三峡库区曾家棚滑坡变形特征与成因机制分析

伏永朋，吴吉民，王树丰，闫举生，李 明

FUYong-Peng,WUJi-Min,WANGShu-Feng,YANJu-Sheng,LIMing

（中国地质调查局武汉地质调查中心，武汉，430205）

（Wuhan Center of China Geological Survey,Wuhan 430205,Hubei,China）

2012年5月31日，三峡库区奉节县鹤峰乡三坪村一组曾家棚发生滑坡险情，6月2日凌晨，即发生大规模滑动，由于应急预警及时，无人员伤亡[1]。曾家棚滑坡位于大溪河左岸，下距河口约11 km，2010年“长江上游宜昌-江津段环境工程地质调查”项目曾对该滑坡进行了重点勘查，查明了滑坡区环境工程地质条件和滑坡特征，滑坡发生后，项目组先后两次对其进行了应急调查和变形位移测量，获得宝贵的第一手资料。该滑坡在奉节一带具有典型代表性，本文通过对其变形特征和成因机制剖析，为三峡库区同类斜坡监测预警提供参考。

1 滑坡概况

滑坡地处长江一级支流大溪河北岸，地理坐标：东经109°33′41″~109°34′11″；北纬30°56′47″~30°57′00″。滑坡全貌如图1所示。

图1 曾家棚滑坡全貌（2010年）Fig.1 Thepanoramaof Zengjiapeng landslide(2010)

滑坡为发育于三叠系中统巴东组砂、泥岩、泥灰岩地层中的土质滑坡。滑体主要为崩坡积、残坡积、碎块石土；滑带为岩土界面，滑床为粉砂岩、泥灰岩。主滑方向139°，后缘高程272 m，剖面呈折线型，上部较陡，坡度20°，中部225 m高程附近为滑坡平台，地形平坦开阔，坡度3~4°，前缘近河段变陡，坡度25°。右侧以冲沟为界，沟内基岩出露，左侧以突出的弧形山脊为界，后缘以斜坡陡缓交接处为界，前缘直抵河床，淹没于水下（调查时水位160 m），蓄水前河床高程140 m，未见基岩出露，滑坡相对高差132 m。滑坡平面上呈簸箕形，纵长570 m，宽500 m，面积约28.5×104m2。纵剖面呈上薄下厚的“刀”型，平均厚度30 m，总体积约855×104m3。调查时滑坡处于不稳定状态，主要的诱发因素为降雨和三峡水库蓄水。最危险的地段为高程240~180 m的斜坡段。滑坡主要威胁坡体上8户20人生命财产安全，其次，一旦发生整体滑动，对航道及过往船只、码头设施造成威胁。

2 滑坡地质环境与基本特征

2.1 滑坡区地质环境

滑坡地处川鄂褶皱碳酸盐、碎屑岩低山区，大溪河自前缘由南西向北东流经本区，蓄水后水面高程在145 m至175 m波动，水面宽160 m至320 m。河谷形态为低山中宽谷，断面呈不对称“V”字形，左岸为中陡坡，平均坡度25~40°，右岸坡度稍缓，平均坡度20~30°。滑坡所在的左岸斜坡坡顶高程约600m，前缘直抵河床，高程140 m，相对高差约460 m，原始坡面形态呈折线形，平均坡度25°左右。

滑坡区属亚热带季风气候区，降雨具有连续集中的特点，夏季多暴雨。多年平均降雨量为1000mm，年降雨量极大值为1635.2 mm（1963年），极小值为721.6 mm（1953年）。雨季一般在5~10月，其降雨量占全年的76%，最大日降雨量为158.6 mm（1956年7月8日），最大时降雨量为82 mm（1870年5月29日）。

区域构造上位于巫山向斜南东翼近核部，岩层产状中上部180~270°∠10~20°、斜坡下部滑坡区340~350°∠18~22°，斜坡坡向南东，岸坡属逆向坡，区内地层及岩性、分布范围见表1。

表1 滑坡区出露地层岩性、分布一览表Table 1 The formation lithology and distribution in landslide area

受构造影响，岩体主要发育三组节理裂隙：①走向10~30°，近直立，宽张、平直延伸长1~5 m，每米2到5条；②走向300~340°，近直立，微张至闭合、较平直，延伸长0.5~1 m，每米1到2条，局部密集发育达到每米10条；③走向40~60°，倾向SE或NW，宽张、较平直，延伸长大于1 m，每米1到3条。

