重庆忠县吊钟坝滑坡Ⅰ-2变形体启动机制探讨

陈 涛，陈江涛

(1.重庆市高新工程勘察设计院有限公司，重庆 401121;2.重庆市武隆县国土资源和房屋管理局地质环境监测站，重庆 408500)

0 引言

重庆市忠县吊钟坝滑坡位于忠县县城西南约18 km的望水乡中华村、钟坝村过境之钟坝河中上游段左右两侧岸坡上，钟坝河为长江之小支流，滑坡体距长江入口约12 km。该滑坡曾于1962年、1982年和1988年由于暴雨产生过三次强变形，尤其是1988年7月暴雨期间，地表产生较大范围变形，致使左、右两岸滑坡体上四十三户居民房屋倒塌、破坏，所幸未造成人员伤亡，但造成了极大的经济损失和严重的社会影响［1］。根据勘察结论，该滑坡不具备整体滑移失稳的条件，但存在三个变形体分布在滑坡体的中前缘，Ⅰ-2变形体为该滑坡中最活跃变形体，该变形体主要物质组成为崩坡积碎石土，且前缘为临空陡崖带，自2007年1月开始专业监测以来，经历了两次显著变形，其中2009年一次4 m以上的滑移变形而未发生整体失稳［2］，国内外对该类由降雨诱发的崩坡积碎石土组成的滑坡失稳从监测、力学等方面进行了大量研究［3-9］，但像该变形体一次发生4 m以上的滑移尚未整体垮塌的凤毛麟角，其启动机制具有较强的研究意义。

1 变形体概况

吊钟坝滑坡在平面形态呈圈椅状，坡体总体属于中、低山及坪状丘陵地貌形态，地形北西高，南东低。Ⅰ-2变形体位于滑坡中部，后缘宽85～88 m，前缘宽130～135 m，纵向长约290 m，呈纵长形，后缘边界高程516～522 m，前缘高程为420～422 m，相对高差达100 m，地形坡度为15°～25°，局部为35°～45°，前缘陡崖带临空。变形体区内上覆土层为第四系崩坡积和崩滑堆积物，下伏基岩为中生界三叠系中统地层，为海陆交互碳酸岩、碎屑岩建造。地质构造位于干井背斜的北西翼近核部，故崩滑区基岩内褶皱及挠曲发育，岩体较破碎，地质情况复杂，变形体平面位置详见图1。

图1 吊钟坝滑坡Ⅰ-2变形体平面图Fig．1 Plan Ⅰ-2 deformation DiaoZhongBa landslide

变形体范围揭露的地层主要为，表层覆盖第四系崩坡积层及滑坡堆积体块石土、碎石土、含碎石粉质黏土，下伏三叠系中统雷口坡组，其特征如下:

1.1 第四系

1.2 三叠系中统雷口坡组

按岩性及颜色分为中段(T2l2)，下段(T2l1)，其岩性特征分述如下:

(1)雷口坡组中段(T2l2)

该层主要分布于滑坡体变形范围中后部，勘查揭露的岩层有泥岩、钙质页岩、泥灰岩。其工程地质特征如下:

泥岩:紫红色，中厚层状，主要由黏土矿物组成，泥质结构，中厚层状构造。

钙质页岩:灰绿色，主要由黏土矿物组成，含少量钙质，薄层状构造。

泥灰岩:灰黑色，灰绿色，主要由碳酸盐矿物组成，含有少量泥质成份。微晶质结构，中厚层状构造。

(2)雷口坡组下段(T2l1)

主要出露于滑坡体前缘局部地段和滑坡体南侧，出露不全，勘查揭露岩性以泥灰岩、灰岩为主，其工程地质特征分述如:

泥灰岩:浅灰色、灰黑色，主要由碳酸盐矿物组成，含有少量泥质，微晶质结构，中厚层状构造。

灰岩:浅灰，灰黑色，主要由碳酸盐矿物组成。微晶质结构，中厚层状构造。

2 稳定性评价

根据《三峡库区三期地质灾害防治工程地质勘察技术要求》［10］，采用传递系数法对控制剖面进行计算，将滑体坡面地形及滑带均简化成折线，条块划分见图2。

图2 吊钟坝滑坡Ⅰ-2变形体剖面图Fig．1 Section ofⅠ-2 deformation DiaoZhongBa landslide

(1)计算工况

由于Ⅰ-2变形体高程处于300 m以上，库水位不对其产生影响。故采用下面两种工况组合进行计算分析:①天然工况:自重;②暴雨工况:自重+暴雨。

(2)计算参数

变形体稳定性计算参数以土工试验结果为基础，结合滑带土物理力学性质和反算结果综合确定。取值如下:

