清江中上游景阳滑坡群成因及稳定性分析

胡海霞，薛永恒

（1.长江大学工程技术学院，荆州 434020；2.中国建筑西南勘察设计研究院有限公司，武汉 430205）

近年来随着人类工程活动以及全球极端气候等因素的影响，地质灾害频发，尤以滑坡灾害最为典型，而滑坡形成机制及稳定性研究又是滑坡灾害研究的核心难题和热点［1－4]。在清江流域地质灾害详细调查项目的支柱下，专门开展了清江重点岸段1∶1万工程地质测绘及典型灾害点勘察，本文以景阳段滑坡群为例，探讨其形成机制及稳定性趋势分析。景阳段滑坡群位于清江中上游，距水布垭大坝30 k m，滑坡群发育岸段全长约6 k m，是水布垭库区滑坡发育密度最高、规模最大、威胁人口最多的岸段，对其形成机制及稳定性分析非常必要。

1 滑坡群分布及基本地质特征

滑坡群沿清江河谷两岸斜坡发育，分布特征见图1，主滑方向均沿斜坡方向指向清江河谷中心，两岸基本上呈对称发育。滑坡界限多以南北向的冲沟、基岩山脊为界限，平面多为半圆或舌形，微地貌主要以台地为背景发育成圈椅状，滑坡群一般中部厚，前后缘薄，根据钻探勘察资料统计，滑坡中部厚度在69.1～99.1 m之间，平均厚度约63 m，滑坡体积以大于1 000×104m3为主。滑坡物质结构组成主要分为三层：第一层为滑坡松散堆积体层，物质组成为碎块石土，向下碎块石含量增加，架空结构明显，主要来源于崩塌堆积；第二层为滑带土，物质组成有黄色、深灰色的含砾石土组成，主要由大隆组泥岩或大冶组软弱层风化而成；第三层为基岩及扰动带，物质组成为碎块石及完整基岩组成，完整基岩为二叠系灰岩，为滑坡滑床。

图1 景阳滑坡群分布图

2 滑坡群形成的地质环境条件

滑坡形成的地质环境条件主要受控于地形地貌、地层岩性及地质构造，这三者决定了滑坡群形成的背景条件，对其滑坡群形成的贡献各有所不同。首先，地形地貌决定滑坡得以形成最基本条件，为其形成提供空间及动能。景阳滑坡群所在区域上位于新华夏系第三隆起带内，该地区挽近期以来地壳运动为间歇性抬升，清江不断下切，切割深度大于1 000 m，形成深谷，清江两岸为高陡的临空面，为滑坡发生提供了充分的运动空间和势能储备，在其他综合因素的影响下形成现今滑坡群。现滑坡群位于清江两岸的斜坡上，斜坡呈台阶状，为滑坡、崩塌等堆积体提供了堆积平台，储存了大量的滑坡、崩塌的物质基础，在清江的切割下再次形成临空面，为滑坡提供了释放能量的有利条件；其次是地层岩性，决定了滑坡物质组成及发生的难易程度。滑坡区地层岩性主要为三叠系下统大冶组（T1d）灰色薄－中厚层泥灰岩与灰黄色页岩及泥晶灰岩互层，泥灰岩单层厚10～40 cm，页岩单层厚20～25 cm，二叠系上统大隆组（P3d）深灰色－黑色的炭质泥岩、夹少量的硅质岩、吴家坪组（P3w）深灰色含燧石条带、燧石团块灰岩，由于大隆组地层中页岩、泥岩等软岩易风化，遇水软化，在河流切割或构造作用下易发生蠕变、滑动，是滑坡产生的重要条件之一。同时由于该区地层产状平缓，一般倾角在0°～15°之间，在释放能量时多沿节理裂隙发生崩塌，不易形成基岩滑坡，因此崩塌堆积体不断给斜坡加载，为堆积体滑坡提供了丰富的物质基础；第三是构成，构造最大动力源，改变岩体的结构及完整性。滑坡群在区域上位于新华夏系第三隆起带内，区内褶皱发育，以花坪向斜、景阳背斜为主要影响构造，在褶皱构造的影响下，造成岩体中构造裂隙十分发育，以北东及北西走向的两组共轭裂隙为主，清江河流正好沿景阳背斜轴部发育。密集的构造裂隙为岩质斜坡的变形破坏创造了良好的条件，一方面使岩体沿构造裂隙面呈折线状剪切追踪，另一方面为地下水的活动、运移提供了通道，为滑坡变形、危岩的崩塌发展创造了有利的条件。

