某庫岸邊坡穩定性影響因素及邊坡變形破裂機制分析

吳浩

【摘 要】本文以西部某庫岸邊坡為例對地震誘發滑坡的不穩定性影響因素進行分析，結果表明邊坡在經歷Ms6.1級和Ms5.8級地震后，邊坡失穩進入活躍變形階段，邊坡危險性較高。邊坡變形破壞模式為滑移-拉裂。

【關鍵詞】滑坡；穩定性；地震；滑移-拉裂

0 引言

地震誘發邊坡失穩破壞是一種常見的地震次生災害。我國山區地形地貌條件復雜，且這些地區大部分位于地震高發區，存在許多地震誘發的地質災害問題[1]，每一次強烈地震都會引發大面積的滑坡，給我國的社會經濟、人民的生命財產帶來巨大的損失。因此對地震誘發滑坡進行研究具有十分重要的意義。

1 滑坡區工程地質條件

庫區位于盆地凹陷帶東部的新生代隆起地區，測區上游發育呈NW向展布的短軸背斜，背斜兩翼巖層產狀基本對稱，分別傾向上游與下游，一般傾角15°左右，在壩區變陡為25°左右。區內玉門組礫巖中斷層較發育，以逆斷層為主，規模均不大，充填物均為碎屑巖及糜棱巖，斷裂面上擦痕明顯，裂面光滑，斷層帶中充填物呈鈣質膠結。斷層多為壓扭性，與河流近于正交。受構造運動影響，粉砂質粘土巖中NNW與NNE向陡傾角節理非常發育，結構面間距距10～15cm左右。區內新構造運動較為顯著，根據《中國地震動參數區劃圖》（GBl8306—2001），可知該區地震動峰值加速度為0.15g，地震動反映譜特征周圍期0.45s，相應地震基本烈度為Ⅶ度。

2 滑坡體概況

研究區滑坡體具有明顯的滑坡邊界，坡體后緣環狀成群的拉裂縫和側邊沖溝為滑坡邊界（見圖1）。其中，1號滑坡體垂直高度76.5m，斜長159m，平均橫向寬度135m。在坡體后緣帶寬3～4m范圍內存在4條拉裂縫，每條裂縫張開寬度3～5cm，最寬8cm，垂直位距1～2cm。2號滑坡體垂直高度85m，斜長230m，平均橫向寬度215m。在坡體后緣帶寬5m范圍內拉裂縫，每條裂縫張開寬度5～8cm，最寬25cm，垂直位距3～5cm。

圖1 右岸滑坡體全貌

3 邊坡穩定性影響因素分析

震后兩年觀測期內1#滑坡體最大水平位移量8cm，最大垂直沉降量2cm；2#滑坡體最大水平位移量25cm，最大垂直沉降量5cm，其水平和垂直變形位移方向基本與滑坡走滑方向一致，局部因地形因素和存在次級滑面而方向略有分散。

3.1 較軟弱基巖

庫區較軟弱基巖是邊坡變形的重要內因之一。經第三系（N2）淺磚紅色粉砂質粘土巖干燥狀態下的單軸抗壓強度為21.8～24.1MPa左右，飽和狀態下僅2.0～2.3MPa左右，且具遇水崩解性，抗剪強度指標也較低。因此，即使在巖層傾角對邊坡穩定有利（傾向坡里）的條件下，也會形成切層滑面，尤其在基巖風化帶或構造破碎帶等軟弱結構面上容易形成滑面。

3.2 邊坡高陡及高臨空條件

庫水長期浸泡臨岸基巖，導致基巖抗壓強度和抗剪強度降低，同時庫水位波動時的動水壓力等都導致邊坡穩定性進一步惡化。根據調查、勘探，庫水位以上的山體中雖無地下水活動，但大氣降水仍通過覆蓋層下滲至基巖體中，使滑帶巖體軟化，強度降低。

水庫岸坡坡腳受水庫浪蝕淘刷、浸泡，水位升降等作用影響，臨岸松散的人工堆積物和塊（夾礫）碎石土，逐漸涌向庫底，引起岸邊不斷坍塌，造成坡腳處近20米的臨空面條件。庫水位以下土體處于飽狀態，僅能維持自身穩定，不能為邊坡的穩定提供抗滑支撐能力。庫岸坍塌、坡腳高臨空，導致坡腳處抗滑支撐能力喪失，使邊坡原有穩定平衡條件被打破，引起邊坡應力重分布，使岸坡向著不穩定的方向發展。

3.3 地震作用

地震是導致滑坡變形的觸發因素，地震荷載累積效應作用使坡體中超靜孔隙水壓力的增大、有效應力的降低，從而降低土體的抗剪強度，觸發效引發邊坡中的軟弱層觸變軟化，同時，地震慣性力的作用能夠導致土壓力增大，改變土體原有應力狀態[2]。在地震橫波作用下，坡體水平方向產生相對位移，并且相對位移的峰值響應隨斜坡高度增加而增加，在地震縱波作用下能夠使坡體在垂直方向產生不可逆體積變形。

震后出現的滑坡形跡與特征，預示著兩個滑坡體己經進入活躍變形階段，邊坡危險性較高[3]，隨著穩定條件的進一步惡化，將發生較大規模的滑坡，從而造成巨大的損失。

4 邊坡變形破裂機制分析

在長期水動力作用下兩滑坡前緣不斷坍塌，形成高臨空剪出口，使坡體前緣抗滑力喪失，導致坡體整體穩定性降低，在地震觸發作用下坡體下部沿下伏軟弱面（滑面）向臨空方向滑移。坡體下部滑移導致坡體上部抗滑力降低同時坡體下部對坡體上部存在一定的拉應力，使坡體整體滑動，在后緣形成拉裂縫。結合邊坡形態與基巖結構面組合分析，滑坡前緣不存在反彎段（即阻滑段），滑動面是近直線型。綜上，兩個滑坡的變形破裂機制為滑移-拉裂[4]。

5 結論與建議

在地震觸發作用下坡體穩定性降低進入活躍期開始滑動，分析可知這兩個滑坡的變形破壞模式為滑移-拉裂。

分析可知該水庫右岸邊坡不穩定，對水庫工程造成潛在危害。滑動面與后緣拉裂縫相連通，降水不僅能使滑動面強度降低，還有可能使坡體中裂縫充水，進一步促進坡體變形的發展。因此，建議在坡體表面尤其是后緣做好地表水截排措施，預防地表水入滲使坡體滑動。同時，在坡體前緣應采取必要的支擋保護措施，防止坡腳處的進一步坍塌。

【參考文獻】

（上接第312頁）[1]鮑葉靜，高孟潭，姜慧.地震誘發滑坡的概率分析[J].巖石力學與工程學報，2005（01）：66-70.

[2]侯超群，王曉謀，石恒俊.地震對邊坡穩定性影響分析[J].路基工程，2008（06）：187-188.

[3]陳曉利，冉洪流，王明明.潛在地震滑坡危險區區劃方法[J].地球物理學報，2012（04）：1269-1277.

[4]張倬元，王士天，王蘭生，等.工程地質分析原理[M].北京：地質出版社，2009：287-288.

[責任編輯：許麗]