三峽庫區秭歸縣廟灣滑坡勘查與防治建議

劉 敏 張 軍 伍兆陽

(1.湖北楚鵬工程勘察設計院，湖北 武漢 430034;2.湖北省地質環境總站，湖北 武漢 430034)

前言

廟灣滑坡位于湖北省秭歸縣沙鎮溪鎮三星店村3組，自三峽庫區2003年蓄水以來，該滑坡變形有加劇變形趨勢，近年來發現滑坡前緣三星大道外側修配廠擋墻和墻體出現不同程度的裂縫和局部下沉現象，影響滑坡體上96戶共287人，房屋96棟面積約5833m2、334省道320m及航運安全和217畝耕地，根據《三峽庫區三期地質災害防治工程地質勘查技術要求》(三峽庫區地質災害防治工作指揮部，2004年12月)該滑坡危害程度等級為Ⅲ級。

1.勘查區自然條件及地質環境條件

1.1 自然條件

廟灣滑坡位于秭歸縣城西北部約39.7km的沙鎮溪鎮三星店村，對外交通以公路為主，有334省道從廟灣滑坡上橫穿而過。

勘查區地處亞熱帶季風氣候區，氣候溫和濕潤、雨量充沛、四季分明，降雨具連續集中的特點，雨季多暴雨。地表水系鑼鼓洞河發源于秭歸縣香爐山，從斜坡底部自南向北流過。從區內主要河流及沖溝的流量變化情況來看，境內河流及沖溝水量與大氣降雨密切相關。影響地質災害發育的水文因素主要是河水或沖溝水流對岸坡的沖刷和洪水漲落形成的動水壓力。

1.2 地質環境

勘查區地處鄂西褶皺山地構造剝蝕低山區，河谷地貌發育。滑坡前緣臨近自北向南向展布的鑼鼓洞河，滑坡區兩側溝道匯聚地表水后外排鑼鼓洞河。

勘查區出露地層有侏羅系下統香溪組 (J1x)和第四系松散堆積層 (Q)。根據巖土體類型、結構、巖性及工程地質特征，區內巖土體大致可劃分為第四系松散巖類和較堅硬～軟弱巖類。

根據地下水賦存條件、水理性質和水力特征，滑坡區主要有松散堆積層孔隙水、基巖裂隙水兩種地下水類型。

勘查區主要不良地質現象為為巖體風化與崩解、滑坡變形。滑坡變形引起的小規模的房屋開裂、地表裂縫、局部坍滑(塌)是滑坡變形破壞的主要方式。

2.滑坡基本情況

廟灣滑坡屬大型淺層巖土混合型滑坡，滑坡平面形態呈簸箕狀分布，滑坡體發育高程295m，最低點為鑼鼓鼓洞河河谷，主滑方向96°，滑坡天然坡角在20～25°之間，局部大于30°，總體表現為后緣緩，中部及前緣陡的特點。滑坡縱長550m，寬160～350m，滑坡面積12.85×104m2，滑體厚3.50～12.10m，平均厚約9.2m，滑體方量約118.22×104m3。

按照有關規范與工作設計要求，在勘查了該處滑坡規模、周界特征、滑坡空間形態特征、滑體特征、滑體物質組成及結構特征、滑體厚度空間變化情況、滑動帶特征、滑床特征等相關情況后，將滑坡處巖土樣品帶至湖北省鄂東北地質大隊實驗室進行測試物理力學性質，得出大量可靠數據。

3.滑坡影響因素與變形破壞機制

3.1 滑坡穩定性影響因素

根據滑坡的性狀特征與近期變形主要特點分析，影響滑坡穩定性的因素可分為內在因素與外部因素兩類。內在因素與滑坡區環境地質條件及自身特點有關，主要包括滑坡區的地質構造、地形地貌條件與滑坡物質結構條件以及坡體植被覆蓋程度等;外在因素主要有大氣降水、庫水位動態及人類工程活動等，現分述如下:

1、地形地貌:在地形地貌上，廟灣滑坡宏觀上總體呈現上緩下陡的折線型邊坡類型，中上部略顯低洼，具有良好的水流匯集入滲地形條件，滑坡前緣為構造侵蝕的深切鑼鼓洞河，為滑坡提供了滑移臨空面，為滑坡變形破壞奠定了良好的基礎條件。

