三峡库区水库复活型滑坡分类

肖诗荣，胡志宇，卢树盛，明成涛，陈德乾

（三峡大学三峡库区地质灾害教育部重点实验室，湖北宜昌 443002）

三峡库区水库复活型滑坡分类

肖诗荣，胡志宇，卢树盛，明成涛，陈德乾

（三峡大学三峡库区地质灾害教育部重点实验室，湖北宜昌 443002）

在综合分析了三峡库区水库滑坡的内外影响因素后，针对三峡库区2 000余处涉水滑坡、特别是针对其中大于100万m3的特大型滑坡，在统计分析的基础上，提出了基于物质组成和地质结构的三峡库区水库复活型滑坡分类方案，将滑坡分为黏黄土滑坡、碎屑堆积层滑坡以及岩质滑坡，并分析了各类滑坡的库水响应特征。针对库区蓄水以来变形（破坏）的151个特大型滑坡进行综合分析，提出了基于滑坡复活机理的三峡库区水库复活型滑坡分类方案，分为库水浮托型滑坡、动水压力型滑坡以及库水浸泡软化型滑坡。

三峡库区；复活型滑坡；滑坡分类；地质结构；机理分析

1 研究背景

水库型复活型滑坡地质模型的建立是对水库滑坡复活条件和规律的科学模式概括，能把握库水诱发滑坡的基本规律和主控因素，以模式类型方式宏观反映滑坡稳定势态、变形趋势及破坏方式，是力学模型、监测模型和预测模型的基础。一般来说，滑坡地质模型分类的目的是对滑坡作用的各种表象特征以及各种影响因素进行组合概括，以便扼要地反映滑坡作用的内在和外在规律。科学的滑坡分类不仅能深化对滑坡的认识，而且能指导其勘察、评价、预测和防治工作。

多年来已有多种滑坡分类问世，这是本文滑坡分类研究的基础和参考文献。物质组成分类将滑坡分为岩质滑坡与土质滑坡；典型的结构分类如刘广润（1992）在“长江三峡重大地质与地震问题研究”报告中所建立的斜坡结构类型划分模式，按结构面与坡面之间的关系，将岩层走向与斜坡走向平行的斜坡结构分为3大基本类型：顺倾仰倾坡、顺倾俯倾坡、逆倾坡；斜坡变形破坏机制分类最为代表性的是成都理工学院王兰生、张倬元教授［1］（1994），主要针对层状或含层状岩体组成的斜坡变形机制提出了5种基本组合模式：蠕滑－拉裂、滑移－压致拉裂、弯曲－拉裂、塑流－拉裂、滑移－弯曲，这充分表明了斜坡演化中内部应力状态的调整轨迹、途径和现象，表征直观；按斜坡岩土体运动特征的典型分类是Varnes［2］（1978）将斜坡移动类型分为崩塌、倾倒、滑动、侧向扩展、流动和复合移动；中国地质大学晏同珍教授等［3－4］（1994，2000）以滑坡发生的初始条件、根本原因及滑动方式表象为基础，概括了9种滑动机理类型：流变倾覆滑坡、应力释放平移滑坡、震动崩落或液化滑坡、潜蚀陷落滑坡、地化悬浮－下陷滑坡、高势能飞越滑坡、孔隙水压浮动滑坡、切蚀－加载滑坡、巨型高速远程滑坡。这是一种多因素的混合分类。崔政权等［5］（1999）根据地质条件的综合分析并借鉴近代变形，失稳的崩、滑体的变形，失稳条件与主诱发因素将三峡库区斜坡变形失稳实例概括为8种类型：新滩型、鸡扒子型、黄腊石型、解体型与局部性浅层失稳型、小周场型、豆芽棚型、沙河小学型、宋家湾型；此外，还有许多不同目的、不同类型的滑坡分类方法，如柳侃、吴钦文［6］（2003）的区域滑坡分类，孙英勋［7］（2006）、戴敬儒等［8］（2005）、谢宝堂［9］（2007）等的工程治理分类。

