钻孔倾斜仪在大型复杂滑坡勘查中的应用——以巫山县塔坪H1 滑坡为例

唐俊刚，李 俊

（重庆市地质矿产勘查开发局107 地质队，重庆 400000）

0 引言

在滑坡勘查中，寻找滑面是最为重要的一项工作，目前常用的手段主要有钻探、井探等方式，但它们的应用条件均有一定的局限性。例如使用钻探，机械对岩芯干扰严重，不易发现滑面，而在地质构造面发育的地区，容易错将地质构造磨光面和擦痕当作滑动面；探井开挖困难，尤其是在深层滑坡探井施工时井下施工人员存在较大的安全风险。并且很多大型复杂的滑坡体在历史上曾经发生过多次不同深度的滑动，勘探过程中可能会发现多层滑面，这些滑动面多为历史上的滑动形成的，目前已处于稳定状态，如何确定真正控制滑坡变形的滑动的滑动面，是传统的勘探方法很难解决的问题。而钻孔倾斜仪在滑坡深部位移监测工作中已得到广泛的应用，利用勘探钻孔安装测斜管，并加密其采集数据的间距，通过对深部位移位置的寻找来确定滑面位置，通过位移曲线来建立滑坡变形破坏模型，以提高滑坡勘查的质量。

塔坪H1 滑坡位于三峡库区巫山县曲尺乡，为塔坪老滑坡前缘复活区域，该滑坡在历史演变过程中发生多次、多序列的滑动，勘查过程中在不同深度有多层滑面揭露，本文通过对滑坡的勘查，结合滑坡深部位移曲线的分析研究，确定滑坡活动的滑动面，以及滑坡的变形破坏模式、变形速率以及其发展趋势。以期为同类型具有多层滑动面的滑坡勘查工作提供参考。

1 塔坪H1 滑坡基本特征

1.1 塔坪老滑坡

塔坪老滑坡位于长江干流巫山段左岸，长江航道里程K184km 处，行政区划属重庆市巫山县曲尺乡。区内斜坡结构类型为顺向坡，出露三叠系上统香溪组地层，地层结构具有上硬下软、软弱互层的特点。塔坪老滑坡在长江下切的过程中发生了一次或多次整体或中前部一定范围的滑动，在多次滑动中在区内形成了多级平台，经历了地质年代的长期改造，古滑坡下游侧的滑体多已滑移至江中，在冲沟处以可见基岩，而古滑坡上游侧（H2）前缘在长江沿岸反翘形成的自然抗体，滑坡整体处于稳定状态，区内受地形的限制汇水面积较小且排泄条件较好，仅暴雨不足以让稳定的滑坡产生变形[1]。

2008 年三峡库区175m 蓄水以来，受库水的浸泡和涌浪的冲刷、掏蚀，更重要的是库水位变动时地下水的强烈循环，使得区内的碎裂状的砂岩块体强度持续劣化，软弱带的细颗粒物质不断被带走，并在区内形成了的水压力使得滑坡原有的平衡被打破，在前缘斜坡地带持续的蠕变。塔坪老滑坡的变形特征目前表现在滑坡中前部形成的3 处滑坡，塔坪H1 滑坡、塔坪H2滑坡以及黄果树滑坡（图1）。

图1 塔坪滑坡空间分布

1.2 塔坪H1 滑坡

塔坪H1 滑坡可能是在长江下切过程中塔坪古滑坡体前缘复活的情况下形成的，前缘滑体沿着三叠系上统香溪组组底部炭质页岩层顶面（古滑坡滑面）发生滑移，中后部碎裂岩体失去了前缘的支撑发生了松脱式滑移，滑移后形成了区内的第二级平台小五谷坪（曲尺场镇一带），并在场镇西侧形成了拉裂槽。

1.2.1 空间形态

塔坪H1 滑坡后缘位于小五谷坪后侧高程280m一带，西侧以绞滩沟东侧山脊为界，东侧以沙湾子沟为界。而其前缘与塔坪古滑坡相同，在高程100～120m 一线，以香溪组底部页岩及巴东组岩层出露为界。滑坡长500～590m，宽480～550m，分布面积约28.3×104m2，滑体平均厚度约为70m，总方量约1981×104m3。塔坪H1 滑坡在前缘分布有一个处于缓慢蠕动变形的变形区，变形区呈横长形，长约330m，宽450m，分布面积约14.89×104m2，平均厚度约为50m，总方量约为634.4×104m3（图2）。

图2 测斜仪工作原理

1.2.2 物质组成

塔坪H1 滑坡滑体为塔坪老滑坡滑动崩解形成的碎裂状岩体，碎裂岩体的母岩为三叠系上统香溪组地层，该组岩层自上而下依次为较硬的长石石英砂岩→易风化的岩屑长石砂岩→易软化的炭质页岩、粉砂质页岩。这种上硬下软的地层结构，在长江快速下切过程中应力松弛卸荷反弹过程中，底滑面形成，滑坡发生，上部的硬岩、较硬岩拉裂、滑移、破碎形成碎裂岩体。受古滑坡滑体滑动的距离、序次不同，不同地段的碎裂岩体的破碎程度也不同，总体上有后缘完整、前缘破碎，上部较完整、下部较破碎的趋势[2]。

