清江水布垭库区猪卜笼滑坡形成机制及稳定性分析

章昱，谭建民

(中国地质调查局武汉地质调查中心，武汉 430205)

清江水布垭库区猪卜笼滑坡形成机制及稳定性分析

章昱，谭建民

(中国地质调查局武汉地质调查中心，武汉 430205)

猪卜笼滑坡位于水布垭库区支锁河左岸，为典型松散堆积体滑坡，因水库蓄水造成前缘局部岩土体变形失稳。通过分析滑坡工程地质条件、形态特征、物质结构组成及变形特征，查明了该滑坡形成机制，并运用极限平衡理论定量评价其稳定性。分析表明，滑坡在内外动力耦合作用下，大致历经崩塌、堆积、加载和滑移过程，形成现今堆积形态。目前滑坡处于基本稳定状态。

水布垭库区；滑坡；松散堆积体；形成机制；稳定性

猪卜笼滑坡位于湖北省巴东县金果坪镇，清江支流支锁河左岸，属水布垭库区，为典型松散堆积体滑坡。自2006年10月水布垭水利工程下闸蓄水以来，受支锁河水位升降的影响，滑坡体上部分民房发生拉裂变形，涉水前缘出现多级拉裂缝且发生局部坍滑，危及滑坡体上居民、金泗公路及金果坪大桥，因而进行猪卜笼滑坡形成机制研究及稳定性分析具有重要的现实意义。通过对滑坡区进行野外调查、地形测量、工程地质测绘、工程地质钻探、室内试验及物探等工作，做出合理的成因机制分析和可信的稳定性评价。

1 滑坡区工程地质条件

猪卜笼滑坡区属构造剥蚀、侵蚀中山-中低山区，分布高程为300～800 m，地势总体北西高南东低，呈陡崖与剥蚀平台相间地貌。支锁河切割河谷形成不对称宽阔平直河谷，左岸滑坡区为逆向结构陡坡。

滑坡区出露地层主要为志留系纱帽组(S2s)粉砂岩、泥盆系云台观组(D2y)石英砂岩、泥盆系黄家磴组(D3h)粉砂岩、泥盆系写经寺组(D3x)泥灰岩、二叠系栖霞组(P1q)及茅口组(P1m)灰岩、二叠系孤峰组(P1g)硅质岩、第四系(Q)碎石土、碎块石土。

滑坡区位于长阳复背斜西段转折处西北翼，发育北北东向展布的刘家包断裂，产状305°∠60°。据地面调查统计，区内岩体裂隙发育，以走向335°、10°及80°的三组裂隙为主且延伸稳定。

滑坡区地下水按赋存条件分为松散岩类孔隙水及碳酸盐岩裂隙岩溶水，均受大气降水补给。前者赋存于第四系崩坡堆积、滑坡堆积的碎块石土中，结构松散，水量贫乏；后者主要分布于滑坡后缘陡崖及滑体下伏基岩裂隙中，水量分布不均。

2 滑坡基本特征

2.1 滑坡形态

猪卜笼滑坡为发育于松散堆积体中的土质滑坡，大致沿岩土接触面发生滑移，主滑方向约160°。滑坡右侧以基岩陡崖为界，大致沿其下凹沟延伸至支锁河，后缘及左侧以陡缓坡交界处为界，前缘抵支锁河。滑坡平面形态呈扇形，纵长约800 m，平均宽度约600 m，平均厚度约42 m，体积约2 000×104m3，为一特大型滑坡(图1)。剖面形态呈阶梯状，前后缘高程为360～560 m，发育四级滑坡平台，中部堆积形成鼓丘(图2)。因水库蓄水滑坡前缘先后发生两次级滑动。

2.2滑坡体物质结构

据钻孔资料分析，猪卜笼滑坡体物质结构大致分为三层，从上至下依次为：①第四系松散堆积物，主要为碎块石土、碎石土，原岩成分以灰岩为主，基本覆盖整个滑坡，堆积厚度为34.2～53.6 m，受重力分选作用控制，堆积体颗粒直径在剖面上具有上粗下细的二元结构特征；②滑带土层，主要为碎石角砾土，厚度为0.6～2.7 m，空间分布形态与地表形态相对应；③滑床为下伏基岩，岩性主要为志留系纱帽组-二叠系栖霞组，中厚层状砂岩、石英砂岩、薄层页岩、泥灰岩、灰岩。