刘广润等［10－11］（2002）建立了三峡库区滑坡综合分类体系，该分类体系将滑坡体按类、型、式、性或期进行分类，其中滑体组构按“类”进行分类，动力成因按“型”进行分类，变形运动特征按“式”进行分类，发育阶段按“性”或“期”进行分类，采用该滑坡分类体系进行分类，可以对滑坡有一个基本和全面的认识，但是该类型较繁琐，实用性不强。

笔者在三峡库区地质灾害防治工程实践以及前人研究基础上，针对三峡库区2 000余处涉水滑坡、特别是针对其中大于100万m3的特大型滑坡以及库区蓄水以来发生的变形（破坏）的151个特大型滑坡，在分析滑坡主控因素和滑坡复活机理的基础上，提出了三峡库区水库复活型滑坡的地质结构分类方案及诱发机理分类方案。

2 三峡库区水库滑坡主要影响因素分析

滑坡的内因和外因是滑坡发生发展的基础和动力，分析滑坡的影响因素特别是主控因素是滑坡分类的基础和前提条件。

2．1 滑坡与岩组的关系

黄陵背斜的轴部及西翼的前震旦系变质岩、震旦系砂岩灰岩、寒武－奥陶系灰岩页岩组成坝址及库首段稳定坡岸，除在寒武系天河板组灰岩、白云岩构成的顺层坡－野猫面发生一处崩塌外，未见其他大规模坡岸变形。

三峡库区滑坡对地层的敏感性分析研究表明（见图1），共有14种地层与滑坡以及库岸破坏相关，其中T2b，J2s，J2xs，J3s，J2p 5种地层对滑坡的贡献率高，是库岸破坏的主要发育地层。

图1 易滑地层分布图Fig．1 Distribution of strata prone to sliding

统计表明，侏罗系中统沙溪庙组（J2s，J2xs，砂岩泥岩互层）占滑坡总数的36%，三叠系中统巴东组（T2b2，T2b3，黏土岩砂岩互层，泥灰岩）占滑坡总数的26%，侏罗系上统（J3s，J3p，砂岩泥岩互层含煤线）占滑坡总数的16%。

位于库区中后段的侏罗系是库区岩性较软弱，强度较低的地层。大规模顺层滑坡是该类地层的典型破坏形式。易滑地层是产生滑坡的主要物质基础。

2．2 滑坡与软弱夹层的关系

统计结果表明，约90%的崩塌、滑坡发育在具软弱夹层的侏罗系与三叠系中上统层状岩层中。由古生界志留系至二叠系碳酸盐岩为主要地层组成的岸坡，当其层间或底部有软弱层时，也易发生大、中型崩塌和滑坡。当其底部或层间无软弱夹层时，崩塌、滑坡少见。

与岸坡破坏相关的软弱夹层主要有高阶地灰白色黏土层；侏罗系砂泥岩互层中的泥岩层（J1—J3）；三叠系须家河组的页岩夹煤层；巴东组（T2b）泥灰岩，砂岩夹泥岩；二叠系碳质页岩夹煤层；志留系页岩等。这些软硬相间的边坡是库区较不稳定的边坡，常形成规模较大的滑坡。根据巴东新城区勘察资料，库岸斜坡T2b3岩体内发育有13层贯通的软弱带，软弱带表现为富含泥质、结构破碎的泥质软弱夹层、构造碎裂岩、溶蚀改造带和软岩软弱带，因此，发育有10多个1 000万m3以上的大型滑坡，如黄土坡滑坡、赵树岭滑坡等。

易滑地层中软弱夹层是滑坡形成和发展的控制因素。

2．3 滑坡与水库蓄水关系

许多学者对水库诱发滑坡作了较深入的研究，水库蓄水对滑坡的诱发作用已得到普遍的认同。

水库蓄水后，随着水位的上升，周围的地下水位也随之上升，使地下水和库水共同作用于岩土体介质中和岸坡表面，对岩土体产生物理、化学和力学的作用。物理作用主要是软化和泥化岩土体中断层带物质和软弱夹层物质，从而使岩土体的强度降低；化学作用主要是通过水岩土体离子交换、溶解、水化等作用来改变岩土体的结构而降低其强度；力学作用主要通过孔隙静水压力和孔隙动水压力改变水对岩土体的作用，孔隙静水压力减小岩土体中法向应力而降低岩土体强度，孔隙动水压力对岩土体产生推力而降低岸坡的稳定系数。水库蓄水后，岸坡土体饱和度增加，基质吸力降低至消失，土体强度降低，从而诱发岸坡失稳。

