三峡库区杉树槽滑坡地质特征与成因机制分析

王 鸣 易 武

（1.三峡大学 土木与建筑学院，湖北宜昌 443002；2湖北长江三峡滑坡国家野外科学观测研究站，湖北宜昌

443002；3.三峡地区地质灾害与生态环境湖北省协同创新中心，湖北 宜昌 443002）

2014年9月2日13时19分，位于长江一级支流 青干河支流锣鼓洞河左岸的杉树槽发生重大岩体滑坡.初步估算，滑坡体总面积3万m2，估计总方量约80万m3.滑坡地点位于秭归县沙镇溪镇三星店村2组、3组交界处，距离青干河河口约5.15km，滑坡导致G348国道约200m损毁中断，大岭电站3栋房屋被掩埋，损毁柑橘园约60亩，损毁镇村公路2条450m，16个村（居委会）133个供电台区全部停止供电，紧急转移撤离沙镇溪初级中学师生、当地村民、电站职工家属共计953人，估算直接经济损失3 220万元.本文是结合实地考察走访所见，对滑坡地质特征及其成因机制进行分析，可以为勘察、预测其他类似滑坡提供参考.

1 滑坡区域自然条件及地质特征

1.1 自然条件

滑坡区域地处亚热带季风气候区，气候温和湿润、雨量充沛、四季分明，多年平均气温17～19℃，多年平均降雨量1 493.2mm.降雨具时段和频度相对集中的特点，雨季多暴雨，一日最大降雨量达358mm.年降雨量由南向北、从低到高，逐渐增多，一般年降雨量950～1 590mm.降雨日数与降雨量分布基本一致，大部分地区为120～159d，个别高山地区达200d以上.降雨主要集中在4～10月，月平均降雨量150～457.6mm，多暴雨，最大日降雨量358.0mm；日降雨量达50～100mm的暴雨4～10月均有发生，100mm以上的暴雨主要集中在6、7月，年平均频次3～4次.

滑坡前缘为长江二级支流锣鼓洞河，在沙镇溪镇陕西营汇入青干河，全长约5km，流量季节性明显，年平均流量约8m3／s.

1.2 地形地貌

滑坡区为一顺向斜坡，斜坡走向北东8°～10°，倾向锣鼓洞河，斜坡顶部高程450～500m，斜坡前缘直抵锣鼓洞河河床，河床高程约140m.斜坡总体平直完整，一般坡度18°～21°，前部较陡，约为30°.

滑坡区域南侧为山脊，该山脊平面形态呈近三角形，两侧为陡崖，由山脊往南北两侧分别是大岭西南滑坡和杉树槽滑坡，由陡转缓，杉树槽滑坡就处在该山脊往北东方向的陡缓交界处.杉树槽滑坡南侧陡崖走向108°，崖顶高程280m，长224m，区内冲沟一般发育，滑坡区前缘为陡崖，基岩大面积出露，使滑坡具备两面临空的条件.

1.3 地层岩性

滑坡区主要出露侏罗系下统聂家山组（J1－2n）地层，第四系主要为残坡积物（Qdl＋el）以及冲洪积物（Qal＋pl）.第四系残坡积物主要为粉质粘土夹碎块石，局部含卵石及少量粗中砂，多分布于高程175m以下，厚度为1～5m.聂家山组（J1－2n）地层主要为灰绿色长石石英砂岩，泥质粉砂岩.

1.4 水文与地质构造

滑坡区位于秭归向斜北翼，杉树槽滑坡部位为单斜构造，顺向坡，岩层产状为122°∠18°，据调查，滑坡区地层软硬相间，层间剪切带发育，裂隙较发育，这对滑坡体的滑动起着重要的控制作用.

滑坡区水文条件简单，地下水主要为孔隙水、裂隙水，孔隙水主要存在于第四系松散介质中，接受大气降雨补给，多属于上层滞水，孔隙水向深部渗透，补给基岩裂隙水，裂隙水存在于基岩裂隙中，受大气降雨以及上层孔隙水的补给.

2 滑坡成因机制分析

滑坡的发生往往是多种因素综合作用的结果，这既有外部诱发因素，又有内部的自身因素.

2.1 自身因素

1）地貌条件

滑坡发生于两面临空的斜坡部位，斜坡北东方向绵延较长外，西南侧为一陡崖，因其切割斜坡，以致西南方向无侧向约束，南侧为锣鼓洞河，这为滑坡的发生提供了有利地形，并且该地形在降雨时，易导致地面径流沿陡崖处汇水，源源不断补给滑坡地下水，其平面地形图如图1所示.

图1 杉树槽滑坡地质示意图

2）地层岩性

滑坡基岩地层为侏罗系下统聂家山组（J1－2n）地层，主要为灰绿色粉细砂岩夹泥岩，呈软硬相间分布，砂岩层较厚，泥岩层较薄，易风化且遇水软化.

3）构造条件

杉树槽滑坡部位为单斜构造，顺向坡，岩层产状为122°∠18°，整体倾向锣鼓洞河，前缘以及西南侧为陡崖，经实地走访调查测得若干组节理裂隙，绘制节理玫瑰花图如图3所示.