3 滑坡群形成的诱发因素

滑坡区主要诱发因素为大气降雨及水库蓄水，二者对滑坡滑动起诱发作用，对其贡献分阶段各有侧重，在滑坡形成过程中，降雨应是在主导作用。滑坡区位于鄂西暴雨区，多年平均降雨量1 416.4 mm，大气降水沿表层松散堆积体下渗，加之大冶组一段与二叠系接触带出露一套软硬相间的地层，软层相对隔水，降水透过表层土沿基岩节理裂隙入渗，使软弱层软化或泥化，从而导致岩土体失稳，产生滑坡、崩塌事件。而滑坡群形成后的今天，滑坡再次滑动的主要诱发因素则为水库蓄水。水布垭水库蓄水后，滑坡受到库水浸泡，滑坡岩土体与水发生相互作用。一方面由于滑体受库水浸泡，岩体发生软化，特别是滑动带其物理力学性质变差，抗剪强度值急剧降低，导致抗滑力减小，且这种软化常常具有不可逆性；另一方面是滑坡浸水后产生悬浮减重效应，对库岸滑坡抗滑力起衰减作用，从而诱发滑坡的形成或复活。

4 滑坡群成因机制

景阳段滑坡群主要受清江河流切割、层间软弱夹层、斜坡结构、节理裂隙等诸多因素综合控制。据前人资料［5－8]，在中更新世 Qp2晚期（距今约30～40×104a），清江河流不断下切 ，清江两岸形成高陡的临空面，在卸荷作用下产生崩塌体，进而储备大量的松散堆积体，失稳后形成滑坡，滑坡的成因主要经历两个阶段，形成过程见图2。

第一阶段随着清江下切，三叠系下统大冶组地层被切割，软弱夹层被切穿，前缘形成高陡的临空面，由于区内构造发育，岩体结构相对较破碎，节理裂隙发育，加之大冶组含钙质泥岩软层，该层易软化，岩体力学性质差，加剧上部岩体节理裂隙发育，最终贯通，节理裂隙、软弱夹层及临空面将岩体分割成独立的岩体，在重力卸荷作用下脱离母岩，发生崩塌事件，崩塌体物质组成为碎块石、似基岩状块体，崩塌体堆积于清江河谷或近岸地段。在清江不断切割下，崩塌事件多次发生，斜坡不断接受崩塌堆积，由于堆积超载，堆积体失稳而产生滑坡，即进入下一阶段演化；第二阶段在第一阶段基础上继续演进，河流不断下切，岸坡前缘临空面高度加大，当河流下切切穿三叠系大冶组地层直至二叠系上统大隆组炭质泥岩、页岩软地层时，滑坡又具备了崩塌条件，在重力作用下，三叠系大冶组灰岩沿大隆组软弱层与节理裂隙面再次产生崩塌事件，崩塌堆积体物质为三叠系下统大冶组灰岩碎块石、似基岩状块体，崩塌堆积给第一阶段的滑坡堆积体加载，在河流的切割下再次产生滑坡，滑体进入清江部分被河流带走，残留在斜坡上的部分成为现在的潜在滑坡堆积体。

综上所述，滑坡形成过程分为两个阶段演进，第一阶段，在河流的切割下，三叠系大冶组灰岩沿软弱夹层滑动，形成大规模的崩塌事件；第二阶段为崩塌堆积体或三叠系灰岩沿斜坡面继续释放能量，形成的滑坡事件，部分滑坡体入江后被河流冲刷带走，大部分留下堆积在清江两岸堆积形成现今的滑坡群地貌。