2003年库区蓄水以来，历经库水位135，156，172，175 m等蓄水阶段，蓄水或与降雨联合作用诱发滑坡变形151个，其中，2003年7月13日秭归县沙镇溪青干河的千将坪滑坡在135 m水位蓄水1个月后整体高速下滑。

水库蓄水及运行成为三峡库区涉水滑坡的主要和重要诱发因素。

2．4 滑坡与降雨关系

在三峡水库蓄水以前，地下水补给来源主要是降雨。三峡库区是多暴雨的地区，历史上曾经发生过著名的“35·7”（1935年7月）大暴雨和“82·7”（1982年7月）暴雨，“82·7”暴雨由3次强暴雨过程组成，使库区发生大量滑坡。

三峡库区秭归—巴东、云阳—万州等库段处于降雨和暴雨中心，滑坡最为发育。

以重点地段降雨与滑坡的关系为样本，郭希哲等［12］研究总结出：连续降雨大于或等于3 d，雨量为270～300 mm，可诱发小型基岩滑坡；连续降雨大于或等于2 d，雨量为280～300 mm，可使大型以下老滑坡残体复活；连续降雨大于或等于6 d，雨量为480～510 mm，可诱发大中型基岩滑坡。西部地区诱发砂岩、泥岩滑坡的临界暴雨强度为200 mm／d。

三峡水库蓄水后，库区涉水滑坡的变形与破坏仍与降雨和暴雨有极大的关系，几乎所有涉水滑坡的变形都伴随有不同程度的降雨，部分典型水库诱发滑坡如秭归县千将坪滑坡和云阳县凉水井滑坡在滑坡变形破坏前均伴随有久雨；而部分涉水滑坡的变形破坏可以判断明显是由暴雨主导诱发的，如奉节县曾家棚滑坡。

3 三峡库区水库滑坡地质结构分类

3．1 分类方案

滑坡的物质组成和地质结构是滑坡的形成基础和主控要素，虽然滑坡地质结构分类已使用多年，但它简单、明了，应用方便，突出滑坡的主控地质结构，是地质学家和工程师们耳熟能详的一种分类方法，所以，在三峡库区岸坡地质结构分析研究的基础上，提出了具有三峡库区特色的三峡库区水库滑坡地质结构分类方案。具体分类方案见图2。

图2 三峡库区水库滑坡地质结构分类Fig．2 C lassification of the geological structure of landslides in Three Gorges Reservoir area

本次统计样本资料来源于三峡库区前缘高程低于175 m的库区涉水滑坡，总计486个滑坡。其中堆积层滑坡115个，占总量的24%；顺层岩质滑坡199个，占总量的40%；切层岩质滑坡18个，占总量的4%，近水平地层滑坡105个，占总量的22%；黏黄土滑坡49个，占总量的10%。从以上统计结果可以看出，库水顺层岩质滑坡最为发育，切层岩质发育差。其中近水平地层滑坡主要集中在库区万州一带，黏黄土滑坡主要集中在巫山一带，表现出明显的地域差异性，详见三峡库区大于100万m3滑坡统计结果图（图3）。

图3 三峡库区大于100×104m3滑坡地质结构分类Fig．3 Classification of the geological structure of landslides larger than 100×104m3in Three Gorges Reservoir area

3．2 各类滑坡概况及库水响应特征

3．2．1 平缓层状滑坡

平缓层状滑坡是指岩层倾角小于10°的滑坡，近乎水平。三峡库区万州段此类滑坡极其发育，现在对于万州区滑坡与堆积体成因主要有2种截然不同的认识：一种认为万州区滑坡主要为沿水平面滑坡的基岩滑坡；另一种认为万州区滑坡主要为松散堆积体滑动。目前，近水平地层滑坡的诱发机理有强降雨推移说和滑带敏感土膨胀作用说。一般情况，在库水作用下，近水平地层滑坡主要表现为前缘库岸坍塌。但在强降雨推移或滑带敏感土膨胀作用下，滑坡可能被诱发。

