059；3.武警水电第九支队，成都 611130)

三峡库区某变倾角顺层滑坡形成演化过程及其稳定性

张青宇1，沈军辉2，陈汶志3

(1.成都勘测设计研究院有限公司，成都 610072；2.成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室，成都 610059；3.武警水电第九支队，成都 611130)

倾角顺层岸坡是在三峡库区内广泛分布，常发育大中型滑坡。在调查分析区内某变倾角滑坡特征的基础上，将其形成演化过程分为原始阶段、滑移阶段、弯曲阶段和剪出阶段。并用Geo-slope软件计算其稳定性。结果为该滑坡在145m工况与156m工况下基本稳定，在175m工况下欠稳定。

变倾角；顺层滑坡；形成演化；稳定性

顺层岸坡是在三峡库区内广泛分布、常发育大中型滑坡的一类岸坡，特别是三峡库区蓄水以来，发生顺层滑坡的概率大大增加。水库边坡滑坡既有一般山地滑坡的共性，又有其特殊的一面，其特殊性在于变形破坏与库水位有很大的关系[1-6]。通过对三峡库区某变倾角顺层滑坡的形成演化过程进行研究及稳定性进行分析，不仅有工程实用价值，而且具有重要的社会意义和理论意义。

1 滑坡概况

1.1 滑坡基本特征

该滑坡位于云阳县复兴镇下游，长江左岸[7]。该处长江走向为S45°E，斜坡总体坡度约20°，长江库水位最高高程175 m(图1)。

滑坡平面上呈扇形，前缘至长江，后缘至高程380 m，左右侧均有浅沟发育。滑坡沿江长约650 m，顺坡长约800 m，坡体总面积约4.8×105m2；坡体前缘高程约为140 m，后缘高程约为380 m，相对高差240 m。滑坡以坡体上的公路(高程210 m)为界，公路以下的坡体较平缓，坡度约10°左右，且建有学校与钢铁垃圾场；公路以上至滑坡后缘坡体较陡，约30°左右，且建有一个木材公司。

图1 滑坡平面图Fig.1 Landslide plan

滑坡潜在滑体发育于上侏罗统遂宁组(J3s)，岩性为紫红色中厚-薄层砂岩与泥岩互层。岩层基岩产状为143°∠8°～20°，岩层走向与长江流向基本一致，滑坡为一顺向坡(图2)。坡体内砂岩发育有两组节理 ，节理一： 325°∠ 68°，间距约0.5 m；节理二：50°∠81°，间距约1.5 m。

图2 滑坡地质剖面图Fig.2 Geological profile of the landslide

该滑坡前缘岩层产状为143°∠8°，中后缘岩层产状为143°∠20°，为上陡下缓的顺向坡，在公路下方可见岩层的变化(图3)。

图3 潜在滑坡岩层转变部位Fig.3 Stratum change of the potential landslide

1.2 滑坡变形特征

滑坡前缘平缓岩层内的岩层已经发生弯曲现象，呈波浪状(图4)，且学校楼房发生多处裂缝，形成危房，学生已经全部撤出。滑坡中后缘的木材公司道路已发生拉裂缝，且公司厂房内出露的岩层可见架空现象(图5)。

图4 潜在滑坡前缘岩层弯曲情况Fig.4 Stratum bending of the front of the potential landslide

图5 潜在滑坡中后缘岩层架空现象Fig.5 Overhead phenomenon of the middle and back strata of the potential landslide

2 滑坡形成演化过程研究

该滑坡为上陡下缓的“椅状”顺向坡，坡体岩性为不等厚的泥岩与砂岩互层组成，泥岩单层厚度20～40 cm，砂岩单层厚度10～20 cm，属于软硬相间的顺向坡。结合滑坡所处的环境条件、岩体结构特征及其变形情况综合分析，该滑坡的形成演化过程可分为如下4个阶段：

(1) 原始阶段

根据调查，云阳县境内发育一系列向斜构造，三峡库区云阳段沿着向斜核部穿过，发育很多处上陡下缓的“椅状”变倾角顺层岸坡。该滑坡原始阶段由于三峡水位较低，人为活动较少，岩体较新鲜，抗滑段岩层倾角较缓、厚度较大，滑坡处于稳定状态(图6)。

图6 原始阶段Fig.6 Early stage

(2) 滑移阶段

随着坡体上修建木材公司与道路，坡体上的外荷载增加，同时，由于修建木材公司，对坡体后缘岩体进行了破坏，又没有采取防治措施，易于雨水的汇集与渗透，致使坡体增加外荷载、坡体内部产生对坡体不利的力学作用，如水压力，同时易导致泥岩岩体软化，粘聚力降低。总之，坡体在自身重力、外荷载、不利力学作用及岩体软化等因素的综合作用下，后缘倾角较陡岩层发生顺层滑移变形(图7)。

在此阶段，泥岩岩体结构开始发生变化，滑移部位岩体虽然在物理性质上仍属于原岩，但是结构已经发生变化，同时伴随着拉裂缝的产生。

图7 滑移阶段Fig.7 Slip stage

(3) 弯曲阶段

当滑移变形传递到岩层倾角变化部位时，倾角较小部位的岩体由于抗滑力较大，岩性较软的泥岩岩层发生弯曲、揉皱，岩性较硬的砂岩在弯曲过程中产生裂隙，并且长期发展，岩层倾角较陡的部位的岩体继续滑移，坡体前缘段上的学校楼房因坡体变形而产生裂缝，成为危楼(图8)。

