重庆瀼渡场北崩滑体变形特征及成因分析

高伊航，刘之葵，唐克静，高幼龙

(1.桂林理工大学土木与建筑工程学院，广西桂林 541000;2.中国地质调查局水文地质环境地质调查中心，河北保定 071051)

三峡库区横跨川鄂褶皱带中段和川东弧形褶皱带东段［1］，是滑坡灾害的易发区和重灾区［2］。重庆瀼渡场北崩滑体为国家重大工程专项——三峡库区地质灾害监测预警工程之二期专业监测项目［3～4］。研究该崩滑体的特征及成因，对于保护库区居民生命财产安全和保证库区航道安全运营具有重要意义［5］。

1 崩滑区基本地质特征

瀼渡场北崩滑体地处川东褶皱束万县复向斜的轴部及两翼，北临铁峰山背斜，南临方斗山背斜及龙驹坝背斜，褶皱走向北东，褶皱形态为梳状高背斜和宽阔平缓向斜相间，构造为隔挡式。地貌形态主要为条状山，地形坡度一般在30°～40°。出露地层主要为侏罗系中统沙溪庙组以及不同成因类型的第四系松散堆积层。

瀼渡场北崩滑体发育于侏罗系中统沙溪庙组紫红色砂岩夹泥岩组成的平缓逆向斜坡中，组成滑体的紫红色泥岩和砂岩富含伊利石、蒙脱石等成分，整体强度低，吸水崩解性和抗风化能力较差，只要受力条件稍有改变，其强度会迅速变软。崩滑体前缘直接接受长江的冲刷和侵蚀，后缘为砂岩陡崖。该滑坡平面呈带状南北东向展布(图1)，剖面形态为凹形(图2)。滑体呈中缓坡，分布高程165～340m，纵长约210m，前缘宽1200m，滑体平均厚度约15m，面积近25.6×104m2，体积约380×104m3。滑体主要由松散的崩塌堆积物质组成，由上至下分别为含碎块石粉质粘土、砂质泥岩、含碎石、角砾粉质粘土，透水性好。滑带为滑体上部第四系崩塌堆积层与下部基岩的接触面，倾向160°，倾角20°。滑床为侏罗系中统沙溪庙组(J2s)紫红色砂岩及泥岩，岩层产状 320°∠15°。

崩滑区地表水系为长江水，淹没滑坡至135m，最高水位受三峡水库蓄水控制。地下水主要由大气降水补给，顺斜坡向长江排泄。地下水类型主要为松散岩类孔隙水及基岩风化裂隙水。

图1 瀼渡场北崩滑体监测系统平面布置图Fig．1 Northern Rangduchang landslide monitoring system layout plan

图2 瀼渡场北崩滑体I—I’剖面图Fig．2 Cross section of the Northern Rangduchang landslide

2 崩滑体监测变形特征

2．1 监测方案

瀼渡场崩滑体受降雨及库水位变化影响于2007年7月、2009年5月至8月、2010年8月至9月、2012年4～5月发生较大变形，显示出周期性变形的特点。崩滑体具有地表及深部变形的特征，由此在崩滑体两条纵剖面沿主滑线Ι-Ι’、Ⅱ-Ⅱ’布设深部位移监测钻孔4 个，分别为 WZ-101、WZ-102、WZ-103、WZ-104，基本情况见表1，在孔口设立GPS地表位移监测点4个，分别为 WZ-101、WZ-102、WZ-103、WZ-104，GPS 监测基准点2个，分别为WZ-001、WZ-002，形成2纵2横4条监测剖面(图1)。

表1 渡场北崩滑体钻孔监测基本情况统计Table 1 Statistics of monitoring drilling

2．2 宏观变形特征

该滑坡自1982年初次出现变形以来，历年来均在发生变形。1992年由持续强降雨引发的坡体变形致使地面出现裂缝，多处居民住房变形开裂，此后每年均有一定的变形;2003年6月，三峡水库135m蓄水后变形加剧;2007年7～9月，崩滑体前缘出现房屋集中开裂、池塘漏水等变形迹象。2012年4～5月，崩滑体产生较大变形，滑体前缘出现多条拉张裂隙，连续性较差。

2．3 地表位移监测分析

瀼渡场北崩滑体东侧下部纵剖面上的WZ-101监测点变形呈明显的阶跃式(图3)，表明影响因素具有周期性变化规律，与持续强降雨和库水位变化密切相关，水平累积位移量为429.4mm，其中2007年7月、2009年6月、2010年9月和2012年5月其地表位移速率 分 别 为 每 月 18.9mm、21.3mm、34.9mm、64.65mm。崩滑体东侧上部的WZ-102监测点变形趋势十分明显，水平累积位移达275.6mm。WZ-103监测点仅在2012年4～5月发生较大变形，其余时间均处于缓慢变形状态，水平累积位移量为87.8mm。