2.2 滑坡结构特征

据勘查资料，滑体上部为崩坡积黄褐色-紫红色碎块石土，结构稍密-密实，土石比2∶8~4∶6，碎块石成份主要为泥质粉砂岩、长石石英砂岩，大小一般3~15 cm，大的50 cm左右，呈次棱角-棱角状，强风化；下部为残坡积黄褐色粘性土夹碎块石，土石比8∶2~7∶3，碎块石直径一般3~15 cm，成分为泥灰岩，少量钙质泥岩，结构密实。钻孔揭露滑体厚度10~39 m，平均厚度30 m。滑带为碎石角砾土，棕褐、棕红色，硬塑状，角砾直径0.5~3 cm，表面磨光，次圆-次棱角状，成分杂，有石英砂岩、泥岩、泥灰岩，强风化。砾石表面可见擦痕，粘土具揉皱现象，局部存在次级滑带。滑带在滑体底部与滑床界面之间连续分布，厚度0.2~1.0 m，平均厚度0.5 m；滑床上部为粉砂岩，中下部为泥灰岩，浅层强风化，厚度一般3~10 m，岩体破碎，向下以中等风化为主，岩体较完整。

图2 滑坡变形位移矢量图Fig.2 The vectorgraph of deformation and displacement for Zengjiapeng landslide

2.3 变形破坏特征

前期变形特征：该滑坡为一古滑坡，2010年10月调查时，滑坡处于缓慢蠕滑阶段。变形区域主要分布在：（1）高程186~240 m之间，主要变形特征为近后缘的拉张裂缝和房屋开裂垮塌，多处地表土体塌陷，造成2户居民房屋损坏。比较典型的变形特征有：高程238 m左右的公路内侧发育两条张裂缝，走向240°、延伸长30 m，外侧下错1.6 m，附近公路见轻微变形、居民房屋开裂；高程215m处房屋地坪发育两处塌陷，直径2~3m，深1~2m，圆形。（2）小型崩塌、滑坡：曾家棚滑坡及周边发育数处小规模灾害，如右侧冲沟东侧发育一处崩塌，高30 m、宽40 m；前缘河床发育小型滑坡，高20 m、宽10 m，蓄水之前变形，蓄水后未见明显变化。另外公路一带因开挖存在不同程度滑移变形等。受上述滑坡变形影响，地方政府已对受威胁严重的居民开展了搬迁避让，并安排了专人进行群测群防。

复活破坏特征：2012年5月28日15时至29日13时累计22小时，奉节县降雨达到85.5 mm，次日（5月30日）滑坡前部发生塌岸变形，至31日凌晨随着前部变形范围不断向上发展，滑坡中部高程230 m附近出现拉张裂缝（承袭2010年裂缝位置），滑坡处于加速变形阶段；6月1日9时，滑坡中部平台（高程210~225 m）向坡下滑动，后部出现地面下沉，沉降量0.5~1m，进入临滑阶段；6月2日凌晨，滑坡中部水平位移达30 m，后部斜坡土体受牵引或失去支撑向坡下滑动[2]，平均滑移速度0.63 m/h。至6月8日，滑坡整体滑移30 m左右，后缘形成高25 m左右的滑壁陡坎，其下形成洼地。滑动区纵长340 m，横宽300 m至600 m（如图2、3及表2），滑动范围主要位于中前部，滑带为勘查揭露的次级滑带，滑体厚度平均25 m（原勘查揭露平均厚度30 m），体积达350×104m3，滑体堵塞大溪河，其上居民紧急搬迁，航道受阻。

图3 滑坡复活滑动后全貌及变形位移点位置Fig.3 The panorama of the landslideafter slippingand theposition of thedeformation and displacement points

表2 滑坡地表典型点位移测量一览表（2012年6月21日测量）Table 2 The schedule of the surface displacement to the typical points for the landslide(2012-06-21)

野外访问调查及分析，曾家棚滑坡破坏变形顺序为后部拉裂、塌陷（2010年）-前缘塌岸变形（2012年5月30日）-后部拉张下沉（2012年6月1日）-前部滑塌、中部整体滑移（2012年6月2日）-后缘形成滑壁、其下形成平台（2012年6月2日以后），综合分析上述变形发育过程，并结合勘查剖面，表明滑坡由暴雨和三峡水库水位变化复合作用，暴雨起主导因素，其运动形式先推移后牵引形成的复合式滑坡。