2、地層與構造條件:滑坡區位于構造上位于揚子準地臺中上揚子臺褶皺帶的秭歸盆狀向斜南端、百福坪～流來觀背斜的南翼，區內構造主要受北面的百福坪～流來觀背斜控制，未見較大規模的斷裂，但裂隙較為發育，主要發育兩組裂隙:①170°∠77°，面平直閉合，延長小于 1.5m，0.7m/條;②236°∠78°，面平直，延長1m，0.5m/條，兩組裂隙相切。裂隙的發育破壞了巖體的完整性，降低了巖石抗風化能力，遇水軟化，力學強度較低，另外，滑坡區巖層產狀為110～120°∠15～25°，為順向坡，且侏羅系下統香溪組為軟硬相間易滑地層，易產生變形破壞，這種地質結構的有利組合，不利于斜坡的穩定。

3、物質結構:坡體物質結構較為松散，且各區段物質結構不盡相同，其物理力學性狀與含水透水性有較大差異，利于水流的入滲與局部富集。總體表現為上部為含碎石粉質粘土、碎石土及碎塊石土，其下是由粉砂巖構成的滑床頂面，坡體物質在水流入滲后易軟化，力學強度降低，產生變形破壞。特定的巖性組合為滑坡變形奠定了有利的物質基礎條件。

4、庫水位動態:庫水位動態變化對滑坡的穩定性影響極大，主要有兩個方面的作用，其一是庫水抬升后，地表水體滲入到坡體內，浸泡軟化滑帶土，降低其力學強度，同時使得坡體內靜水壓力增大，不利于滑坡體的穩定。其二是當庫水位下降時，坡體內空隙水壓力來不及消散，形成動水壓力，對穩定性極為不利。

5、大氣降雨:大氣降雨對于滑坡的穩定性也是一個十分不利的因素。降雨后，特別是連續的暴雨后，由于降雨入滲，滑坡體內地下水位迅速升高，致使滑坡體內空隙水壓力隨之升高，滑坡土體由于飽水而重度增加，增加了坡體荷載，同時降水入滲還使巖土體泡水后力學強度降低，不利于滑坡的穩定。

6、人類工程活動:人類工程活動對滑坡穩定性的影響主要表現不合理的農業耕作及農業灌溉用水入滲等，對滑坡區地質環境產生了較大的破壞，降低了斜坡抗沖蝕能力和局部穩定性，增加了大氣降雨的入滲速度和入滲量，對斜坡的整體穩定性和局部穩定性均產生了一定的不利影響。

3.2 滑坡變形機理與破壞機制分析

根據滑坡變形特點、影響因素綜合分析，滑坡現階段變形系滑坡前緣建房加載，人工修筑階梯狀平臺種柑橘破壞坡體結構，前緣鑼鼓洞河沖蝕下切，使坡體前緣臨空，在大氣降水入滲及庫水位波動的迭加作用下導致的局部變形，滑坡整體目前仍處于基本穩定狀態。但由于表層為殘坡積粉質粘土夾碎石、碎石土、及碎裂巖體結構松散，透水性較好，而下伏巖性為粉砂巖、粉砂質泥巖互層均為軟質巖石，透水性差，在兩者接觸面附近易形成地下水富集順接觸面向坡下滲流，在地下水的淋濾作用下，表部松散堆積物中的細小顆粒也容易在巖土接觸面附近富集，從而易形成滑動面。加之滑坡前緣的邊坡臨空高陡，原巖的穩定狀態受到破壞，在長期的風化作用、大氣降水作用以及其他人類活動綜合影響下，滑坡體前緣高陡邊坡易產生掉塊、崩塌等變形破壞，斜坡的整體安全裕度不高。在不利因素的影響下，存在較大的安全隱患，坡體存在整體失穩的可能。最大可能的變形破壞方式為斜坡高陡坡底部巖土體坍滑下座，牽引斜坡中后部坡體產生滑移，危及滑坡區居民生命財產安全。

4.滑坡穩定性分析評價

4.1 滑坡變形宏觀分析

4.1.1 滑坡變形特征

通過滑坡地面變形調查發現整體上近期未發現有大的變形跡象，僅發現有局部的、小規模的房屋開裂、地表裂縫、局部坍滑 (塌)跡象 (共6處，如圖1)，其變形特征主要受持續降降及庫水位波動影響。

圖1 廟灣滑坡變形跡象圖

4.1.2 滑坡變形宏觀分析

據調訪，廟灣滑坡前緣蓄水后每年都出現坍滑的現象，方量一般小于10m3，洪水到來后被沖走。從裂縫發育部位和房屋變形情況分析，在長期降雨的條件下，廟灣滑坡前緣、中前緣有較大的變形，房屋裂縫變形值最大達到2～3cm，這些現象均表明廟灣滑坡前緣穩定性差;廟灣滑坡前緣變形向中后緣擴展的范圍不大，目前穩定性較好。

