三峡库区白水河滑坡变形分析及评价

杨何，曹阳健

三峡库区白水河滑坡变形分析及评价

杨何1，曹阳健2

（1.重庆黄金建设（集团）有限公司，重庆忠县404300；2.成都理工大学环境与土木工程学院，四川成都610059）

针对三峡库区白水河滑坡体局部复活、开展对其实施复合预警监测。通过对三峡库区白水河滑坡的地表宏观变形和监测数据分析，研究库区水位变化和降雨对滑坡的影响机理，并对白水河滑坡变形现状及趋势进行评价与预测，结果认为，降水坡水库水位下降是滑坡复活的诱发因素，两者叠加作用造成滑坡体稳定性下降。通过变形加速度及裂缝分期配套分析，截止2010年7月滑坡仍处于匀速变形阶段。

三峡库区；滑坡变形；库水位；降雨；分析评价

三峡库区位于川鄂交界的山地峡谷区，两岸滑坡分布相当广泛[1]。三峡水库自2003年蓄水以来，由于库水的大幅上升和周期调控作用的影响，使得该地区地质灾害问题重重[2]，主要体现在以下三个方面：大量新生滑坡出现；原有滑坡变形加剧；同时也诱发了老滑坡。

根据降雨和库水位等因素对滑坡的影响，将滑坡分为库水型滑坡、降雨型滑坡和库水-降雨复合型滑坡3种类型[3]。本文基于白水河滑坡的监测数据，对滑坡的宏观变形裂缝、累计位移和变形速率等演变特征进行分析，以此研究降雨和库水位变动联合作用下滑坡的稳定性。

1 白水河滑坡工程地质特征

白水河滑坡位于湖北省秭归县沙镇溪镇的乐丰村，为深层大型土质滑坡。滑坡平面形态呈不规则长方形，左右宽约450 m，长约350 m，面积约16×104m2，体积约550万m3，变形体平均厚度约35 m，主滑方向NNE20°。滑面为残坡积层与基岩接触带，厚约0.9～3.1 m，折线形。滑坡基岩岩性为中厚层砂岩夹薄层泥岩，产状15°∠36°，岩层中节理裂隙发育；滑体物质主要由第四系残坡积碎石土组成，碎石含量20%～40%。滑坡工程地质平剖面图见图1、图2。

图1 白水河滑坡2-2’剖面工程地质图

图2 白水河滑坡工程地质平面图（预警区）

2 滑坡体变形特征

2.1 地表变形特征

据相关资料[4]，2004年7月，白水河滑坡局部复活。复活变形体位于原滑坡中前部，东侧边界与原滑坡重合，为黄土包凹槽，西侧边界为原滑坡内部的山羊沟，后缘平均高程约250 m，前缘没入水下。滑坡复活区东侧边界附近发育有一条走向为NE17°的长大拉张裂缝，裂缝长约256 m，宽约5 cm～60 cm，裂缝下挫约4 cm～50 cm。2007年6月26日东侧近后缘处沿江公路边还发育一条走向NE30°的长大拉张裂缝，长约30 m，宽1 cm～5 cm，下挫1 cm～20 cm；同时滑坡中部由于2007年6月30日暴雨导致有约10×104m3的土体滑移，该滑移体前部以沙-黄公路为界，南北向长约100 m，东西向沿公路宽约220 m，平均宽度170 m。滑坡体变形最明显的部位为滑坡东侧与南侧边界。在滑坡复活变形区西侧边界附近可见发育有走向为NW50°～60°的羽状、阶梯状裂缝，但规模一般较小，裂缝长度约12 m～38 m，宽3 cm～30 cm，下挫距离4 cm～30 cm，以横向拉张裂缝为主，偶尔可见纵向剪切裂缝，未见贯通性长大裂缝。其它裂缝主要发育在地形变化较大的滑坡前缘东部区域，以拉张裂缝为主，裂缝长度约6 m～118 m，走向NW30°～80°，宽3 cm～30 cm，下挫距离4 cm～150 cm。