5 滑坡群稳定性现状及趋势分析

5.1 滑坡现状变形机制分析

水布垭库区于2007年蓄水以来，清江两岸涉水滑坡存在不同程度的变形，主要表现形式以房屋墙体及地面开裂，裂缝走向具有定向性，通过调查统计，裂缝方向与清江河流方向基本一致，与主滑方向垂直。2009年4月二期蓄水以来，变形有加剧趋势，部分裂缝宽度增加，出现下错现象，且在库水位变化时产生轰隆隆的响声［9－10]，个别滑坡甚至产生地面塌陷，出现圆形塌陷坑。这些变形主要与水库水位升降有关，由于滑坡体多为碎块石组成，具有架空结构，水位变化时产生响声，部分土体被掏空而出现地面塌陷。

5.2 滑坡稳定性趋势分析

根据研究区典型滑坡的计算结果看［11－12]，滑坡在自重＋静水压力、自重＋静水位＋降雨、自重＋库水水位升降、自重＋库水位升降＋降雨等工况条件下稳定系数为1.084～1.066之间，处于基本稳定状态，但从滑坡现状变形机制分析，滑坡在降雨及水库蓄水条件下，产生裂缝及地面塌陷，可能产生次一级及局部失稳的可能，稳定性相对较差。综合分析，滑坡群整体处于基本稳定状态，但在暴雨及库区水位骤降或骤涨的条件下稳定性变差，有局部或次一级滑坡的可能。

图2 景阳滑坡群形成过程图

6 讨论与结论

通过对景阳段滑坡群1∶1万工程地质测绘及典型滑坡勘察，在结合清江河谷地貌演化，探讨了景阳滑坡群形成的影响因素及形成过程，认为滑坡群形成的影响因素主要为地形地貌、地层岩性、地质构造、降雨、水库蓄水等五大因素控制。其形成过程分为二个阶段，第一阶段为河流斜切，沿着三叠系软弱夹层形成一级平台，上部坚硬岩体崩塌堆积；第二阶段河流再次下切，沿着二叠系软弱岩层形成二级平台，一级平台上堆积物及坚硬岩体崩滑堆积形成现今的滑坡群。分析了滑坡群的稳定性，认为滑坡群整体处于基本稳定，但在暴雨及库区水位骤降或骤涨的条件下稳定性变差，有局部或次一级滑坡的可能。

［1]黄润秋.20世纪以来中国的大型滑坡及其发生机制［J].岩石力学与工程学报，2007，26（03）：433－454.

［2]殷坤龙，韩再生，李志中.国际滑坡研究的新进展［J].水文地质工程地质，2000，27（5）：1－4.

［3]李天斌，陈明东，王兰生.滑坡实时跟踪预报［M].成都：成都科技大学出版社，1999.

［4]杨为民，徐瑞春，吴树仁，等.清江隔河岩库区天池口滑坡变形机制及稳定性分析［J].吉林大学学报（地球科学版），2007，37（5）：378－384.

［5]王增银，姚长宏，周梓良.鄂西清江的形成与演化讨论［J].地质科技情报，1999，18（3）：25－29.

［6]赵信文，金维群，彭柯，等.清江中游隔河岩库区偏山滑坡形成机制及稳定性分析［J].吉林大学学报（地球科学版），2009，39（5）：874－881.

［7]金维群，肖尚斌，等.鄂西清江河流演化研究进展［J].海洋科学，2010，34（3）：88－91.

［8]吴树仁，金逸民，石菊松，等.滑坡预警判据初步研究——以三峡库区为例［J].吉林大学学报（地球科学版），2004，34（4）：596－600.

［9]杨为民，徐瑞春，吴树仁，等.鄂西清江隔河岩水库茅坪滑坡蠕滑变形及其稳定性［J].地质通报，2007，26（3）：318－319.

［10]陈祖煜.土质边坡稳定分析——原理、方法、程序［M].北京：中国水利水电出版社，2003.

［11]Sar ma S K.Stability analysis of embankments and slopes［J].Geotechnique，1979，105（12）：1511－1524.

［12]谭成轩，汪瑞江，吴树仁，等.滑坡稳定性三维数值模拟分析［J].长春科技大学学报，1999，29（3）：267－271.