三峽庫區2003年蓄水以來，該滑坡變形有加劇變形趨勢，近年來發現滑坡前緣三星大道外則修配廠擋墻和墻體出現不同程度的裂縫和局部下沉現象，表明滑坡對水庫回水條件反映明顯，其穩定性明顯降低。

4.2 滑坡穩定性極限平衡法應用

根據《三峽庫區三期地質災害防治工程地質勘察技術要求》，滑坡穩定性分析計算采用剛體極限平衡法。原理是:破壞面 (滑面)形狀根據具體情況假定，而不是按塑性理論計算得到的;其次，破壞面所圍限的巖土體不需要滿足塑性條件，僅需在滑動面上滿足塑性條件即可 (亦即把坡體當作剛體來處理)，而不是象塑性理論那樣要求坡體內部每一點均需滿足塑性條件。對巖土體進行穩定性評價時，首先假設滑面，滑面可為各種形態;然后根據滑面確定極限抗力，再求得穩定系數。由于滑面是假設的，具有較大的不確定性，從各個滑面所求得的安全系數可能會有較大差異，其中最小的值最接近于問題的解答，相應的破壞面就是該邊坡最危險的滑面。

5.庫岸再造及塌岸預測

5.1 影響塌岸的影響因素

影響塌岸的因素很多，分靜態條件和動態因素，靜態因素主要包括岸坡類型、坡面形態物質組成及結構，動態因素主要包括降水與地表水的入滲、加載、庫水位波動、流水侵蝕、新構造運動及地震，其中動力因素為誘發因素。

5.1.1 靜態條件

1、廟灣滑坡為巖土混合型滑坡。

2、史家坡滑坡坡面形態以凸形坡為主，局部為凹形坡，后緣多呈階狀，局部為陡坎，平均坡角18°～23°。

3、物質組成以滑坡堆積的粉質粘土夾碎石、碎 (塊)石土、塊裂巖為主，一般呈稍密～密實狀態，透水性較弱，局部有相對隔水層，易形成潛在的滑動面。

4、廟灣滑坡最大滑體厚度達12.1m。

6、蓄水前每遇汛期，滑坡前緣有坍滑現象。

7、下伏基巖為侏羅系下統香溪組 (J1x)粉砂巖、粉砂質泥巖，為一順向坡。

5.1.2 動態因素

降水與地表水的入滲:暴雨易觸發塌岸，大暴雨過程中，具有一定匯水面積的斜坡或崩滑堆積體能匯集大量地表水入滲碎塊石土中，使地下水位迅速抬升，空隙水壓力和浮托力驟然增高，并軟化蠕滑帶土或潛在滑移面的軟弱層，使其力學強度大大降低，因而導致滑坡。

秭歸縣地處鄂西暴雨中心地帶，最大年降雨量1522.4mm，最小年降雨量694.8mm，一小時最大降雨量達75.2mm，一旦最大降雨量達193.3mm，三日最大降雨量達500余mm。地表水的入滲使臨庫水位地段坡體軟化，斜坡內飽水，對岸坡穩定極為不利。

庫區蓄水:由于三峽水利樞紐具有防洪的功能，因此在豐水季節三峽為庫區水位要降低，余出庫容量，但庫水升降必然會導致岸坡的局部不穩。水庫高水位時，岸坡浸泡于水面以下，軟弱層或潛在滑動帶受水浸潤軟化，同時地下位抬升，坡體內靜水壓力增大;當水位由175m驟降至145m時，坡體外水柱壓力迅速消失，坡體內地下水來不及排出而產生超孔隙水壓力，對坡體穩定產生不利影響。庫水位由145～175m、175～145m的波動是一個長期循環往復作用過程，在這個過程中，除江水沖刷、浸泡岸坡、浸潤軟化坡體內軟弱層、不斷形成坡體內外水壓力驟變外，還會導致坡體內細粒物質被攜帶走，為岸坡再造提供破壞空間。

風浪:三峽庫區蓄水175m后，滑坡前緣水面寬度將達到150m，按秭歸常年最大風速 (24m/s)計算，江面風浪高將達2.2m;平均風速 (2.7m/s)計算，河面風浪高將達0.8m，這是庫岸再造的主要動力之一，極易引起滑坡前緣岸坡的局部坍塌。

地震影響:大型水庫蓄水后由于應力的重新調整的因素，極易引起水庫誘發地震，資料表明，三峽庫區蓄水后秭歸縣境內多次引起小型水庫型誘發地震。地震的振動對臨庫水岸坡的危害極大，也容易造成岸坡的局部坍塌。