图3 瀼渡场北崩滑体水平方向累积位移-时间曲线图Fig．3 Curve of accumulative horizontal displacement vs time of the northern Rangduchang landslide

2．4 深部位移监测分析

(1)WZ-101钻孔位于崩滑体的东侧下部，滑坡主滑移面埋深为34.9m(图4)，位置为上部松动岩土与下部砂质泥岩的接触面。该钻孔由于超出其测试量程，已于实施监测两年后被停止，报废时累积位移量为34.25mm。

图4 WZ-101钻孔位移随深度变化曲线Fig．4 Displacement with depth in the WZ-101 borehole

(2)WZ-102钻孔位于崩滑体的东侧上部。在51.0～52.5m测试深度有明显的位移变形，且变形趋势比较明显，结合图5分析认为:该孔变形发生于紫红色含碎石、角砾粉质粘土与砂质泥岩的接触面上，在48.6m和51.8m处分别存在一滑面，而该孔的最终测试深度为52.50m，考虑到测斜管出露地表的高度，最终确定52.50m深度点恰为滑移带深度，造成该点不能作为最终的参照点。

图5 WZ-102钻孔位移随深度变化曲线Fig．5 Displacement with depth in the WZ-102 borehole

(3)WZ-103钻孔位于崩滑体的西侧下部，由于测试深度未能到达滑移面位置，各深度无明显位移特征，故未做分析。

(4)WZ-104钻孔位于崩滑体的西侧上部，滑移带深度为8.5m(图6)，位置为上部松散覆盖层与下伏基岩的接触面。该钻孔滑带位移变形量明显，特别是在每年雨季，滑带位置的时间位移曲线都存在较明显的变陡区(图7)。

综上所述钻孔位移随深度变化曲线表明:瀼渡场北崩滑体存在较为明显的滑动面(带)，且滑带埋深依次为:34.9m(WZ-101)、52.5m(WZ-102)、8.5m(WZ-104)。从钻孔的地质柱状图可知，其滑动面均出现在崩坡积层与基岩交界面上。

3 瀼渡场北崩滑体变形成因分析

瀼渡场北崩滑体位于长江北岸斜坡上，其变形主要受持续强降雨和库水位变化联合作用影响。

3．1 降雨对崩滑体稳定性的影响

图6 WZ-104钻孔位移随深度变化曲线Fig．6 Displacement with depth in the WZ-104 borehole

图7 WZ-104钻孔深部累积位移量Fig．7 Accumulated displacement at depth in WZ-104 borehole

降雨是该滑体地表水、地下水的补给源，是诱发瀼渡场北崩滑体变形的主要外在因素。由图8可以看出崩滑体的位移变化与降雨量的大小和降雨持续时间的长短有密切的关系。2007、2009、2010、2012年当地雨季(一般为每年5～9月)降雨量比以往偏丰，其中2007年7月、2009年5～8月、2010年8～9月和2012年4～5月滑坡区强降水频繁。此时，累积位移曲线表现出明显的上升趋势，但略滞后一些，变形幅度分别为:WZ-101 为 25.4，9.0，35.9，129.3mm/Month，WZ-102 为19.3，7.4，14.0，127.9mm/Month。2008 年也出现强降雨天气，但此时崩滑体累积位移曲线仍比较平缓，其主要原因是2008年降水量较大，但持续时间都相对较短且间隔时间较长，使得崩滑体有充足的时间排泄入渗的雨水，故其对崩滑体的稳定性影响较小。上述内容表明降雨量大小和其持时与滑坡的发生，二者在频次及时间上具有较好的一致性和略滞后性。

图8 瀼渡场北崩滑体水平方向累积量与月降雨量关系Fig．8 Horizontal accumulative displacement with monthly rainfall in the Northern Rangduchang Landslide

3．2 库水位变化对崩滑体稳定性的影响

库水位的变化也是导致瀼渡场北崩滑体失稳的一个重要因素。根据库水位调度资料可知，三峡水库于2006年9月中旬开始蓄水。随着水位的升高，瀼渡场北崩滑体监测点位移值在开始阶段并未发生较大的变动，其累积位移量变化曲线较平缓，说明在蓄水初期库水位上升对滑坡位移的影响较微弱。

2007年2～6月库水位从155.3m降至144m，降幅11.3m;9月24号至10月库水位从144.8m上升至155.8m，上升幅度达11m;2012年4月至5月库水位从164m下降至152.9m，降幅11.1m。并且2007年4月至10月和2012年4月至5月崩滑区出现持续强降雨天气，总降水量分别为986.8mm和364mm。从图9可以看出，WZ-101监测点自2007年5月开始水平累积位移量呈现缓慢上升的趋势，7月份开始位移量从60mm陡增，至12月份才趋于平稳，此时的位移量达到150mm;2011年11月至2012年3月WZ-101水平累积位移量变化曲线较平缓，而从4月开始位移量从296mm陡增至425.3mm，说明库水位的大幅升降与持续强降雨联合作用对滑坡的位移发展有很大的促进作用，是影响滑坡稳定性极其重要的因素。

