汉江旬阳水电站杨大沟滑坡稳定性分析

朱克娟

(中国电建集团北京勘测设计研究院有限公司，北京 100024)

1 滑坡体基本特征

1.1 滑坡体概况

杨大沟滑坡东抵汉江，西(后缘)至山顶，南抵杨大沟，北以山脊为界(见图1)。滑坡体分布高程在210～520 m之间，后缘高出河水位300余m，东西长600 m，南北宽60～280 m，属于中间高两侧低的纵长横短式滑坡。总面积0.13 km2，方量约147万m3，为中型岩土质混合型滑坡。

图1 滑坡全景(镜像向西)

滑坡后缘呈不规则弧状陡坎，高差1～8 m不等；滑坡中部发育走向NE10～30°的裂隙L3形成基岩陡壁，将滑坡体分隔成两个区域(Ⅰ区、Ⅱ区)，后因Ⅱ区的拖动，以L2为界，形成新的牵引区ⅡB区；ⅡA区前缘滑坡舌已入汉江。

(1)ⅡA区

该区为凸起的山梁，其西以L3为界，北至山脊，南至杨大沟，东抵汉江，分布高程210～340 m，坡角25～30°。总面积0.03 km2，体积95万m3。

滑坡体内部主要由碎石土组成，坡体表面岩石风化破碎，局部覆盖0.5～2 m的坡积粘土。

滑坡体后缘被L3切割，北侧受层面裂隙NW270～280°SW∠40～50°控制(呈1～8 m的陡坎)，南侧为杨大沟，前缘为汉江，滑床由层理面与NE走向的平缓结构面组合而成。

与1991年相比，目前，南侧杨大沟上部基岩出现重力卸荷，裂隙张开，岩体局部遭受破坏，形成塌滑堆积体；滑坡前缘公路以下水下卵砾石层增厚0.5～1 m。滑坡体上旧民房未见明显变形；G316国道边坡挡墙(1997年建成)出现多处裂缝，最大水平剪切位移8 cm，路面有数条大小不一横向张裂缝，宽度0.2～5 cm；位于公路下侧的旬阳码头护坡(1976年修建)未见明显变形。

(2)ⅡB区

为一楔形滑体，东至L3陡壁，西以L12为界，北至山脊，南至构造线L2。分布高程340～480 m，总面积0.02 km2，体积35万 m3。

滑体主要由松动的岩体组成，岩层仍保持原有的清晰层次，后缘表部有堆积岩石碎块。北侧槽形洼地表面覆盖0.5～1.0 m厚的坡积粘土。

滑坡体北端为一半圈椅状基岩陡壁，产状同岩层层面，南为L2构造面控制，后缘被NE5～15°裂隙切割，东至L3陡壁，滑床由层面及L2结构面所交棱线或滑坡堆积体与基岩接触面控制。

受ⅡA区的牵引，ⅡB区表面出现10多条宽窄不一的裂缝，一般0.5～1.0 m，最宽达10 m。与1991年资料对比，由3条裂隙变成多条裂隙，变形加大，形成一断陷凹槽，槽宽5～10 m，可见深度2～6 m，长大于20 m；裂隙L2及L1的部分由于坡体的滑动已被掩埋；其它裂隙变化不大，山梁上电线杆50年来无明显变形。

(3)Ⅰ区(老滑区)：

该区为负地形，东至L3陡壁，南以冲沟为界，西至杨大沟滑坡周界，北至构造线L2。中部为一基岩山梁，形成以L1为界的两个古滑坡综合体，地形呈两个斜台阶。

该区滑体位移变形较大，堆积物以碎块石为主，表面覆盖有薄层坡积粘土，前缘出露滑动物质为变形岩体及岩块，后缘基岩见有NE5～15°张开裂缝。体积约17万 m3。

滑坡左侧受NW320～340°结构面控制，后缘被NE5～15°张性裂隙切割，滑体底部由层面及NW320～340°结构面的交棱线或滑坡堆积体与基岩接触面控制。

Ⅰ区台地较多，台地上为菜田、麦田(粘土、粉质粘土夹碎石)，坡体含水量较大，发育浅层滑坡，但范围较小。

1.2 滑坡区的物质组成

(1)基岩

(2)松散堆积物

松散堆积物为地壳上升过程中山体的崩坡积物在斜坡上积聚而成。钻孔显示，松散堆积物厚13.0～49.1 m，主要由碎块石土、大孤石、粉质粘土、粘土等组成。

1.3 滑动面特征

(1)滑动带的形态特征

滑坡的滑动面主要为滑坡堆积体与基岩接触面，由岩层层面与走向NW320～340°裂隙面的交棱线及走向NE50～60°缓倾结构面控制。滑面在横向上因层面裂隙的影响呈台坎状；纵向上受NE5～15°张性裂隙面的影响而呈折线型。

