清江水布垭库区南潭村滑坡特征及其稳定性

李 逵，吴吉民

（武汉地质调查中心，湖北 武汉 430205）

0 引言

水布垭水利枢纽工程是一个以发电、防洪为主，并兼顾其它的水利枢纽工程，2007年4月蓄水以来，受库水位的涨落及高强度降雨等因素的影响，岸坡沿线如南潭村、木竹坪、老林坡等多处滑坡出现不同程度的变形。2007年6月湖北省巴东县水布垭镇南潭村滑坡地表出现多条弧形拉张裂缝、居民房屋墙体开裂和前缘塌滑，横贯滑坡中部的公路路基产生纵向剪切裂缝，且整体下错0.3m、造成交通中断，给当地人民生活、经济建设和交通运输带来较大影响。因此，对南潭村滑坡的稳定性进行分析评价，并提出相应的防治措施具有较重要的现实意义。

1 地质环境

滑坡位于清江水布垭水库库区右岸，距库首约15km。清江自南西向北东流经本区，为本区的最低侵蚀面，现水面高程400m。区内山高坡陡，河谷强烈深切，两岸山顶高程1000～1500m，河床高程200～250m，相对高差800～1200m，为不对称“V”型。

滑坡地处亚热带湿润季风气候区，气候温和湿润、雨量充沛、四季分明，多年平均气温14℃ ～15℃，多年平均降雨量1100.7mm，降雨多集中在4～9月，约占每年平均降雨量的71.8％。雨季经常发生大暴雨或连续降雨，一小时最大降雨量为75.2mm，日最大降雨量达193.3mm，7日最大降雨量237.5mm。

区内出露地层主要为三叠系下统大冶组（T1d）、二叠系大隆组（P2d）和吴家坪组（P2w）以及第四系崩坡积物（Qcol+dl）和滑坡堆积物（Qdel），其中大冶组岩性主要为灰白色－深灰色薄层至中厚层灰岩，分布于斜坡上部；大隆组岩性主要为黑色薄层状炭质页岩夹含炭硅质岩，出露于斜坡右上部和中部冲沟下部；吴家坪组岩性主要为深灰色中厚层状含燧石结核灰岩，分布于斜坡右上部；第四系崩坡积物和滑坡堆积物的物质成分为碎块石土，广泛分布于斜坡地表。

滑坡区地处清太坪复向斜和长阳背斜之间的次级褶—皱鱼冬河背斜S翼，杨柳池断裂NW侧2.5km处。受构造影响，岩体节理裂隙较发育，主要发育二组：①走向 NNE，倾向 SE，倾角 80°～90°，发育密集；②走向 NNW，倾向 NE，倾角 50°～60°，线密度 0.3～1条/m。这两组裂隙与岩层层面将斜坡浅表层岩体切割成块体，加之后期的风化作用，使该区的浅表层岩体较为破碎。滑坡区属相对稳定的弱震环境，地震基本烈度为Ⅵ。

区内主要赋存孔隙水和裂隙水两类地下水，其中裂隙水赋存于灰岩裂隙和溶蚀裂隙之中，孔隙水则埋藏于滑坡堆积层和崩坡积层中，二者接受大气降水补给，多顺坡沿基覆界面或裂隙面径流向清江排泄。地下水埋深变化较大，水量较小。

2 滑坡基本特征

2.1 形态特征

南潭村滑坡平面形态呈舌形，后缘为基岩滑壁，高程约 675m，前缘直抵清江，清江现水面高程约400m，左侧以 NNW向滑移陡坎为界，右侧缘以近EW向山脊为界（图1）。滑坡中部发育纵向冲沟，将滑坡体分割Ⅰ号滑坡体和Ⅱ号滑坡体，Ⅰ号滑坡体地形上呈陡缓相间的折线型坡，上部地形坡度25°～35°，中部 5°～ 10°，中下部 15°～ 25°，前缘 40°以上，主滑方向约275°，纵长约820m，平均横宽约235m，面积约22×104m2，体积约170×104m3；Ⅱ号滑坡体地形较为平直，坡度 18°～25°，主滑方向约 290°，纵长780m，平均横宽 350m，面积 23.3×104m2，体积约70×104m3。

图1 南潭村滑坡平面示意图Fig.1 Fig.1 Sketchmapofthelandslide

2.2 结构特征

南潭村滑坡为一发育于原斜坡表层及部分浅层风化基岩中的沿岩土接触面或软弱结构面发生滑移的岩土混合质滑坡，变形模式为“滑移－剪切型”，其物质结构自上而下为滑体、滑带和滑床（图2）。

（1）滑体

滑体为原斜坡表层的崩坡积物，成分为粉质粘土夹碎块石，结构松散，土石比8：2～7：3。粉质粘土呈黄褐色，一般呈可塑状，碎块石成分以灰岩为主，夹少量炭质页岩和硅质岩，呈棱角状，大小一般5～10cm，大者50～80cm。滑体厚度变化大，滑坡体厚度一般2～5m。