1.2.3 滑面特征

根据勘查探井及钻孔的揭露情况，塔坪H1 滑坡深层、中层及浅层，从16.1～147.8m 均有滑面揭露。其中碎裂岩体下部香溪组组底部页岩表层多有明显的泥化现象，部分有擦痕、镜面等现象，具有较为明显的滑动带特征。碎裂岩体及滑体中分布的破碎软弱层粉质粘土及碎石土层可见磨光面及擦痕特。另外探井也有纵向的软弱错动带中揭露。这些特征表层该区域地层发生过多次滑动，找到控制滑坡现状变形破坏的活动滑动面，是勘查工作最为重要的一项任务，也是传统勘探手段难以解决的问题。

2 钻孔倾斜仪的基本原理及在塔坪H1 滑坡的布设

2.1 钻孔测斜仪工作原理

钻孔测斜仪是监测岩土体水平位移的原位监测仪器，其工作原理是通过传感器测头内的摆锤受重力作用影响来逐段测量钻孔轴线与铅垂线之间的夹角，然后利用几何关系分段计算得到钻孔轴线相对于铅垂线的水平偏移量，再将其累加得到总偏移量及沿管轴线整个孔深位移的变化情况（图2）。每隔一定时间逐段测量钻孔轴线与铅垂线夹角，通过计算钻孔轴线相对于铅垂线偏移量的变化量精确地确定钻孔所在区域岩土体变形的大小、方向、深度和速率等参数。

2.2 钻孔测斜仪在塔坪H1 滑坡的布设

塔坪H1 滑坡共布设10 个深部位移监测孔位（图3），其中3 个自动化采集数据，7 个人工采集数据。有6 个监测孔大致沿验证勘查地质剖面1-1′布设。其中SB01埋置深度为45m，人工采集，采集间距为0.5m；SB02 埋置深度为45m，自动化采集，设置有9 个传感器；SB03及SB04 埋置深度为20m，自动化采集，分别设置有5个传感器；SB05～SB010 埋置深度70～124m，人工采集，采集间距为1m。

图3 塔坪H1 滑坡深部位移监测点分布

3 滑坡深部位移曲线的分析研究

本次选取了代表性的钻孔倾斜仪SB07、SB05、SB09、SB02 进行分析研究。

其SB07 位于塔坪H1 滑坡中前部，监测孔最大位移量出现在孔深54m 处，位移量为15.73mm。根据该曲线分析可知，位移量在孔深54m～57m 之间极具增加，曲线表现为锯齿状突起，在该区段以上位移增量稳定在较大的量值，累计位移持续增大。结合钻孔资料（钻孔揭露56m 以下为香溪组组底部页岩层，具泥化特征）认为该区段为滑坡的滑动带，57m 以下相对稳定，在滑坡中前部活动的滑动带为老滑坡滑面；另外该曲线在孔深20～23m 处也具有锯齿状突起的特征，为变形区次级滑动的滑面（图4）。

图4 塔坪H1 滑坡深部位移监测曲线

SB05 位于塔坪H1 滑坡中部，最大位移量出现在孔深口处，位移量为11.34mm。根据该曲线分析可知，位移量在孔深43m 附近极具增加，曲线表现为锯齿状突起，在该区段以上位移增量稳定在较大的量值，累计位移持续增大。结合钻孔资料（钻孔揭露孔深44.10～45m 为软弱层，孔深44.3m 见一磨光面，光滑、有擦痕，滑面处角砾呈定向排列）认为在区段活动的滑动带为老滑坡滑体内的软弱层，49m 以下曲线呈波动状态，相对稳定；另外该曲线43m 向地表位移量有少量的增加，具有一定的倾倒变形特征[3]。

SB09 位于塔坪H1 滑坡后缘，曲尺乡场镇东莞中学处，监测位移量较小，位移量从孔深96m 向上渐增，位移与孔深关系曲线平整平滑，无明显的突起，波动小。结合勘查及地表监测情况认为塔坪H1 滑坡后缘曲尺场镇段现状处于稳定，滑坡目前复活的变形区未影响到曲尺场镇。

SB02 位于塔坪H1 滑坡左侧中后部，最大位移量出现在孔口处，位移量为-27.15mm，从孔口向钻孔深度，位移量渐小。结合钻孔揭露的地质特征以及周边的监测孔数据表明，SB02 最大埋置深度仅为45m，未深入稳定岩层，变形区目前活动的滑动面在45m 以下，监测区段上下部滑体滑动速度不均一造成测斜管向滑坡后侧倾斜（图5）。

图5 塔坪H1 滑坡剖面

根据对上述监测点监测曲线结合地勘资料可知：①塔坪H1 滑坡目前活动的变形区，前缘的滑动面为塔坪老滑坡滑动面（香溪组底部页岩层），中后部的滑动面为老滑坡碎裂岩体内部的软弱面。②塔坪H1 滑坡变形区具有多层滑动面，其主控滑动面埋深45～66m，平均厚度约为50m，为超深层滑坡。③变形区域位于曲尺场镇外侧的斜坡，曲尺场镇目前处于稳定状态。④滑坡变形区域中前部的位移量大于后部位移量，塔坪H1 滑坡为牵引式滑坡。

4 结语

对于具有多层多序列滑动面的复杂滑坡体，通过传统的勘探手段难以判定其滑动滑动面，对于滑坡工程的有效治理带来了不确定性。而钻孔倾斜仪在滑坡深部位移监测工作能够较为清楚的揭示滑坡深部特定位置的变形情况，在大型复杂滑坡勘查工作中结合钻孔倾斜仪寻找活动滑动面的位置并对滑坡特征及变形趋势进行分析，建立滑坡变形破坏模型，提高复杂地质条件下的滑坡勘查质量，降低治理工程及决策的风险。