三峡库区树坪滑坡治理前后渗流场分析

周宝 陈源 许倩 周瑞

摘要：三峡库区地质环境脆弱，滑坡灾害频发，其中少部分滑坡已采取工程措施治理，为研究治理工程对滑坡渗流场的影响，本文以三峡库区树坪滑坡为例，运用岩土软件Geo-studio，根据不同工况条件，分析滑坡采取工程治理前后渗流场变化规律，为库区滑坡工程治理提供经验理论。

Abstract： The geological environment of the Three Gorges reservoir area is fragile， and landslide disasters occur frequently. Some of the landslides have been treated by engineering measures. In order to study the influence of the treatment engineering on the landslide seepage field， this paper takes the Shuping landslide in the Three Gorges reservoir area as an example， using geotechnical software Geo-studio， according to different working conditions， analyzes the change law of seepage field before and after engineering treatment of landslide， and provides empirical theory for the landslide engineering management in the reservoir area.

关键词：三峡库区;树坪滑坡;工程治理;渗流场变化

Key words： Three Gorges reservoir area;Shuping landslide;engineering management;seepage field change

中图分类号：P642.22                                    文献标识码：A                                  文章编号：1006-4311（2019）10-0121-03

0  引言

三峡库区地质环境条件脆弱，滑坡地质灾害多发，现已查明的滑坡有近5300余处，其中涉水滑坡达1940余处，前期工程治理了500余处，大部分滑坡处于未治理状态，一旦失稳破坏将产生严重的后果[1-3]。因此，通过对滑坡采取工程治理措施可以减少经济损失和人员伤亡。针对树坪滑坡后缘陡倾的地形，采取削方压脚的工程治理措施，前人很少研究削方压脚治理措施对滑坡渗流场的影响，本文着重研究樹坪滑坡治理前后渗流场的变化规律。

1  地质环境条件

树坪滑坡位于宜昌市秭归县沙镇溪镇树坪村二组，长江干流南岸岸坡，距三峡大坝约47km，滑体前缘高程140m，后缘高程约470m，长约800m，东西宽约700m，面积约55×104m2，平均厚约50m，总体积约2750×104m3（见图1）。滑坡滑体由紫红色夹杂灰褐色或黄褐色的粉质粘土及碎块石土组成，滑带为堆积层与基岩接触带，为粉质粘土及黄褐色、青灰色或紫红色碎石角砾，滑床为三叠系中统巴东组地层，由紫红色、灰绿色中厚层状粉砂岩夹泥岩，以及浅灰色、灰黄色灰岩、泥灰岩组成。

2  治理概况

树坪滑坡于2014年8月开始治理，2015年6月治理工程完成。主要采取削方压脚的工程治理措施，将位于滑坡右侧边界A区及滑坡中部B区进行削方，挖除的土石方堆放于地形较缓的滑坡前缘（C、D区）进行压脚，同时在坡体上修筑排水沟，防止地表水入渗。

3  模拟分析

3.1 建立模型

运用岩土分析软件Geo-studio对树坪滑坡治理前后渗流场进行模拟分析，首先建立模型，根据相关地质资料，选取位于滑坡左侧的典型剖面A-A进行模拟计算，并建立相应的有限元计算模型，治理前网格模型（见图2）的节点数为3224，单元数为3242;治理后网格模型（见图3）的节点数为3138，单元数为3107。

3.2 计算工况

根据库水位总调度方案及2003年～2017年实际库水位升降情况，结合相关资料确定了如下工况，并结合不同工况下渗流场稳定性系数的变化规律开展对树坪滑坡应急治理前后稳定性分析。

工况1：自重+库水位175～145m（175～159m降速0.13m/d，159～145m降速0.6m/d）;

工况2：自重+库水位175～145m（175～159m降速0.13m/d，159～145m降速0.8m/d）;

工况3：自重+库水位175～145m（175～159m降速0.13m/d，159～145m降速1.2m/d;

工况4：自重+库水位175～145m（175～159m降速0.13m/d，159～145m降速0.6m/d）+50年一遇的降雨连续5d（234mm/5d）;

