某库岸边坡稳定性影响因素及边坡变形破裂机制分析

吴浩

【摘 要】本文以西部某库岸边坡为例对地震诱发滑坡的不稳定性影响因素进行分析，结果表明边坡在经历Ms6.1级和Ms5.8级地震后，边坡失稳进入活跃变形阶段，边坡危险性较高。边坡变形破坏模式为滑移-拉裂。

【关键词】滑坡；稳定性；地震；滑移-拉裂

0 引言

地震诱发边坡失稳破坏是一种常见的地震次生灾害。我国山区地形地貌条件复杂，且这些地区大部分位于地震高发区，存在许多地震诱发的地质灾害问题[1]，每一次强烈地震都会引发大面积的滑坡，给我国的社会经济、人民的生命财产带来巨大的损失。因此对地震诱发滑坡进行研究具有十分重要的意义。

1 滑坡区工程地质条件

库区位于盆地凹陷带东部的新生代隆起地区，测区上游发育呈NW向展布的短轴背斜，背斜两翼岩层产状基本对称，分别倾向上游与下游，一般倾角15°左右，在坝区变陡为25°左右。区内玉门组砾岩中断层较发育，以逆断层为主，规模均不大，充填物均为碎屑岩及糜棱岩，断裂面上擦痕明显，裂面光滑，断层带中充填物呈钙质胶结。断层多为压扭性，与河流近于正交。受构造运动影响，粉砂质粘土岩中NNW与NNE向陡倾角节理非常发育，结构面间距距10～15cm左右。区内新构造运动较为显著，根据《中国地震动参数区划图》（GBl8306—2001），可知该区地震动峰值加速度为0.15g，地震动反映谱特征周围期0.45s，相应地震基本烈度为Ⅶ度。

2 滑坡体概况

研究区滑坡体具有明显的滑坡边界，坡体后缘环状成群的拉裂缝和侧边冲沟为滑坡边界（见图1）。其中，1号滑坡体垂直高度76.5m，斜长159m，平均横向宽度135m。在坡体后缘带宽3～4m范围内存在4条拉裂缝，每条裂缝张开宽度3～5cm，最宽8cm，垂直位距1～2cm。2号滑坡体垂直高度85m，斜长230m，平均横向宽度215m。在坡体后缘带宽5m范围内拉裂缝，每条裂缝张开宽度5～8cm，最宽25cm，垂直位距3～5cm。

图1 右岸滑坡体全貌

3 边坡稳定性影响因素分析

震后两年观测期内1#滑坡体最大水平位移量8cm，最大垂直沉降量2cm；2#滑坡体最大水平位移量25cm，最大垂直沉降量5cm，其水平和垂直变形位移方向基本与滑坡走滑方向一致，局部因地形因素和存在次级滑面而方向略有分散。

3.1 较软弱基岩

库区较软弱基岩是边坡变形的重要内因之一。经第三系（N2）浅砖红色粉砂质粘土岩干燥状态下的单轴抗压强度为21.8～24.1MPa左右，饱和状态下仅2.0～2.3MPa左右，且具遇水崩解性，抗剪强度指标也较低。因此，即使在岩层倾角对边坡稳定有利（倾向坡里）的条件下，也会形成切层滑面，尤其在基岩风化带或构造破碎带等软弱结构面上容易形成滑面。

3.2 边坡高陡及高临空条件

库水长期浸泡临岸基岩，导致基岩抗压强度和抗剪强度降低，同时库水位波动时的动水压力等都导致边坡稳定性进一步恶化。根据调查、勘探，库水位以上的山体中虽无地下水活动，但大气降水仍通过覆盖层下渗至基岩体中，使滑带岩体软化，强度降低。

水库岸坡坡脚受水库浪蚀淘刷、浸泡，水位升降等作用影响，临岸松散的人工堆积物和块（夹砾）碎石土，逐渐涌向库底，引起岸边不断坍塌，造成坡脚处近20米的临空面条件。库水位以下土体处于饱状态，仅能维持自身稳定，不能为边坡的稳定提供抗滑支撑能力。库岸坍塌、坡脚高临空，导致坡脚处抗滑支撑能力丧失，使边坡原有稳定平衡条件被打破，引起边坡应力重分布，使岸坡向着不稳定的方向发展。

3.3 地震作用

地震是导致滑坡变形的触发因素，地震荷载累积效应作用使坡体中超静孔隙水压力的增大、有效应力的降低，从而降低土体的抗剪强度，触发效引发边坡中的软弱层触变软化，同时，地震惯性力的作用能够导致土压力增大，改变土体原有应力状态[2]。在地震横波作用下，坡体水平方向产生相对位移，并且相对位移的峰值响应随斜坡高度增加而增加，在地震纵波作用下能够使坡体在垂直方向产生不可逆体积变形。

震后出现的滑坡形迹与特征，预示着两个滑坡体己经进入活跃变形阶段，边坡危险性较高[3]，随着稳定条件的进一步恶化，将发生较大规模的滑坡，从而造成巨大的损失。

4 边坡变形破裂机制分析

在长期水动力作用下两滑坡前缘不断坍塌，形成高临空剪出口，使坡体前缘抗滑力丧失，导致坡体整体稳定性降低，在地震触发作用下坡体下部沿下伏软弱面（滑面）向临空方向滑移。坡体下部滑移导致坡体上部抗滑力降低同时坡体下部对坡体上部存在一定的拉应力，使坡体整体滑动，在后缘形成拉裂缝。结合边坡形态与基岩结构面组合分析，滑坡前缘不存在反弯段（即阻滑段），滑动面是近直线型。综上，两个滑坡的变形破裂机制为滑移-拉裂[4]。

5 结论与建议

在地震触发作用下坡体稳定性降低进入活跃期开始滑动，分析可知这两个滑坡的变形破坏模式为滑移-拉裂。

分析可知该水库右岸边坡不稳定，对水库工程造成潜在危害。滑动面与后缘拉裂缝相连通，降水不仅能使滑动面强度降低，还有可能使坡体中裂缝充水，进一步促进坡体变形的发展。因此，建议在坡体表面尤其是后缘做好地表水截排措施，预防地表水入渗使坡体滑动。同时，在坡体前缘应采取必要的支挡保护措施，防止坡脚处的进一步坍塌。

【参考文献】

（上接第312页）[1]鲍叶静，高孟潭，姜慧.地震诱发滑坡的概率分析[J].岩石力学与工程学报，2005（01）：66-70.

[2]侯超群，王晓谋，石恒俊.地震对边坡稳定性影响分析[J].路基工程，2008（06）：187-188.

[3]陈晓利，冉洪流，王明明.潜在地震滑坡危险区区划方法[J].地球物理学报，2012（04）：1269-1277.

[4]张倬元，王士天，王兰生，等.工程地質分析原理[M].北京：地质出版社，2009：287-288.

[责任编辑：许丽]