由于滑移阶段与弯曲阶段坡体变形比较缓慢，这种坡体表面上看似处于“稳定”状态，但事实上已发生强烈变形。

图8 弯曲阶段Fig.8 Bending stage

(4) 剪出阶段

当滑移阶段与弯曲阶段持续进行到一定程度，岩层下滑力大于等于抗滑力时，在某种因素的刺激下，坡体就可能迅速失稳，后缘顺岩层下滑，前缘切层剪出。目前在库水位升高的情况下，该滑坡已经处于蠕滑阶段(图9)。

图9 剪出阶段Fig.9 Cutting stage

从滑坡形成演化过程可知：该滑坡的形成机制为滑移-弯曲-剪出型[8]。其中滑移阶段与弯曲阶段是一个缓慢的过程，是顺层岸坡形成滑坡的渐变期，而剪出阶段是形成滑坡的最后阶段，也是形成滑坡的突变期。

3 滑坡稳定性分析

该滑坡前缘直抵长江，三峡库区库水位的变化直接导致岸坡地下水位的变化，对滑坡的稳定性造成极大的威胁。因此， 针对三峡库区库水位变化规律，采取以下几种不同的工况进行计算：

工况一：库水位145 m(模拟初始条件)；

工况二：库水位156 m；

工况三：库水位175 m。

计算参数的选取对计算结果至关重要，该滑坡计算参数的选取是通过岩土体试验、工程类比及反演等综合确定。

Geo-Slope/W程序中采用的滑坡稳定性计算方法是极限平衡法，分别采用了ordinary法、Bishop法、M-P法三种方法计算滑坡的稳定性，计算剖面采用主剖面(图2)，计算结果见表1和图10。

表1 潜在滑坡稳定性计算结果

从图10可以看出，随着库水位的升高，滑坡的稳定性逐渐降低，稳定性系数由1.105下降到1.032，下降幅度达到了6.6%，说明库水位的升高对该滑坡影响很大。由此推测：随库水位增高，滑坡的变形破坏过程可能加快。

4 结论

(1) 该变倾角顺层滑坡的形成演化有别于平直的顺层滑坡，其形成演化过程更为复杂。

图10 静水位工况下滑坡稳定性系数变化图

Fig.10 Change of stability coefficients under the condition of static level

(2) 该滑坡形成演化过程可分为4个阶段：原始阶段、滑移阶段、弯曲阶段、剪出阶段，因此该滑坡的形成机制为滑移-弯曲-剪出型。目前该滑坡处于弯曲阶段向剪出阶段过渡期间。

(3) 该滑坡在目前处于蠕滑阶段，应对该滑坡予以足够的重视。

[1] 朱冬林，任光明，聂德新，等.库水位变化下对水库滑坡稳定性影响的预测 [J].水文地质工程地质，2002,29(3)：6-9.

[2] A.J.Hendron , F.D.Patton. The Vajont Slide:A geotechnical based on new geologic observations of the failure surface[J].Engineering Geology，1987,(24):445-474.

[3] 金仁祥，刘汉超.麻柳嘴滑坡成因机制分析[J].地质灾害与环境保护，2001,12(2)：4-11.

[4] 肖诗荣，刘德富，胡志宇.世界三大典型水库型顺层岩质滑坡工程地质比较研究[J].工程地质学报，2010,18(1)：52-59.

[5] 穆鹏.水对滑坡的影响机理分析 [J].中国西部科技，2010, 225(28)：3-36.

[6] 中村浩之.论水库滑坡 [J].水土保持学报，1990, 10(1):53-64.

[7] 张青宇. 三峡库区典型顺层岸坡变形破坏机制及稳定性研究[D].成都：成都理工大学，2011.

[8] 张倬元，王士天，王兰生，等.工程地质学分析原理[M].北京:地质出版社，1994.

EVOLUTION AND STABILITY OF THE STRATUM-PARALLELED LANDSLIDE WITH VARIABLE DIP ANGLES ON THE THREE GORGES RESERVOIR

ZHANG Qing-yu1,SHEN Jun-hui2,CHEN Wen-zhi3

(1.Chengdu Hydropower Survey and Design Institute of Hydrochina, Chengdu 610072,China;2.State Key Laboratory of geo-hazard prevention and environmental geology,Chengdu University, Chengdu 610059,China;3.The Ninth Hydropower Detachment of China Armed Police Force, Chengdu 611130,China)

Bedding slopes of variable inclination are widely distributed in the Three Gorges Reservoir area, with large or medium sized landslides occurring often. The evolution process of one such landslide is divided into early phase, slip phase, bending stage and cut stage. And its stability is calculated with the use of the Geo-slope software. The calculations show it is stable under the condition of 145m and 156m, less stable under the condition of 175 m.

variable inclination; bedding landslide; formation and evolution; stability

1006-4362(2014)01-0094-04

2013-08-20 改回日期： 2013-11-22

P642.22;TU457

A

张青宇(1982- )，男，吉林省双辽市人，硕士，从事水电站工程地质勘测工作。