3 滑坡影响因素及形成机制分析

3.1 影响因素

曾家棚滑坡是大溪河流域的一处大型古滑坡，其影响因素主要有地层岩性、地质构造、地形地貌、河流侵蚀和暴雨等五个方面[3-4]：

（1）上硬下软的岩性结构：滑坡区地层岩性中上部出露三叠系上统须家河组中厚-厚层长石石英砂岩夹泥页岩、煤层，岩体以硬岩夹软岩为主，地表常形成陡坎、危岩，易崩塌；下部出露三叠系中统巴东组薄-中厚层粉砂质泥岩、钙质页岩、泥灰岩，岩性软弱，地表多分布残坡积松软碎石土，易滑坡。该类斜坡结构在支流新民河及干流两岸广泛分布，尤以下游最为典型，该岩性组合不利于岸坡的稳定。

（2）构造破碎的岩体：构造上地处向斜南东翼近核部，整体呈上部产状平缓、下部产状稍陡的逆向斜坡。受构造影响，岩体主要发育NNE、NW、NE三组节理裂隙，其中NNE、NE两组宽张、延伸长、且与坡面走向基本一致，不利于斜坡稳定性。

（3）上陡下缓的勺状地形地貌：因岩性及构造作用，斜坡地貌上常形成上部陡坡陡崖、下部缓坡的凹形勺状地形，陡坡陡崖形成的危岩崩塌，为坡下松散堆积物提供了丰富的物源，缓坡侧为其堆积提供了空间[5]，使斜坡地表松散堆积愈来愈厚，压致下伏风化岩体产生弯曲变形，形成工程地质条件差的变形弯曲松弛带，并最终形成软弱面（带），孕育滑坡产生[6]。

（4）河流的侵蚀：第四纪以来，大溪河谷持续下切和侧蚀，谷坡加高变陡，使库岸坡脚变陡，前缘临空，上部岩体失去足够的支撑，导致剪断破坏；特别是当软弱夹层（或潜在滑面）因冲刷在坡脚暴露后，易于发生滑坡。

（5）暴雨诱因：降雨饱和岩土体，增大松散堆积物容重；软弱面（带）饱水、力学强度大幅降低；降雨入渗补给，使地下水位急骤抬高和流动，产生巨大的动、静水压力和扬压力；冲沟壁和坡面被冲刷，破坏坡体完整性，甚至破坏保持平衡的关键部位；大范围的暴雨使河溪水位猛涨，雨后水位暴跌，对岸坡造成附加动力（冲刷坡脚造成坍塌，降低抗滑阻力；水位暴跌增大动水压力）。

滑坡区年降雨量丰沛、暴（久）雨期集中、雨量大，具有降雨型滑坡多发的气候条件。如1982年7月26日至29日，川东特大暴雨，奉节县降雨达700~740 mm，相当于年平均降雨量的2/3，最大日降雨量达350 mm，最大时降雨量58.8 mm，属百年一遇的特大暴雨，诱发了云阳鸡扒子滑坡、牛角洞滑坡和草堂河干沟子泥石流等[7-8]。

3.2 成因机制分析

通过滑坡形成的影响因素分析，曾家棚滑坡形成机制及演化过程大致可分为5个阶段（图4）：

（1）斜坡形成阶段（图4A）：大溪河由南西向北东流经该区，河谷不断深切，岸坡逐渐演化形成了上陡下缓的谷坡。

（2）崩塌孕育阶段（图4B）：长江持续下切，上部硬岩陡坡、陡崖，在重力、构造、风化、卸荷等作用，岩体破碎，不断发生崩塌，陡崖逐步后退；下部软岩缓坡岩体风化、溶蚀、剥蚀强烈，地表形成残坡积和崩坡积复合松散堆积体。

（3）崩塌—滑坡形成阶段（图4C）：曾家棚坡顶危岩体不断崩塌，陡崖不断后退，崩塌体向坡下不断堆积加载，加上下伏基岩持续风化、溶蚀，使松散堆积体愈来愈厚，强风化基岩弯曲变形，力学强度大大降低，形成软弱带，调查时滑坡左侧高程220 m附近残留河流堆积卵石表明大溪河在下切至220 m时以堆积为主，该段时间斜坡以接受堆积为主。