①天然工况下参数为:

变形体重度为:22.70kN/m3

滑带抗剪强度参数:c=25.30kPa，φ=15°

②暴雨工况下参数为:

变形体重度为:23.60kN/m3

滑带土抗剪强度参数:c=23.30kPa，φ=12.20°

(3)安全系数

根据其威胁对象，确定其地质灾害危害性等级为三级，天然工况下安全系数为1.15，暴雨工况下为1.10。

(4)计算结果见表1。

表1 变形体稳定性计算成果表Table 1 Deformation stability calculation results table

(5)稳定性评价

通过上面的稳定性分析计算可知，变形体在天然工况下的稳定性系数为1.21，稳定性较好，处于稳定状态。在暴雨工况下，变形体稳定性显著降低至1.00，处于欠稳定状态-不稳定状态，表面变形体内一旦排水不畅，易发生变形而达到临界失稳状态，变形体有失稳定的可能。

由其稳定系数变化过程看，两种工况下，变形体的稳定性变化规律相同，以暴雨工况为例进行分析。处于变形体后部的最后一个条块范围内滑体稳定性较差，仅0.65，由于其相邻第2个条块所处地形明显变缓，使得滑体稳定性有显著提高，达到0.98，后地形逐渐变陡，滑动面倾角由14°增大到25°，变形体稳定性逐步降低，直至第6个条块范围，稳定系数也由0.98降底至0.77，再随着中前部条块滑动面变缓，倾角降低为10°左右，第7条块至第10条块范围稳定性逐步提高，稳定系数也由0.77增大到1.00，接近临界失稳状态。

3 启动机制分析

3.1 地质分析

要探讨Ⅰ-2变形体的启动机制，必须同钟坝河的发育过程紧密联系。从地质构造上讲，新构造运动为钟坝河的发育提供了原动能，其所处的特殊构造部位(干井背斜核部、次级构造强烈、岩体相对破碎)及特殊的岩性组合(须家河组与雷口坡组地层岩性软硬相间)造就了该区特殊的河谷形态，前缘靠近钟坝河坡角可达30°～40°，在河流的冲刷作用下，河床下切至原古滑面，形成临空面，同时提供了广阔的第四系物质赋存空间，并进而演化形成了现有的崩塌体空间形态和变形表象。

由于变形体物质组成为由崩坡积物构成的土质斜坡，具有结构松散、空隙大、透水性强的特点，加之变形体内分布了大量的水田，在变形体后部初期发生变形后，该物质组成使得雨水及灌溉用水容易下渗，导致变形体易于达到饱和状态而滑移启动。

3.2 监测成果分析

2007年1月至2011年1月，对吊钟坝滑坡进行了长达4年的专业监测，地表位移监测采用GPS定期静态定点监测的方式，监测频率为每个月1次，如图3、图4为变形体范围内分布的两个地表位移监测点水平位移、垂直位移-时间曲线图。

从变形曲线看，该变形体范围内两监测点DZB06和DZB08均发生了显著变形，变形体自开始监测至2008年6月，变形速率较低，但仍可以看出呈明显增长趋势，水平位移速率分别为18.4 mm/月、6.5 mm/月，DZB06变形速率约为DZB08的3倍。2008年7月暴雨后，变形体发生了监测以来的第一次显著滑移变形，两监测点水平位移量分别达367.6 mm、222.2 mm，后对变形体采取了截排水措施，变形及时趋缓，而后至2009年5月底，两监测点测得的数据均显示变形体未继续变形。

图3 监测点水平位移－时间曲线Fig．3 Monitoring displacement of horizontal-time curve

图4 监测点垂直位移－时间曲线Fig．4 Monitoring displacement of elevation-time curve

2009年春季，村民再次在变形体范围内蓄水种植了水稻，5月底连续两天暴雨后，变形体先是后、中部发生了蠕滑变形，后缘出现大量拉裂缝，两侧出现羽状剪张裂缝，产生约200～300 mm的滑动，使得变形体周边截排水系统变形开裂、堵塞而失效，而后雨水、田水沿裂缝快速渗入变形体，滑体快速达到饱和状态，导致变形体在6月1日凌晨发生了有记载以来，最大的一次滑移变形，两监测点测得的数据显示该次水平位移量分别达5.04 m、4.14 m，垂直位移量达1.20 m、0.93 m。而后，紧急对变形体内截排水系统进行了疏通恢复，并将区内水田疏干，变形及时趋缓直至停止，在经历2010年暴雨考验后至2011年1月停止监测前，变形体未再发生显著变形，表明地下水对变形体的稳定性有直接影响。