滑坡左侧平台见散列岩体堆积，岩性为二叠系孤峰组硅质岩，分布面积约1.7×104m2，岩体较连续且完整，可见黑色硅质岩呈条带状分布。

2.3滑坡变形特征

根据勘查资料，猪卜笼滑坡前缘剪出口高程约360 m，河床高程约295 m，相当于晚更新世发生的古滑坡。自水布垭库区蓄水以来，滑坡左侧前缘于2007年5月出现裂缝，2008年7月局部发生坍滑，引起房屋开裂，并危害金泗公路，2009年7月滑坡中部民房出现地坪开裂楼梯反倾等现象。据当地居民反映，在水库蓄水期间可听见隆隆的声响，在地表形成气洞，并出现局部塌陷，致房屋开裂变形。受库水位波动影响，滑坡前缘390 m高程附近于2012年5月发生地表拉裂，形成多级走向近似平行的弧形裂缝，逐步贯通并发生垮塌，威胁涉水前缘岩土体稳定[1]。

3 滑坡形成机制分析

根据勘查区研究程度和现有资料分析，可建立猪卜笼滑坡基本地质模型，为复活性滑后期推移式堆积体加载(+水库)型土质岩床类滑坡[2]，发育于支锁河左岸，是河谷岸坡自然演化过程中的一种表生改造现象。其物质组成复杂，主要有崩坡积物、溶塌堆积物、前缘冲坡积物等，整体结构松散，具有显著的非均质、非连续性的特征。其发育和分布特征与地形地貌、地层岩性及地质构造密切相关。猪卜笼滑坡受地壳隆升、断裂活动等内动力作用，同时受河流侵蚀、风化溶蚀、降雨、冲积作用、库水位变动等外动力作用，在内外动力的耦合作用下，大致经历了崩塌、溶塌-堆积-加载-滑移过程，形成现今的崩滑堆积形态[3-4]。各发育阶段如下：

第一阶段，支锁河归槽下切，随着区域地壳间歇性隆升，支锁河坡降增大，河谷深切力度加大，两者共同作用下形成高陡临空面，岸坡岩体初始应力得以释放，发生卸荷松动和回弹变形，引起应力重分布。在坡顶形成张力带，发育张拉裂缝，为降雨入渗、运移提供通道，增大岩体内的动、静水压力，产生向临空方向的推力。同时，降雨入渗加速可溶岩的溶解、风化作用。坡顶岩体结构遭到破坏、力学强度逐步降低。在坡脚形成应力集中带，当支锁河切穿相对软弱的炭质页岩层时，在上覆岩体自重和集中应力作用下，软弱岩层受压变形，导致坡顶岩体拉裂变形加剧，最终脱离母岩发生倾倒崩落。

第二阶段，随着支锁河不断侵蚀下切，岸坡崩落加剧逐步后退形成高陡斜坡，卸荷回弹产生的坡顶拉裂变形和坡脚剪切破坏愈发明显。受到构造断裂的影响，使得卸荷裂隙沿着构造裂隙追踪发展，与其他结构面组合共同切割破坏岩体结构，降低岩体稳定性，发生大规模崩塌。另一方面，岸坡上部二叠系碳酸盐岩地层岩溶发育强烈，在构造和自重作用下局部发生垂直溶塌。岸坡岩体累积变形破坏，为猪卜笼滑坡大规模滑移提供丰富的物质基础。

第三阶段，支锁河岸坡经过一系列的表生改造，形成上陡下缓的基本形态，前期积累的崩塌、溶塌物质松散堆积于缓坡地带，不断加载。另一方面，地表水在平缓斜坡上易于下渗，而下伏砂岩相对隔水，故地下水易沿此岩土接触带汇集径流排泄。经地下水长期作用，该岩土接触带泥化加剧，强度逐步降低而形成软弱结构带。最终，上覆松散堆积体在自重作用下，经某次强降雨诱发向下发生蠕滑。随着蠕滑变形累积与发展，剪切带不断扩展、贯通形成潜在滑带，滑坡雏形形成。经过漫长的地质年代，滑坡历经多次变形滑移形成多级平台，滑坡分段受阻解体，形成现今的堆积形态。

4 稳定性分析

猪卜笼滑坡为一古滑坡，堆积体积累势能经过大规模滑移已释放，滑带土多为超固结土，强度较滑移时大幅提高。从现今地表堆积形态来看，滑坡整体较稳定，仅前缘局部处于失稳状态，引发滑坡整体复活滑移的可能性较小。

目前滑坡稳定性定量评价方法大致可分为三类，极限平衡计算法、数值分析法和破坏概率计算法[5]，其中极限平衡法在大量工程实践中广泛应用。根据猪卜笼滑坡滑体物质组构、滑动面形式及库水位条件，在《滑坡防治工程勘查规范》推荐的剩余推力法基础上改进，选用考虑渗透力的剩余推力法[6]，进行滑坡稳定性计算，并综合评价其稳定性。