整个滑坡区的下伏基岩面在纵向上呈前缘较缓、中后部较陡的态势，即Ⅰ区老滑坡区前缘出口出现反坡，滑面倾角5～45°，ⅡA区的前缘基岩面较平缓，而Ⅰ区与ⅡA区分界处基岩面较陡，Ⅰ区高于ⅡA区。在横向上，除ⅡA区靠近杨大沟侧基岩面较陡、Ⅰ区中部基岩面较高外，其它处起伏不大。滑动面埋藏深度一般18～30 m，最深处达49.1 m。

滑动面局部在堆积体内滑动，其不是以典型的弧面形的后缘面为特征，而是以弧形和平直陡坎兼有的形态表现。

(2)滑动带的物质特征

据浅井揭露，滑带物质由强风化的石英绢云母千枚岩碎屑及糜棱泥质组成，灰白～灰褐色，湿，腻手，厚约5～20 cm不等。分别在浅井SJ1及SJ2进行了2组天然状态和饱和状态下的直剪试验和室内土工试验，其物理力学指标见表1～表3。

根据试验成果：该滑带物质为粉质粘土，硬塑、透水性微弱，抗剪强度较高。

表1 滑带土力学性质指标

表2 滑带土的物理性质指标

表3 滑带土的颗粒组成

1.4 滑动方向的确定

①滑壁擦痕的统计：滑坡北端的层面滑壁上，出露清晰的梳齿状擦痕，产状SE120～145°∠30～45°，直接反映了滑坡的滑动方向。

②赤平投影法：控制滑体边界及滑动方向的构造主要为NW320～340°NE∠65～85°裂隙及层面，作赤平投影得其滑动方向为SE145°∠44.8°(图2)。

③长期观测点动向：为了定量描述滑坡的活动情况，了解其变形的特点和规律，自1990年5月至1991年5月布置了滑坡变形观测，由19个观测点结果表明，滑体滑动方向为SE136°。

综上可以看出，三种不同的方法所得到的滑动方向基本是一致的。

图2 赤平投影法

2 滑坡形成机理分析

杨大沟滑坡的发生原因较为复杂，因素较多，归纳起来主要受地形、岩性、构造及水的作用，在临空面的存在下产生滑动。

2.1 地形地貌条件

杨大沟滑坡位于杨大沟和凸起的山梁之间，中上部发育多条小的冲沟。杨大沟位于滑坡体的南侧，汉江流向NE5～10°，属于两面临空，地形高差50～350 m。为边坡滑动提供了地形条件。

2.2 岩性条件

组成斜坡的岩体为绢云母石英千枚岩及夹钙质、炭质千枚岩的层状岩体，岩石的片理化和千枚岩化明显，岩体质量较差，其抗压、抗剪能力弱，抗风化能力低，其又含有亲水性矿物，岩体浸水后软化易沿钙质、炭质千枚岩形成软弱带，层面摩阻力则进一步下降，因此该部分和覆盖层与岩石接触面是产生滑坡滑动的主要软弱面。

2.3 构造条件

滑坡发生在单斜构造部位，区内地层经历了多次的构造运动。滑坡周边岩体褶皱和揉皱现象随处可见。滑坡层面裂隙极发育，NE5～15°SE(NW)∠70～90°组裂隙发育；因此岩体受层面和NNE、NNW两组裂隙切割，在风化、卸荷作用下易产生脱离块体。边坡岩层与汉江斜交，岩层倾角30～70°，与产状NW320～340 º NE∠65～85°裂隙的交棱线方向为SE150°，倾向汉江，倾角44.8°，易形成不稳定块体。该区地层倾角较陡，一般大于40°，更增加了沿斜坡下滑的可能。

2.4 水文地质条件

滑坡区地下水主要为覆盖层孔隙水和基岩裂隙水，地下水的补给主要来源是降水入渗，滑坡体纵向地形是西高东低，横向是中北部地形较高。因此地下水和地表水不易汇聚，可向三面排泄，最终均排向汉江河床。

水在滑坡的破坏过程中主要有三个方面的作用：

(1)软化作用：千枚岩是亲水性强的岩石，所夹的炭质千枚岩和钙质千枚岩强度较软，岩体本身绢云母含量又较高，遇水后岩石的物理、化学风化作用加强，生成粘土矿物，使岩石软化、岩体强度降低、抗破坏的能力降低；浸水后层面和软弱结构面的摩擦系数、粘聚力降低。

(2)冲刷作用：地下水由山体向杨大沟和汉江排泄，在水流的运动过程中靠近河流和冲沟的一些松散颗粒被水体带走，形成松动岩体；在汉江河床下切及滑坡南侧杨大沟加深的过程中，洪水将坡脚的抗滑岩体不断冲刷掉，山坡坡脚地形变陡，使埋藏在斜坡内部的软弱面在坡脚处形成临空面，对斜坡稳定产生不利影响。