2.2 监测资料分析

白水河滑坡专业监测从2003年6月开始实施，复活预警区内监测点ZG93、ZG118和新增监测点XD-01、XD-02、XD-03、XD-04同步变形，且在2007年5月之后变形迅速增大。本文选取东侧边界XD-01，西侧边界ZG118以及滑坡中部的XD-02、XD-04监测点进行分析（图3、图4）。

图3 滑坡累计位移和降雨关系

图4 滑坡累计位移和库水位关系

自2003年7月到2010年7月，东侧边界XD-01#监测点测得累计变形2504.2 mm，西侧边界ZG118#监测点测得累计位移2029.8 mm，中部XD-02#、XD-04#累计测得位移量分别为1475.33 mm和1248.1 mm。在2007年4月之前，各个监测点位移较小，监测点ZG118#在此期间监测到平均位移速率为0.47mm/d，位移-时间曲线近似呈线性关系，此时滑坡处于匀速变形状态[5]；随后5～7月，该滑坡位移速率急速增大，特别是进入7月份之后，监测点XD-01#最大单日位移达到50.85 mm，3个月内的水平位移量达到1406 mm，同时其他GPS监测点也有类似变化，都发生较大水平位移；9月份之后滑坡变形又趋于稳定，之后滑坡的位移-时间曲线呈周期性的阶跃式上升，但幅度有所减小。

可见，监测所表现出的变形特征与地表宏观变形特征一致，滑坡东侧发育有局部贯通裂缝，变形较大，其监测数据也显示东侧边界变形大于滑坡其他部位。

3 变形诱发因素分析

滑坡累计位移量和降雨关系图（图3）显示，每年6月～9月的雨季，白水河滑坡的位移均会出现不同程度的阶跃式增长，分析认为这是由于该段时间内的集中降雨，导致滑坡岩土体的非饱和区饱和度增大，有效应力减小，间接地增加了滑体的总重度，增大了下滑力。同时，由于堆积体较为松散，降雨易入渗至滑带区域，雨水的浸泡会削弱滑带土的抗剪强度，从而导致滑坡稳定性降低。图3显示变形一般略滞后于降水，这主要与降雨量、降雨强度、滑坡体性质和规模以及降雨前滑坡体的稳定程度有关[6]。而由于在每年9月至次年4月期间的降雨量明显小于每年5月～8月的集中降雨，此时滑坡变形监测曲线则趋于平缓，此间滑坡位移较小。

此外，库水位变动也是影响滑坡稳定的一个重要因素，图4显示滑坡变形与库水位下降之间具有很强的相关性：即水库开始蓄水后，到每年的5～6月份，三峡水库水位从159 m下降至145 m（2009年之后为自175 m下降至145 m），此时滑坡变形监测曲线出现较大幅度的上扬。这主要是由于白水河滑坡为动水压力型滑坡，其滑体物质主要为渗透性不良粉质粘土，当水库泄水时，由于地下水渗透速度慢，导致库水位与地下水位之间的水力梯度增大，形成正落差，地下水向着坡体外侧的方向渗流，同时产生同方向的渗透压力，不利于滑坡稳定。

图4还显示出一个问题：2007年6月位移监测曲线出现的阶跃式上扬幅度远远大于之前的上扬幅度。从滑坡的工程地质剖面图可见，其下部的抗滑段倾角较小，因此该段在库水位较低情况下能提供较大的抗滑力。据图4，在2007年之前，三峡库区最高蓄水位仅为140 m，此时，下部抗滑段的抗滑力较大，滑坡处于匀速变形状态；水库增加蓄水后，下部抗滑段产生浮托减重效应；同时，因为白水河滑坡的滑带为泥质粉砂岩，遇水软化，进一步降低了滑带下部抗滑段的抗剪强度。以上因素综合作用，导致白水河滑坡在2007年6月发生较大的变形。