5.2 塌岸預測

5.2.1 預測方法及參數的選定

塌岸預測方法采用類比圖解法以實測的巖土體洪水線以下的穩定坡角和洪水線以上的自然坡角為基礎，對蓄水至175m水位后的庫岸進行塌岸預測 (圖1)。

圖1 類比圖解法示意圖

本次塌岸預測，正常高水位取175m，消落水位取145m。根據岸坡實測穩定坡角，并參照有關資料(《三期地質災害防治規劃秭歸縣庫岸勘查報告》，長江水利委員會長江勘測規劃設計研究院)和周邊地區經驗(《長江三峽庫區移民遷建新址重大地質災害及防治研究》，殷躍平等著)進行類比，綜合確定本次塌岸預測所采用的穩定坡角。

6.滑坡發展變化趨勢及危害性預測

廟灣滑坡為一巖土混合型滑坡，后緣高程295m，前緣高程137m，主滑方向96°，滑坡縱長550m，寬160～350m，面積12.85×104m2，滑體厚 3.50～12.10m，平均厚約9.20m，滑體方量約118.22×104m3。根據滑坡形態的物質結構，近期變形特點，綜合分析，廟灣滑坡系由鑼鼓洞河下切，坡體前緣臨空，在河水側蝕沖刷與大氣降水入滲的迭加作用產生的滑移所致。目前滑坡仍處于整體穩定狀態，由于滑坡東側臨近鑼鼓洞河，具良好的滑移臨空面，滑體的安全裕度不大，隨著三峽庫區水位的抬升，滑體的前緣將被庫水淹沒，存在較大的安全隱患，在庫水效應，溝道水流沖刷與上部水流入滲的綜合作用下，坡體存在整體失穩的可能，最大可能的變形破壞方式為前緣坍滑漸趨高陡，使上部坡體穩定程度降低，進而牽引上部坡體產生滑移，危及滑坡區居民生命財產安全。

7.滑坡防治方案建議

滑坡目前整體處于穩定狀態，但滑坡前緣臨近三星大道外則修配廠陡坡段一帶近期變形較為明顯，在暴雨及庫水位波動影響下，局部存在產生較大規模變形破壞的可能，對滑坡整體穩定存在較大的潛在危害。本著防治工程應與環境保護、土地利用相結合，工程設計必須安全可靠、技術可行、經濟合理、施工簡便、遵循各類工程配合使用、綜合治理的原則，根據各類變形體的性狀特征及危害程度 (潛在危害)以維護坡體整體穩定性，避免產生重大地質災害，本滑坡治理工程主要布置在滑坡前緣變形區一帶，主要工程措施是對滑坡前緣變形區進行抗滑樁支擋，技術上簡易可行，施工工藝成熟可靠，治理效果具長期性。

廟灣滑坡防治工程主要針對前緣變形區，實施的主要工程應是:因該滑坡位于沙鎮溪鎮中部，在城鎮的建設過程中，已修建了完善的排水措施，因此只需對滑坡前緣變形區進行支擋。設抗滑樁支擋進行工程治理，技術上簡易可行，施工工藝成熟可靠，治理效果具長期性，綜合而論，合理可行。

建議保持維護好滑坡區地形地貌現狀，杜絕在滑坡區實施大挖大填的人為活動，盡可能減少對滑坡區地質環境的破壞，避免因地形改變而造成斜坡失穩;建議對滑坡區后緣分布的二個水塘將其填埋，減少水流入滲對坡體穩定的不良影響。

下步工作應結合防治工程效果監測，在勘查區設立完善適宜的變形監測系統，組建相應的變形監測機構，與當地地質災害群測群防工作相結合，全面開展變形監測與防治工程效果監測，以掌握變形動態，及時了解地質災害發生發展規律，檢驗防治工程效果，為不斷完善地質災害防治方案提供依據。

［1］劉衡秋.三峽庫區萬州駙馬滑坡基本特征及形成演化機制分析［A］.第八屆全國工程地質大會論文集［C］.2008

［2］張常亮，李同錄.三峽庫區滑坡治理設計中主要問題的探討［A］.中國地質學會工程地質專業委員會2007年學術年會暨“生態環境脆弱區工程地質”學術論壇論文集［C］.2007

［3］譚立勤，晏鄂川，劉廣潤.三峽庫區崩塌滑坡工程防治效果評價體系研究［A］.第三屆湖北科技論壇優秀論文集［C］.2005