工况5：自重+库水位175～145m（175～159m降速0.13m/d，159～145m降速0.8m/d）+50年一遇的降雨连续5d（234mm/5d）;

工况6：自重+库水位175～145m（175～159m降速0.13m/d，159～145m降速1.2m/d）+50年一遇的降雨连续5d（234mm/5d）;

3.3 不同降速下滑坡渗流场变化规律

运用Seep软件模拟出，树坪滑坡不同工况下的浸润线，作为对比分析将关键节点库水位的浸润线单独取出，如图4、5、6所示为三峡库区库水位从175m下降至145m时，滑坡体内关键节点处浸润线的变化规律。图中表示库水位在不同降速下由高水位（175m）降至低水位（145m）时，滑坡体内地下水水位线的变化分布情况。

对于工况1、2、3的计算结果进行对比，145m库水位对应的浸润线要陡于159m浸润线，并远远陡于175m对应的浸润线。可以发现不同库水降速下滑坡地下水位变化也不同，其原因为滑坡岩土体的渗透性不同，地下水的排泄与补充速率也不同。在库水位下降至145m的过程中，下降速度越大，历时越短，导致滑坡体内地下水排泄时间较短，地下水滞留于滑坡体内致使浸润线总体下降缓慢，大的水力梯度。

仅在考虑库水位下降工况中，以工况1、2、3为例子，由图7可知，工况3的水力坡度依次陡于工况2，工况1，由渗透力的计算公式可知，渗透力的大小正比于水力坡降，随着库水位不断的下降，地下水不断的向外排出滑体，地下水的浸润线也随之下降;滑坡体由前缘至中后部受库水下降的影响逐渐降低，当库水下降时，地下水的内部浸润线也不断向下弯曲，直到库水降至最低点时，水力梯度最大，内部弯曲幅度也最大，故工况3最为不利，依次是工况2，1。此外，受滑体的渗透系数的影响，滑体内浸润线的变化要滞后于库水位。

通过上述的分析，库水位的下降对滑坡的渗流场的影响有以下几点：

①库水位下降过程中，受滑体渗透性能的影响，滑坡地下水降速滞后于库水位降速，且库水位降速不同时，地下水位的滞后速率也不同，降速越大，滞后现象越明显;

②库水位下降对能够显著影响地下水渗流，滑坡前缘浸润线出现明显弯曲现象;

③在库水位以不同速率下降时，降速越大，浸润线弯曲现象越明显;水位降至最低时（145m），产生弯曲的幅度最大，此时水力梯度值最大。

3.4 滑坡治理前后渗流场的变化规律

如图8，图9，图10所示，滑坡应急治理前后其内部的地下水位明显不同，分别以0.6m/d、0.8m/d和1.2m/d降速下降至145m过程中并叠加暴雨工况（234mm/5d），滑坡治理前后的浸润线的最大差值分别可以到达2.08m、3.26m和4.26m。

经分析认为，树坪滑坡的应急治理工程尤其是填方工程在滑坡前缘175m库水位以下稳定性相对较差、地形坡度较缓的的区域进行填方工程，增加了滑体的厚度，增强了库水位向外渗透的“难度”，致使地下水位外渗比治理前的速率较慢，滞后于治理前的地下水位，在一定程度上对滑坡的稳定性造成不利的影响。

4  结论

①由于坡体存在滞后效应，不同库水位下降速率，坡体内浸润线呈现不同的弯曲程度，且降速越大，产生弯曲的幅度最大，此时水力梯度值最大。

②采取削方压脚工程治理措施，会改变滑坡前缘的渗流场，在治理过程中会阻塞地下水渗透，从而抬升地下水位，降低坡体的稳定性。

参考文献：

[1]黄润秋.20世纪以来中国的大型滑坡及其发生机制[J].岩石力学与工程学报，2007，26（3）：433-454.

[2]王尚庆，陆付民，徐进军.三峡库区崩塌滑坡監测预警与工程实践[M].北京：科学出版社，2011.

[3]廖秋林，李晓，李守定，等.三峡库区千将坪滑坡的发生、地质地貌特征、成因及滑坡判据研究[J].岩石力学与工程学报，2005，24（17）：3146-3153.