综上，降水及库水位下降是白水河滑坡复活的诱发因素，两者叠加作用于滑坡体时，其位移会大幅增加，稳定性显著下降。

4 滑坡变形趋势分析及评价

根据白水河滑坡监测数据得出其位移速率-时间曲线；将位移速率对时间求导可得到位移加速度-时间曲线，如图5。

图5显示，在斜坡从监测初期到2010年7月，其加速度值基本保持在0附近作上下振荡，期间虽然有较大变形，但加速度始终都在±0.25 mm/d2的范围内震荡，并且随后加速度的波动范围又开始缩小到监测初期的水平，没有出现进入加速阶段的加速度变化特征[7]。而在匀速变形阶段，加速度a主要以0为中心作上下振荡，其宏观上（均值）基本为0。由此判定该滑坡截止到2010年7月仍然处于匀速变形阶段。

通过地表变形特征分析，白水河滑坡只在东侧边界存在有相对连通的裂缝。可见，白水河滑坡的裂缝体系还未出露完整，滑坡整体滑动边界还未形成，因此，从滑坡空间演化的角度判断，滑坡目前尚未进入加速状态。

综合以上分析，可以判定白水河截止到2010年7月，尽管监测期间出现了较大的位移变化，但仍未进入加速变形阶段。

图5 滑坡变形速率及加速度曲线

5 结论

（1）从2007年7月出现较大变形后，白水河滑坡变形呈现阶跃式特征，滑坡东侧边界和后缘变形大于前缘，表现为渐进推移式滑坡。

（2）白水河滑坡变形的重要影响因素为库水位和降雨。在两者叠加作用下更为显著，因此其动力成因可归结为“库水-降雨复合型”滑坡。

（3）通过变形加速度及滑坡裂缝分期配套分析，判断白水河滑坡仍未进入加速变形，截止到2010年7月仍处于匀速变形阶段。

[1]汪华斌,吴树仁,汪稔.长江三峡库区滑坡灭害危险性评价[J].长江流域资源与环境,1998,7(2):186-192.

[2]刘广润,晏鄂川.三峡库区地质灾害特征及防灾工作要点[J].资源环境与工程,2005,19(3):147-149.

[3]王兰生.意大利瓦依昂水库滑坡考察[J].中囯地质灭害与防冶学报,2007,18(3):145-150.

[4]许强,汤明高,黄润秋,等.大型滑坡监测与应急处置[M].北京:科学出版社,2015.

[5]许强,汤明高,徐开祥,等.滑坡时空演化规律及预警预报研究[J].岩石力学与工程学报,2008,27(6):1104-1112.

[6]林孝松.滑坡与降雨研究[J].地质灾害与环境保护,2001,12(3): 1-7.

[7]许强,曾裕平.具有蠕变特点滑坡的加速度变化特征及临滑预警指标研究[J].岩石力学与工程学报,2009,28(6):1099-1106.

Deformation Analysis and Evaluation of Baishuihe Landslide in Three Gorges Reservoir Area

Yang He,Cao Yangjian
（Chongqing Gold Construction(Group)Co.,Ltd Zhongxian 404300,Chongqing；School of Environment and Civil Engineering,Chengdu University ofTechnology Chengdu 610059,Sichuan）

Aimingat the local resurrection ofthe Baishui River landslide in the Three Gorges Reservoir area,the compound early warningmonitoringwas carried out.Based on the analysis ofthe macroscopic deformation and monitoringdata ofBaishuihe landslide in the Three Gorges Reservoir area,the influence ofwater level change and rainfall on landslide is studied,and the present situation and trend ofBaishui River landslide deformation are forecasted and predicted.The results showthat the precipitation The decline ofwater level is the predisposingfactor oflandslide resurrection,and the superposition ofthe twocauses the landslide stability todecrease.Through the deformation acceleration and fracture stagingsupporting analysis,as ofJuly 2010 the landslide is still in the uniformdeformation stage.

ThreeGorgesReservoirarea；Landslidedeformation；Reservoirwaterlevel；rainfallandanalysisandevaluation

P642.22

A

1673-9000（2017）02-0105-03

2016-11-09

杨何（1985-），男，四川射洪人，工程师，主要从事水利水电工程施工管理工作。