图2 杉树槽滑坡滑动后右侧滑壁（镜头方向284°）

图3 节理玫瑰花图

岩质边坡的变形和破坏主要受岩体中发育的各类结构面所控制，其稳定性与各组结构面的组合关系、组合切割体与边坡的相对关系密切相关，因此利用极射赤平投影方法对各组结构面与边坡组合切割关系进行分析.结合现场调查以及节理玫瑰花图（图3）可知滑坡区域有3组主要节理：192°∠74°：32°∠80°：134°∠44°，其中坡面产状为100°∠20°，滑坡的滑动方向为102°.绘制赤平投影图如图4所示.

图4 边坡以及节理面的赤平投影图

3组主要节理J1、J2、J3以及边坡的切割关系由图4可见，其中，在赤平投影图中两组节理相交的组合交线（如上图Om1、Om2、Om3）可以反映组合切割体的空间状况，以及与边坡的关系.由图4可知，3组主要节理J1、J2、J3两两相交得到的组合交线Om1、Om2、Om3均落于边坡投影弧一侧，说明组合交线的倾向与边坡倾向相一致，而且组合交点m1、m2、m3均落在自然边坡坡度范围的小圆内部，说明组合交线倾角大于自然边坡倾角，因此，该切割体处于不稳定状态.其示意图如图5所示.

图5 组合交线与边坡示意图

由上述可知，该边坡的构造条件非常有利于杉树槽滑坡的滑动.

2.2 诱发因素

滑坡发生的诱发因素有很多，但是结合现场调查认为对于杉树槽滑坡可能的诱发因素为三峡水库蓄水和持续强降雨，为便于分析，现将秭归县沙镇溪镇2014年8月1日至滑坡发生时的9月2日期间降雨以及库水位数据表示如图6所示.

图6 沙镇溪镇降雨及库水位信息

由上图可知，滑坡发生时（2014年9月2日）库水位正处于上升阶段，即从8月27日～9月2日的7d时间上升了8m，平均1.1m／d.其次，从8月27日～9月2日沙镇溪镇发生持续强降雨，其中9月2日，即滑坡发生当天降雨量达到96.5mm，属于暴雨等级.

由于缺少专业的监测资料，只能通过调查走访获取相关信息，得知自三峡水库蓄水以来，在库水波动情况下杉树槽滑坡并未出现变形迹象，滑坡发生后经现场调查，发现滑坡后缘基岩裂隙水流渗出，并且其后缘右侧公路在降雨时可汇聚地表水流，同样，由于滑坡区地形地貌的特征有利于汇聚地表水流，而且滑坡区节理裂隙发育，地表水不断补给裂隙水，随着裂隙水的不断入渗，软弱岩层持续被软化，在发生持续暴雨时，基岩裂隙水趋于饱和，形成巨大静水压力，滑坡随之发生，因此降雨是滑坡发生的主要诱因.

2.3 滑坡机制分析

杉树槽滑坡具有“推移式”滑动的力学性质与特征，这点可以从以下几点得到证实：

图7 滑带及滑坡区后缘裂隙水

1）滑坡变形开始于坡体后缘，在滑坡发生后，据三峡晚报（宜昌）对沙镇溪镇三星店村村民、滑坡监测员，以及滑坡前缘大岭电站工人的采访记录得知，滑坡发生前一小时，坡顶即有落石滚动的声响，滑坡体中部公路出现鼓包.由此可以推测，滑坡变形最早发生于滑体后缘，而后逐渐向下传递.

2）据目击者回忆称，滑坡发生时速度非常快，前缘大岭电站瞬间被吞噬，而“牵引式”滑坡难以形成高速滑动，“推移式”滑坡变形由后缘开始，最终形成整体滑动，其巨大的“高位势能”导致高速滑动.

3）滑坡的动力主要来源于滑体中后部的推动，由于持续强降雨，已有软弱层面被进一步软化，后缘裂隙水形成压力柱，上部岩体的下滑力超过阻滑力，后缘拉裂面一旦出现，滑坡迅速滑动.

3 结 语

1）杉树槽滑坡的最终发生是多种因素共同作用的结果：两面临空的地形、利于地表水汇聚的坡面形态，软弱相间的岩层，以及有利的地质构造条件，这些都是导致滑坡发生的内在因素，而持续的强降雨才是导致滑坡发生的最根本的因素.

2）从滑坡发生前的变形特征及其“高速滑动”状态、滑坡的主要动力来源来看，杉树槽滑坡属于“推移式”滑坡.

3）杉树槽滑坡发生之后，由于产生了新的临空面，对周边岩质边坡稳定性将有较大影响，应加强监测，避免二次灾害.

4）杉树槽属于岩质顺层滑坡，该滑坡类型具有难识别、难预测以及突发性等特点，因此，应积极重视开展对岩质顺层滑坡的监测预警研究，同时也要完善群测群防系统，这在杉树槽滑坡事件中发挥了非常重要的作用.

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