(3)大气降水的入渗，使风化松动岩体容重增加、同时产生渗透水压力降低松动颗粒间的粘结力，增加斜坡岩体的下滑力。

2.5 可能的滑坡过程及滑坡体成因分析

通过以上资料可看出，滑坡体是一个岩土混合型滑坡，曾经历了多次、多级的滑动，水平位移大于垂直位移，目前正由滑动型式滑坡转变为以蠕动变形为主要型式。

2.5.1 滑动

由于上述条件存在，该滑坡可能经历了这样的一个过程：岩体卸荷张裂—松弛变形—蠕动变位—急剧下滑—蠕变。上覆岩层软硬相间，NNE向裂隙倾角较陡，该组裂隙在风化、卸荷作用及河谷的下切作用下，顶部宽度变大，并向深部发展，形成松弛张裂带。松散体崩塌滑动后，下部岩体又经历风化、卸荷等破坏，随着软弱面在临空面出露又产生再一次下滑。每次滑动可能是沿不同的软弱面，部分岩体滑动或整体滑动，在滑动的过程中或间歇段还伴随着山体的抬升和河床下切的发生。随后进入一相对稳定期，滑坡也由岩质滑坡转化成岩土混合型滑坡，滑动方向也由向杨大沟方向滑动转为向汉江方向滑动。并分成新、老滑坡，老滑坡已趋于稳定，新滑坡活动较强烈。

2.5.2 蠕滑变形

(1)快速滑动以后，滑体进入一相对稳定的蠕动变形期。从1941年以后，滑坡经过历史洪水和地震考验，均未发现其快速滑动，整体保持在相对稳定状态。

(2)下伏基岩为千枚岩，没有发现大的断层，岩层产状稳定。根据钻孔揭露，滑坡体没有明显的底滑面，是以滑坡堆积碎石土与微风化千枚岩顶板为分界，不具有统一底滑面的物质组成和滑动痕迹。

3 滑坡体的稳定性分析及工程地质评价

3.1 滑坡体的地表监测成果

自1990年5月在主滑区及牵引区设置了19个长期观测点，同时开始观测，至1991年5月结束。其间降水689 mm，而旬阳年平均降水量777.1 mm，观测成果具有代表性。监测点的分布情况及最大位移情况见表3。

(1)滑体ⅡA区目前处于整体缓慢蠕变状态，各观测点几乎都是沿最大坡度方向(垂直等高线)下滑，变形涉及到牵引区及位于ⅡA区西侧壁外侧的H13测点，这就意味着变形区正在逐步扩大。但从总体情况分析应属于浅表层滑动。

(2)自1990年5月下旬至1991年上旬，在整个回归年中，各点平均累计沿X方向移动－82.82 mm，沿Y方向移动90.28 mm，沿Z方向移动－74.09 mm，主滑区滑体滑动方向为SE136°，滑动倾角：H8点以上为30～32°，以下为21～25°平均为31°09′。说明滑动控制边界条件不变，目前的变位仍然继承原来的滑动方向。

(3)滑体中后部变形和位移幅度较大，滑舌部分变位小，而紧靠后缘的牵引区变位最大。表明滑坡体各部位变形的不均一性。

(4)测点的变形速率随季节变化明显，6～9月份最大，占全年变形量的60%～80%，且滑动速率不直接受降水量的影响，有滞后现象，表明大气降水入渗是滑体变位的主要诱因。

3.2 滑坡的稳定性评价

(1)Ⅰ区

该区为老滑坡区，主要为顺层或微切层滑动，由于滑移后滑体重心下移，地形变缓，整体稳定。

(2)Ⅱ区

由地表变形观测知：滑体中后部变位幅度较大，滑舌部分变位较小，而紧靠后缘的牵引区变形也较大。测点的变形速率随季节变化明显，6～9月份变形最大，变形速率平均值为148.01 mm/a，最大为H9：276.54 mm/a。主滑区滑体滑动方向为SE136°，滑动倾角：H8点以上为30～32°，以下为21～25°平均为31°09′。与滑壁擦痕统计及赤平投影所得滑动方向具一致性。

总之，从现状调查情况、测绘及勘探资料分析，Ⅱ区后缘已接近山体的分水岭，其下滑的动能已逐渐减弱，因此大规模滑动的可能性很小，滑坡体不容易产生快速滑动和深层滑动，其整体是稳定的，但是小规模的、浅表层的蠕滑会时有发生。Ⅰ区滑动年代已久且厚度较小，整体稳定，雨季局部浅表层的有蠕滑的可能。

表3 滑坡测点位移统计

4 结论

杨大沟滑坡以汉江为前缘，以西侧山顶为后缘，以杨大沟和北侧山脊为侧缘。根据地形地貌及变形状况分为Ⅰ区、ⅡA区、ⅡB区，方量分别为17万m3、95万m3、35万m3，共计147万m3，滑坡体主要组成物质为全、强风化岩体以及漫长的地壳上升过程中在斜坡上积聚而成的崩坡积物。该滑坡属于厚层中型、岩土质混合型滑坡。

综合分析多年的变形和监测数据、滑坡形成机理等因素，认为该滑坡整体稳定，但是小规模的、浅表层的蠕滑会时有发生。