2008年9月至2009年6月，WZ-101监测点水平累积位移量有小幅增长，在此时间段内虽然库水位变化经历了一个周期的变化，但此时段内的强降雨天气持续时间很短，对滑坡位移的发展影响较小。2009年6月至11月和2010年5月至9月，WZ-101监测点位移量又出现较大幅度增长，此时的库水位调度方式为下降，而且强降雨天气时有出现且持续时间较长，说明库水位的调度和强降雨天气对于滑坡位移变化有一定的滞后效应。

图9 瀼渡场北崩滑体水平方向累积量与库水位变化Fig．9 WZ-101 Drilling Horizontal cumulative displacement with the water level of the reservoir in the Northern Rangduchang

对于WZ-102监测点来说，其位移变化段较WZ-101监测点整体向后推移了一段时间，出现这种现象的主要原因是由于WZ-102监测点位于崩滑体东侧上部，而WZ-101监测点位于崩滑体东侧下部，其对库水位升降变化较WZ-102监测点更为敏感，所以WZ-102监测点水平累积位移显现出整体略滞后的特点。

综合以上对崩滑体S-T曲线的分析可知，崩滑体水平位移变化的主要影响因素是库水位变动和降雨强度及其持续时间的综合作用，并且位移发生变化的时间与监测点位置也有一定的关系。

4 结论

(1)瀼渡场北崩滑体发育于侏罗系中统沙溪庙组紫红色砂岩组成的平缓逆向斜坡中。滑体主要由松散的崩塌堆积物质组成，透水性好。主滑带为滑体上部第四系崩塌堆积层与下部基岩的接触面。

(2)从滑坡监测系统有效性的角度来看，该滑坡监测布置的深部位移监测钻孔和地表位移GPS监测均发挥了一定的作用，尤其是WZ-101深部位移监测孔和WZ-101、WZ-102地表位移监测点有效地反映了崩滑体的变形破坏特征为:滑体沿堆积层和基岩接触面滑动;滑体不同位置的变形速率和累积位移量存在差异性。

(3)监测结果反映了瀼渡场北崩滑体位移发生变化的时间存在季节性和空间性，即变形主要集中在汛期雨季，枯水期旱季变形较小;滑坡后缘位移发生的时间较前缘略显滞后性。

(4)瀼渡场北崩滑体发生变形破坏的内因是崩滑区环境地质条件和自身特点，主要包括崩滑区的地质构造、地形地貌与崩滑体物质结构等;崩滑体发生变形破坏的外因是降雨和库水位变化的联合作用。

［1］ 王志军，李云平，段会升，等.三峡库区秭归县头道河Ⅱ号滑坡特征及稳定性评价［J］.中国煤炭地质，2012，24(1):35-40.［WANG Z J，LI Y P，DUAN H S，et al.Toudaohe LandslideⅡFeatures and Stability Assessment in Zigui County，the Three Gorges Reservoir Area［J］.Goal Geology of China，2012，24(1):35-40.(in Chinese)］

［2］ 杨秀元，李刚，王爱军，等.三峡水库区巫山县淌里滑坡监测与变形分析［J］.中国地质灾害与防治学报，2008，19(1):22-27.［YANG X Y，LI G，WANG A J，et al.The Monitoring and Deformation Analysis on Tangli Landslide，Wushan County in the Three Gorges Reservoir Area ［J］.The Chinese Journal of Geological Hazard and Control，2008，19(1):22-27.(in Chinese)］

［3］ 王爱军，杨秀元，孙秀娟，等.重庆市万州区付家岩滑坡监测与变形分析［J］.水文地质工程地质，2008，35(2):104-108.［WANG A J，YANG X Y，SUN X J，et al.Monitoring and deformation analysis of the Fujiayan landslide in Wanzhou，Chongqing［J］.Hydrogeology ＆ Engineering Geology，2008，35(2):104-108.(in Chinese)］

［4］ 张勤丽，李慧，石长柏，等.三峡库区秭归县莲花沱Ⅰ号滑坡稳定性分析［J］.资源环境与工程，2012，26(增1):11-15.［ZHANG Q L，LI H，SHI C B，et al.LianhuatuoⅠStabilityAssessmentinZigui County，theThreeGorgesReservoirArea［J］.Resources Environment ＆ Engineering，2012，26(S1):11-15.(in Chinese)］

［5］ 王垚，李述靖，王学佑，等.长江三峡库区崩滑地质灾害的形成于分布规律研究［J］.中国地质灾害与防治学报，2000，11(2):24-29.［WANG Y，LI J S，WANG X Y，et al.Study on the Formation and Distribution of Landslide Geological Hazard in the Three Gorges Reservoir Area［J］.The Chinese Journal Geological Hazard and Control，2000，11(2):24-29.(in Chinese)］