对比变形体内两个监测点分布位置，DZB06位于变形体中部偏后，在后部公路路边位置，DZB08位于变形体前部，处于变形体中部公路下方，变形曲线显示两个监测点变形规律相近，但位于前部的DZB08号监测点较位于后部的DZB06号监测点变形速率低，变形量小，即变形体后部的变形量较前部大。

3.3 宏观变形特征分析

据2009年6月最近一次大变形特征看，变形体在地表出现了一系列的变形裂缝。

后缘出现多级弧形拉裂缝，呈完全贯通状，张开宽度达0.1～0.3 m并伴有显著下错，局部下错高度达1.6 m;两侧剪切裂缝也基本贯通至变形体前缘，还发生了少量下错，局部下错高度达0.8 m，由中后部公路错断处来看，滑移量约4.8 m。剪切裂缝两侧还伴有由坡体滑移造成的侧翼雁行排列剪张裂缝，延伸长度较短，约5～8 m，张开宽度2～5 cm;前缘受挤压隆起产生了横向及纵向隆胀裂缝，但总体隆胀裂缝较后缘拉裂缝及侧翼剪张裂缝不发育，尤其纵向隆胀裂缝数量较少，表现在裂缝延伸长度较短，仅3～5 m，张开宽度小，约1～3 cm;前部滑体仅少量碎块石土受推移影响而滚落前缘陡崖，另外，沿前缘裂缝和变形体剪出口出现多个渗水点，渗水浑浊。

根据上述变形特征，可以判断该变形体滑动面、边界已基本贯通，结合监测成果判定该变形体为典型的推移式滑坡。

3.4 剖面形态分析

从剖面形态来看，Ⅰ-2变形体范围内滑面为岩、土接触面软弱层，滑床为雷口坡组灰岩、钙质页岩，其后部地形坡角较大，平均坡角为25°～30°，滑床顶面坡角较陡，平均坡角为8°～25°，且由于后部变形体土层较薄，平均厚度约9～13 m，易在暴雨季节变形，故后部常呈现蠕滑变形。中前部地形相对变缓，坡角为12°～18°，滑床顶面倾角降低为 10°～12°，前部滑体与土岩接触带有较长的平缓段，且土层厚度较大，平均厚度约16～21 m，明显较后部滑体厚度大，故在变形体由后向前的滑移过程中，受到前部岩土体的阻挡，阻滑作用显著，使得变形体未发生整体失稳。

4 结论

(1)通过稳定性计算分析，变形体在天然工况下处于稳定状态，在暴雨工况下处于欠稳定状态-不稳定状态，稳定性受降雨影响显著。

(2)对变形体地质条件进行了分析，并结合专业监测数据判断，该变形体属于典型的推移式滑坡，但由于变形体前部滑体与土岩接触带有较长的平缓段，且具有后部厚度薄、前部厚的特征，使得前部阻滑作用显著而未发生整体失稳。

(3)鉴于变形体已形成基本圈闭的地表裂缝，坡体滑动面已基本贯通，且变形体前缘临空，坡体整体失稳破坏的条件已经具备，建议及早采取治理措施，在设计中应以后缘削方为主并辅以截排水措施。

［1］重庆市三峡库区三期地质灾害防治工程项目吊钟坝滑坡群工程地质勘察报告［R］.四川省蜀通岩土工程公司，2005.The Diao zhongba landslide groups of engineering geological investigation report of Chongqing Three Gorges ReservoirArea three phase ofgeological disaster prevention engineering［R］.Sichuan ShuTong Geotechnical Engineering Company，2005.

［2］重庆市忠县吊钟坝滑坡2007年1月—2011年1月专业监测总结报告［R］.重庆市高新工程勘察设计院有限公司，2011.The Diao zhongba landslide professional monitoring summary report between January 2007 and January 2011 of Chongqing Zhongxian［R］.Chongqing Hightech Engineering Survey and Design Institute co.，LTD，2011.

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