（4）滑坡滑动阶段（图4D）：斜坡松散堆积体达到一定规模，土岩接触带（软弱带）形成隔水带，地表水下渗至该带后沿其向坡下径流，润滑该带，强度降低，堆积体产生蠕滑变形。河床持续下切至高程180 m左右，揭露该接触带后，前缘临空，斜坡变形加剧，并最终在暴雨作用下发生整体滑动，堵塞河道，形成如今高程220 m滑坡平台。

（5）古滑坡复活阶段（图4E）：河流受滑坡影响，河床向南东偏移，并持续下切至130 m左右，三峡水库蓄水至156 m时，高程220~230 m发育拉张裂缝、平台上居民房屋出现变形、高程215 m居民发生地面塌陷，滑坡进入复活阶段。2012年6月，三峡水库退水至145 m过程中，奉节遭遇暴雨（22个小时累计降雨85.5 mm），受二者共同影响，古滑坡复活滑动。

图4 滑坡形成机制及岸坡演化过程示意图Fig.4 Theschematic diagramof theformation mechanismfor thelandslideand evolutionary processfor thebank slope

4 发展变化趋势及危害性

曾家棚滑坡由蠕滑变形、滑坡滑动形成古滑坡，发展到中前部大面积整体复活滑动，应力已经得到释放，下一步再次整体滑动变形的可能性很小，但是在前缘库水位变动和人类耕植破坏、暴雨等诱因下，滑坡整体有进一步调整可能，变形以局部滑移和塌岸为主，不具有大的规模性和破坏性。

下一步滑坡破坏仅限于对航道和附近渔船的影响，滑坡肢解后，危害性减弱，仅对过往船只和附近水上设施、码头安全构成威胁，下一步建议对其进行群测群防。

5 结语

曾家棚滑坡是三峡库区大溪河流域堆积层大型古滑坡，在奉节库区沿岸具有典型性和代表性，其变形具有先推移后牵引的复合特征，库水位效应和暴雨是该滑坡复活的主要诱发因素。查明其地质特征，分析其形成机制对研究该类型斜坡（滑坡）在水库蓄水后稳定性状况的变化具有重要的现实意义。

上硬下软的斜坡结构、构造破碎的岩体、上陡下缓的地形地貌、河流的侵蚀作用、暴雨等复合因素是诱发曾家棚滑坡的基本条件。

三峡水库蓄水周而复始的库水位波动、库水侵蚀和地下水位改变恶化了岸坡的地质环境，加速斜坡变形或滑坡复活。

大溪河下游及新民河两岸，特别是库区范围内两岸斜坡或滑坡，地质环境条件具有相似性，具备发生类似滑坡的可能性，应引起足够的重视。建议对该区建立地表位移监测、深部位移监测及地下水动态观测相结合的立体监测。

[1]程温鸣.三峡库区曾家棚滑坡灾害成功预警避险[EB/OL].[2012-06-04].http://www.cigem.gov.cn.

[2]国土资源部地质灾害应急技术指导中心.重庆市奉节县曾家棚滑坡灾害调查[EB/OL].[2012-07-11].重大地质灾害应急调查简报2012年第2期.http://www.cigem.gov.cn.

[3]李欣,王宝亮.三峡库区云阳故陵滑坡形成机制与防治对策[J].现代交通技术,2010,7（2）：32-36.

[4]李茂华,王金生,潘玉珍,柳晓春.三峡库区野猫面滑坡形成机制分析[J].湖北地矿,2002,16（4）：39-43.

[5]伏永朋,李明,李逵,吴吉民.草堂河流域煤系地层主要环境地质问题研究[J].人民长江,2012,43（10）：92-94.

[6]伏永朋,潘伟,赵欣.黄腊石滑坡基岩弯曲松弛带工程地质特性、形成机制及失稳预测[J].地质灾害与环境保护,2007,18(2)：61-64.

[7]杜榕桓,刘新民,袁建模,李天池.长江三峡工程库区滑坡与泥石流研究[M].成都：四川科学技术出版社,1990：85-89.

[8]地质矿产部.长江三峡工程库岸稳定性[M].北京：地质出版社,1992：102-120.