这类岸坡相对集中，分布在万州、石宝寨—忠县一带，由侏罗系砂岩、泥岩组成，其稳定状况主要取决于泥岩的性状及其与砂岩接触面的抗滑性能和坡性特征。边坡破坏机理模式有塑流破坏、剪切破坏和平推滑移类型，暴雨是促进其失稳的重要因素。一般情况下，以泥岩类软化塑流引起的缓慢变形破坏为主，均发生在风化卸荷带范围内，但在陡坡附近可因下伏岩石风化、冲刷或人工开挖引起小规模崩塌或滑坡。平推式滑坡应具备地形三面临空、后缘有利于汇水和一定的临界降雨强度等条件。典型平缓层状滑坡有万州和平广场滑坡、关塘口滑坡、安乐寺滑坡、塘家村1＃滑坡、大地坪滑坡。

三峡水库蓄水运行以来，库区近水平层状滑坡基本稳定，未见明显变形破坏。

3．2．2 顺层岩质滑坡

顺层岩质滑坡是指坡面走向和倾向与岩层走向和倾向一致或接近一致的层状结构岩体斜坡。顺层岩质边坡最主要的结构面是层面和软弱夹层或层间错动面，顺层滑坡多以此为滑面（带）。

三峡库区巨型、大型崩滑体中，基岩顺层滑坡数量百分比为64%。这些基岩顺层滑坡绝大部分发育在侏罗系砂泥岩层、三叠系巴东组泥岩、泥灰岩、粉砂岩互层的层状碎屑岩组中。

这类滑坡最典型者位于奉节—云阳兴隆滩之间，滑坡较发育。其稳定状况主要取决于软弱（层）面产状。砂岩、泥岩接触面是最易发生滑动的面。顺层滑坡特别是下凹型顺层滑坡规模大，滑带埋藏深，在库水作用下，可出现突发、高速滑坡。典型顺向层状滑坡有千将坪滑坡、范家坪滑坡、白水河滑坡、木鱼包滑坡、百换坪滑坡、藕塘滑坡、凉水井滑坡、云阳西城滑坡等。

三峡水库蓄水运行以来，部分顺层岩质滑坡变形破坏失稳，如千将坪滑坡2003年7月失稳破坏，白水河滑坡、凉水井滑坡等均有严重变形。

3．2．3 切层岩质滑坡

切层岩质滑坡是指发生在切层岸坡，由于近顺岸坡的切层结构面作为滑带控制，在重力作用下形成的岩质滑坡；或是切层岸坡岩体受重力作用蠕变弯曲（点头哈腰）经弯曲—剪切—滑移，即以次生结构面（重力弯曲剪切形成）作为滑带的岩质滑坡。在库水作用下，其变形破坏方式介于顺层岩质滑坡与堆积层滑坡之间。但多以蠕变慢速解体的变形破坏方式，少数埋藏深、规模大的切层岩质滑坡亦形成高速滑坡。

这类滑坡基本以奉节安坪镇为界，以下库段的此类滑坡主要由三叠系巴东组砂岩、泥岩夹碳酸盐岩组成，以上库段此类滑坡主要由侏罗系砂岩、泥岩组成，一般稳定性较好。典型反向层状滑坡有流来观滑坡、黄蜡石滑坡、关庙沱滑坡、卧沙溪滑坡。

三峡水库蓄水运行以来，部分切层岩质滑坡变形，如黄蜡石滑坡、卧沙溪滑坡。

3．2．4 碎屑堆积层滑坡

碎屑堆积层滑坡是指发生在第四系及近代松散堆积层的一类滑坡，碎屑粒径大于2 mm，它分布广、规模大、突发性强、危害性严重且具有很多与岩体滑坡不同的特点，在库区滑坡发育比例相当大。由于这类边坡物质结构构成的特殊性，决定了降雨及地下水的作用常常是导致失稳的最主要的动因。在库水作用下，堆积层滑坡变形破坏方式主要是牵引式解体、慢速滑移。