(1) 计算模型及工况

选取滑坡纵向主勘探线剖面为本次稳定性计算剖面(图3)。

猪卜笼滑坡属于涉水滑坡，稳定性计算考虑的荷载包括：滑坡体自重及地面荷载，水库水位和水库水位变动产生的动、静水压力，降雨入渗形成的地下水动、静水压力及地震荷载等。其荷载组合包括自重+静水位、自重+静水位+暴雨、自重+水位降、自重+水位降+暴雨、自重+水位升、自重+水位升+暴雨6类。

(2) 计算参数

根据室内试验成果统计分析，结合工程类比和反演分析方法，综合选取岩土体物理力学参数，见表1。

(3) 计算结果及综合分析

猪卜笼滑坡稳定性计算结果详见表2。

从计算结果可看出，在各种工况条件下，猪卜笼滑坡稳定性系数均在1.05～1.15之间变化，滑坡整体处于基本稳定状态[7]。库水位骤升时，稳定性系数略有上升，库水位骤降时，稳定性系数略有下降，任意工况下，叠加暴雨均降低稳定性系数，滑坡稳定系数与库水位升降及降雨情况密切相关。

结合上述定性分析及定量计算结果，猪卜笼滑坡整体处于基本稳定状态，仅前缘局部发生坍滑，滑坡安全储备较高，大规模复活滑移的可能性较小。

5 结论与建议

(1) 猪卜笼滑坡是发育于松散堆积体中的土质滑坡，大致沿岩土接触面发生滑移，分布面积约48×104m2，体积约2 000×104m3，为一特大型滑坡。

(2) 猪卜笼滑坡在特定的地形地貌、地层岩性及地质构造条件下，受到内外动力的耦合作用，大致经历崩塌、溶塌-堆积-加载-滑移过程，形成现今的崩滑堆积形态。

(3) 通过对猪卜笼滑坡工程地质条件、基本特征、形成机制的分析研究，并结合稳定性计算结果，该滑坡处于基本稳定状态，仅前缘局部失稳，整体复活滑移可能较小。

(4) 猪卜笼滑坡现今变形迹象主要集中在前缘，为避免涉水前缘不断坍塌诱发次级滑动，建议在相应位置布置垂直护岸工程，并配合坡脚防冲工程，以提高其稳定性。

[1] 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.

[2] 晏鄂川,刘广润.试论滑坡基本地质模型[J].工程地质学报,2004,12(1)：21-24.

[3] 刘衡秋,胡瑞林.大型复杂松散堆积体形成机制的内外动力耦合作用初探[J].工程地质学报,2008,16(3)：291-297.

[4] 常宏,韩会卿,章昱,等.鄂西清江流域滑坡崩塌致灾背景及成灾模式[J].现代地质,2014,28(2)：429-437.

[5] 唐辉明.工程地质学基础[M].北京：化学工业出版社,2008：107.

[6] 王旭升,常宏,谭建民.斜坡地下水渗透力计算与稳定性分析[J].水文地质工程地质,2003，(2)：41-45.

[7] 中华人民共和国国土资源部.滑坡防治工程勘查规范(DZ/T 0218-2006)[S].2006.

声 明

本刊2013年9月发表的作者为史冲的文章“四湖流域土地利用变化及其水文响应”，与2013年9月发表的与中国科学院测量与地球物理研究所2010年6月硕士论文(硕士生王慧亮、导师王学雷)“四湖流域土地利用变化及其水文响应”内容雷同，存在作者署名争议问题，经作者史冲与原作者协商，文章的署名权归王慧亮，特此声明。

《地质灾害与环境保护》编辑部

2015年12月

FORMATION MECHANISM AND STABILITY ANALYSIS OF ZHUBULONG LANDSLIDE IN SHUIBUYA RESERVOIR AREA OF QINGJIANG RIVER

ZHANG Yu , TAN Jian-min

(Wuhan Center, China Geological Survey, Wuhan Hubei 430205 ,China)

Zhubulong landslide is a typical loose deposits landslide, which is located on the left bank of Zhisuo river of Shuibuya reservoir. The deformation and instability of rock and soil mass are due to reservoir impounding, which occur at the front edge of landslide. This paper found out the formation mechanism of the landslide by studying on the engineering geological conditions, the morphological characteristics, the structure of matter, and the deformation characteristics of the landslide, and evaluated the stability with the limit equilibrium theory. The analysis shows that, the accumulation form of the landslide experienced collapse, accumulate, load and slide process, caused by the coupling endogenic and exogenic geological forces. At present, the landslide is in stable state.

Shuibuya reservoir; Landslide; Loose deposits; Formation mechanism; Stability

1006-4362(2015)04-0024-05

2015-05-20改回日期：2015-08-17

P642.22

A

章昱(1985- )，女，工程师，硕士，主要从事水工环地质调查研究。E-mail:68713636@qq.com