（2）滑带

图2 工程地质剖面图Fig.2 Engineeringgeologicalsectionofthelandslide

滑带成分为含角砾粉质粘土或粉质粘土，黑色～黄褐色，结构致密，土石比8：2～9：1。粉质粘土呈黄褐色夹黑褐色，可塑状，角砾原岩成分为灰岩、炭质页岩和硅质岩，呈次棱－次圆状，大小一般2～5mm，滑带土层厚0.6～1.4m。滑面起伏，上陡下缓，滑坡后缘沿软弱结构面滑动，中下部沿岩土接触面顺层滑动。

（3）滑床

高程650m以上滑床基岩为大冶组灰岩；高程542～604m为吴家坪组含燧石结核灰岩；高程604～650m和542m以下为大隆组炭质页岩和含炭硅质岩。前两者岩石坚硬，岩体较为完整，后者岩石较软弱，节理裂隙发育，岩体较为破碎。滑床岩层倾向260°～290°，倾角 16°～20°。

2.3 变形特征

目前滑坡变形破坏主要表现为局部地面房屋开裂和路基下错蠕滑，并主要发育于Ⅰ号滑坡体之变形体（以下称Ⅰ号滑坡变形体）内。

Ⅰ号滑坡体下部无明显变形迹象，仅见滑体前缘库岸发生局部塌滑。中上部的Ⅰ号滑坡变形体则变形较为明显，变形体内地表产生多条拉张裂缝和剪切裂缝，前者走向大致与主滑方向垂直，弧形延伸，宽约2～5cm，长约10～20m不等；后者多平行于斜坡走向间断分布，张开1～3cm，长约5～8m不等，少量切穿民房墙体，造成房屋开裂破坏。Ⅰ号滑坡变形体前缘及滑坡中部省道巴鹤公路路基下错，下错长度约30m，宽约3～5m，下错高度约0.5～1.0m。据现场访问，滑坡变形体其变形时间主要从2007年开始，一年中变形最显著是在降雨期，枯水及旱季滑坡无明显变形。

Ⅱ号滑坡体也出现一定程度的变形，主要表现为拉张裂缝和局部塌滑，可见于滑体左侧缘陡坎处，其走向约315°，坎高约10～200m，；塌滑则可见于滑体前缘库岸，其规模较小，其受库水位消落影响。

3 滑坡成因分析

根据对滑坡的基本特征和勘察资料的分析，可对滑坡成因进行初步简要分析。

3.1 地质条件

南潭村滑坡形成于晚更新世早期，为一古滑坡。该滑坡的形成与当时的古气候和清江河谷的地形地貌相关，并与NNE向和NNW向裂隙、右岸岩层产状及软硬相间的岩性组合有着密切关系。在晚更新世早期，清江河谷强烈下切，形成清江两岸岸坡高陡，清江河谷构成了该滑坡的滑动临空面。当时清江侵蚀下切至大隆组顶部炭质页岩软弱带，并使其在右岸岸坡下部出露，该软弱带为相对隔水层，右岸岩层倾向河谷，在风化卸荷裂隙作用下，近岸坡岩体中的节理裂隙张开，使地表水沿此大量入渗，当运移到软弱岩层时，使炭质页岩逐渐软化、泥化，其抗剪强度随之降低，在岸坡坡脚区的炭质页岩将发生蠕变变形，并逐渐向岩体内部发展形成蠕动变形区，随着蠕动变形区不断扩大，引起岸坡应力重分布，导致岸坡上部岩体拉裂变形。随着炭质页岩的蠕动变形破坏发展到一定范围，即滑坡后缘和两侧切割结构逐渐形成。而由于软化和泥化作用在软弱带顶部逐渐形成贯通性剪切破坏面（滑动面）时，在一次大的降雨过程中，岩体内入渗了大量的地表水，使其贯通性剪切破坏面进一步恶化，抗剪强度进一步减低，以清江河谷为临空面，以软弱层顶部的贯通性剪切破坏面为滑动面，斜坡失稳形成滑坡。随着清江河谷的不断下切，南潭村滑坡经历了漫长的演化过程，形成如今的地形地貌形态。

3.2 降雨

滑坡所在区降水丰沛，雨季经常发生大暴雨或连续降雨。暴雨对滑坡起到了不可或缺的作用，大量的地表水渗入地下，在软弱层上富集、侵蚀，一方面使岩土体的力学强度降低，另一方面是孔隙水的渗透压力使得斜坡的稳定性降低。地下水对滑坡的诱发作用表现为：坡体中的地下水在后缘拉张裂缝中对裂隙壁产生静水压力，增加了坡体的滑动推力，且对滑移面以上坡体产生上浮托力或扬压力，从而降低了坡体在滑动面的抗滑阻力。