碎屑堆积层滑坡主要发生于崩坡堆积或基岩老滑坡堆积斜坡。崩坡堆积多因累积加载而导致滑坡，如新滩滑坡；基岩老滑坡堆积在一定条件下可能整体或局部复活形成新的滑坡，如鲤鱼沱滑坡属暴雨诱发型，八字门滑坡属浸没诱发型。典型堆积层滑坡有巫山的向家湾滑坡、新滩滑坡、树坪滑坡、卡子湾滑坡、白家包滑坡。

三峡水库蓄水运行以来，小规模的碎屑堆积体滑坡或库岸发生变形破坏的频率最高，库水诱发变形的大于100万m3碎屑堆积体滑坡有树坪滑坡、卡子湾滑坡、白家包滑坡等。

3．2．5 黏黄土滑坡

三峡库区巫山新县城区分布的“巫山黄土”的成因在工程界存在多种观点，有“水成说”和“风成说”。“巫山黄土”分布于多级平台部位，常被视为阶地堆积物，但无二元结构。“巫山黄土”按物质组成分为2类：第1类为黄土，即通常所说的“巫山黄土”；第2类为黄土状粉质黏土。“巫山黄土”形成时代为晚更新世。巫山黄土滑坡具有群集出现的特点。第1类集中分布，分布区和大宁河、长江漫滩及Ⅰ级阶地主要堆积物分布一致，只是高程略高，主要分布于高程150～280 m区的台地前缘与缓坡地带，从高程上可分为3级台地，分别为1，2，3级洪积台地；第2类零星分布，分布平面位置、高程规律性不强，零星分布在低凹、洼地、陡缓坡接合部，如麦沱、上西坪、二坪子、翠屏、苟家坪等处均有分布，一般厚度不大。

受库水影响而浸水失陷，坡脚失稳，常见于高阶地前缘斜坡局部圆弧滑塌或黄土层沿下伏岩层而整体滑动。典型黏黄土滑坡有巫山的桂花移民新村滑坡和老鼠错滑坡。

三峡水库蓄水运行以来，黏黄土滑坡未见明显变形破坏。

4 基于水库诱发机理的水库滑坡分类

4．1 分类方案

滑坡的内、外因素作用原理及导致滑坡变形破坏的作用方式就是滑坡的变形破坏机理，不同类型的滑坡其变形破坏机理完全不一样，而相同类型的滑坡其变形破坏机理和变形破坏过程是基本相同甚至高度一致，如意大利瓦伊昂滑坡、湖南柘溪滑坡和三峡库区千将坪滑坡就是十分相似的一类滑坡［12］，其滑动机理为库水浮托和软化作用诱发滑坡，都是在水库初期蓄水上升浸泡约30 d后高速下滑。以滑坡机理分类，能突出滑坡的诱发因素、主控结构及其作用方式或滑坡变形破坏方式。

自2003年蓄水以来，三峡库水或库水降雨耦合共诱发151个滑坡。统计分析及机理分析表明，按照诱发机理，上述151个滑坡大致可分为3类（见图4）：①库水浮托型；②动水压力型；③库水软化型。

库水诱发机理较为复杂，上述机理分类较为单一，往往一个滑坡的发生是多个单项机理的组合，如软化和浮托是千将坪滑坡2大作用机理，对于哪一种机理为主，现在学术界还颇有争论，还有待进一步的实验和理论研究。这就是为什么滑坡的机理分类一致研究不多和成果较少的原因。

4．2 各类滑坡基本特征

4．2．1 库水浮托型

库水浮托型这类滑坡滑体透水性弱，滑坡（带）呈上陡下缓靠椅状，以岩质滑坡为主。滑坡的变形破坏主要发生在水库蓄水初期或水库骤升时期，库水在滑坡阻滑段的浮托作用是滑坡变形破坏的主要因素。三峡库区的千将坪滑坡（见图5）、藕塘滑坡以及凉水井滑坡就是这类典型滑坡。

图4 三峡库区水库滑坡诱发机理分类Fig．4 Classification of mechanism triggering landslides in Three Gorges Reservoir area