3

.3 人类工程活动

人类工程活动是南潭村滑坡发育的重要诱发因素之一，一方面房屋等建筑物的修建使滑坡荷载增加；另一方面开垦种植造成地表植被破坏，且坡体上多为水田，斜坡后缘引水渠和农田灌溉造成地表水渗漏严重，这对滑坡的稳定性带来了不利影响；再者随着水布垭水库的修建，滑坡体前缘处于库水位以下，使得该部分滑体处于饱水状态，承受较大的动水压力和静水浮托力，随着库水位的涨落，前缘滑体将产生崩滑破坏，从而使滑坡的整体稳定性降低。

4 滑坡稳定性评价

4.1 定性分析

通过对滑坡的地质环境、基本特征和成因等的分析，结果表明，Ⅱ号滑坡体地形坡度趋于平缓，覆盖层厚度不大，目前除前缘塌滑外无明显变形迹象，处于基本稳定状态；Ⅰ号滑坡体下部地形坡度较为平缓，除前缘库岸局部塌滑外无明显变形迹象，但其上部的Ⅰ号滑坡变形体则变形迹象明显，可见公路路基下错、地裂缝和房屋墙体裂缝等滑坡变形特征，其稳定性较差。在强降雨等因素的影响下，Ⅰ号滑坡变形体有进一步变形的发展趋势，存在局部（甚至整体）失稳的可能，从而诱发Ⅰ号滑坡体复活。

4.2 定量计算

（1）计算参数选取

本次研究采用了室内试验结果结合反演分析的方法确定岩土体的物理力学参数，综合选取岩土体物理力学参数见表1。

表1 滑坡力学参数一览表Table1 MechanicsParametersofthelandslide

（2）计算模型与计算工况

本次计算采用了工程界广泛使用的滑坡稳定性计算方法——剩余推力法，选择现变形较为严重的Ⅰ号滑坡变形体的A－A'剖面作为计算剖面，滑面简化成折线。根据岩土物理力学性质差异，结合地面形态、滑动面位置及地下水位线等变化特点，将其划分为若干个条块，典型计算剖面如图3所示。

图3 滑坡稳定性计算模型Fig.3 Computationmodelforstabilityofthelandslide

（3）计算结果

具体计算结果见表2。

表2 滑坡稳定性系数计算结果表Table2 Calculationresultofstability coefficientofthelandslide

4.3 分析评价

计算结果表明，在天然条件下，Ⅰ号变形滑坡体处于基本稳定状态，应与滑坡变形体的地下水较为丰富有关，这与边坡发生了局部变形但未发生整体滑动实际现状十分吻合；在十年一遇5日暴雨情况的工况下，Ⅰ号变形滑坡体的稳定性系数略大于1，处于欠稳定状态。在暴雨等不利因素的影响下，该滑坡变形体有可能产生滑动，且可能带动整个古滑坡滑动，危及滑体上的建筑物、公路和当地人民生命财产安全，因此有必要对其采取防治措施。

5 防治建议

根据稳定性分析结果，南潭村滑坡在目前状态下整体上是基本稳定的，其潜在不稳定区主要集中在Ⅰ号变形滑坡体内。在强降雨等不利因素作用下，Ⅰ号变形滑坡体有可能产生滑动，因此有必要采取以下防治措施：

（1）排水工程

在变形体外围沿周界修建排水沟，截断坡面地表水入渗，同时在变形体坡面修建树枝状排水沟，及时排除地表水，且在Ⅰ号变形滑坡体前缘公路内侧修建排水盲沟和纵向支撑盲沟，疏排滑坡变形体前部地下水，增强坡体的抗滑力。

（2）减载反压工程

Ⅰ号变形滑坡体的滑面埋深大，滑坡体具有“头重脚轻”的特点。通过滑体上部削坡减重、滑体前部填方反压，可以延长抗滑段、增加抗滑力，提高滑坡的整体稳定性。

（3）对滑坡变形体内人员进行搬迁，并改变土地耕植方式，改水田为旱地或退耕还林，减少地表水入渗。

（4）对滑坡变形体采用监测措施，以群测群防和专业监测相结合，对变形较大的Ⅰ号滑坡变形区进行重点监测。

6 结论

南潭村滑坡是在斜坡下部分布有软弱岩层的特有地质环境下，由于河流的下切，使边坡应力场改变，导致岩体变形拉裂，再受水等外营力的作用逐渐演变产生的。

南潭村滑坡整体较为稳定，Ⅰ号滑坡体下部和Ⅱ号滑坡体无拉裂变形等迹象。但Ⅰ号滑坡体上部变形体的稳定性较差，变形迹象明显，后缘地表拉裂缝发育，前缘位移明显，造成居民房屋、公路路基变形严重。在降（暴雨）雨等不利因素影响下，Ⅰ号滑坡体有可能活动加剧而产生滑动，将直接危害滑坡体上居民的生命财产安全和影响公路交通安全。因此对滑坡变形体采取必要的防治措施具有十分显著的社会效益和经济效益，具体措施为：（1）排水处理；（2）减载反压；（3）改变种植方式，水田改为旱地；（4）加强对滑坡变形体的变形监测。

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