图5 千将坪滑坡缓倾部分库水浮托失稳模式Fig．5 M ode of instability caused by reservoir water floating of the Qianjiangping landslide

4．2．2 动水压力型

这类滑坡滑体多为孔隙介质，透水性微弱，以土质为主，孔隙水难以消散。滑坡的变形破坏往往发生在库水骤降时，滑体孔隙水的消散滞后于库水的消落，形成滑体或局部滑体的动水压力，见图6，图中Tw为动水压力。三峡库区的树坪滑坡就属这类滑坡。

图6 动水压力型滑坡失稳模式Fig．6 M ode of instability caused by groundwater pushing

4．2．3 库水浸泡软化型

这类滑坡滑带含有伊利石、蒙脱石等遇水易膨胀软化的黏土矿物，浸泡后，滑带土易软化，力学强度（c，ø）大幅度降低，导致滑坡启动失稳。意大利瓦伊昂滑坡、三峡库区千将坪滑坡就是这类典型滑坡，而且都是在蓄水浸泡30 d后滑坡启动高速失稳。据E．Senmenz的研究［14］，意大利瓦伊昂滑坡滑带库水浸泡后的残余摩擦角仅为8°～10°。研究表明［15］：千将坪滑坡前缘切层滑带部分的泥岩经库水饱和软化后的c值仅为天然状态时的1／10，如此大的峰残差值是诱发千将坪滑坡快速启动和高速滑动的主要原因。

5 结 语

滑坡的发生、发展乃至破坏消亡，总是在内因和外因2个方面的作用下遵循一定的机理进行和完成的。滑坡的物质组成、地质结构和地形地貌就是滑坡发生发展的内在基因，其中物质组成和地质结构尤其重要，所以基于滑坡物质组成和地质结构的滑坡分类是必要和首选的。

三峡库区有数千个滑坡，包含各种成因和各种机理的滑坡类型，无疑库水和降雨是库区水库滑坡的主要诱发因素，滑坡的诱发机理无疑是与水的作用密切相关。但是水库滑坡的机理是十分复杂的，目前三峡水库才进入正常蓄水运行3 a，随着三峡水库的继续运行，将可能出现新的滑坡类型和新的滑坡机理，三峡库区的水库滑坡机理分类必将进一步丰富和完善。

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（编辑：姜小兰）

Classification of Reservoir-Triggered Landslides in Three Gorges Reservoir Area

XIAO Shi-rong，HU Zhi-yu，LU Shu-sheng，MING Cheng-tao，CHEN De-qian
（Key Laboratory of Geological Hazards on Three Gorges Reservoir Area under Ministry of Education，China Three Gorges University，Yichang 443002，China）

On the basis of analyzing the external and internal influential factors of landslides in the Three Gorges Reservoir area，we put forward two classification schemes for the landslides triggered by reservoir．First，by statistical analysis and mechanical analysis on over 2000 landslides in the Three Gorges Reservoir area，especially the landslides larger than 1million m3，we classified the landslides into clayey loess landslide，debris landslide，and rockslide in terms ofmaterial composition and geological structure．We also analyzed the deformation characteristics responding to reservoir water storage for each category．The second classification scheme is based on landslide mechanism triggered by reservoir．By comprehensive analysis on 151 landslides deformed or collapsed since the impoundment of reservoir，we classified the landslides into three categorieswhich are respectively caused by reservoir water floating，ground water pushing and reservoir water softening．

Three Gorges Reservoir area；reservoir-triggered landslides；landslide classification；geological structure；mechanism analysis

P642．2

A

1001－5485（2013）11－0039－06

10．3969／j．issn．1001－5485．2013．11．009

2013－05－23；

2013－07－23

国家自然科学基金资助项目（41272310）

肖诗荣（1963－），男，湖北监利人，副教授，主要从事地质工程教学、科研、生产工作，（电话）0717－6392634（电子信箱）xsr655＠yahoo．com．cn。

胡志宇（1978－），男，湖北宜都人，讲师，主要从事地质工程的科研工作，（电话）13477100666（电子信箱）7588867＠qq．com。