三峡库区秭归县庙湾滑坡勘查与防治建议

刘 敏 张 军 伍兆阳

(1.湖北楚鹏工程勘察设计院，湖北 武汉 430034;2.湖北省地质环境总站，湖北 武汉 430034)

前言

庙湾滑坡位于湖北省秭归县沙镇溪镇三星店村3组，自三峡库区2003年蓄水以来，该滑坡变形有加剧变形趋势，近年来发现滑坡前缘三星大道外侧修配厂挡墙和墙体出现不同程度的裂缝和局部下沉现象，影响滑坡体上96户共287人，房屋96栋面积约5833m2、334省道320m及航运安全和217亩耕地，根据《三峡库区三期地质灾害防治工程地质勘查技术要求》(三峡库区地质灾害防治工作指挥部，2004年12月)该滑坡危害程度等级为Ⅲ级。

1.勘查区自然条件及地质环境条件

1.1 自然条件

庙湾滑坡位于秭归县城西北部约39.7km的沙镇溪镇三星店村，对外交通以公路为主，有334省道从庙湾滑坡上横穿而过。

勘查区地处亚热带季风气候区，气候温和湿润、雨量充沛、四季分明，降雨具连续集中的特点，雨季多暴雨。地表水系锣鼓洞河发源于秭归县香炉山，从斜坡底部自南向北流过。从区内主要河流及冲沟的流量变化情况来看，境内河流及冲沟水量与大气降雨密切相关。影响地质灾害发育的水文因素主要是河水或冲沟水流对岸坡的冲刷和洪水涨落形成的动水压力。

1.2 地质环境

勘查区地处鄂西褶皱山地构造剥蚀低山区，河谷地貌发育。滑坡前缘临近自北向南向展布的锣鼓洞河，滑坡区两侧沟道汇聚地表水后外排锣鼓洞河。

勘查区出露地层有侏罗系下统香溪组 (J1x)和第四系松散堆积层 (Q)。根据岩土体类型、结构、岩性及工程地质特征，区内岩土体大致可划分为第四系松散岩类和较坚硬～软弱岩类。

根据地下水赋存条件、水理性质和水力特征，滑坡区主要有松散堆积层孔隙水、基岩裂隙水两种地下水类型。

勘查区主要不良地质现象为为岩体风化与崩解、滑坡变形。滑坡变形引起的小规模的房屋开裂、地表裂缝、局部坍滑(塌)是滑坡变形破坏的主要方式。

2.滑坡基本情况

庙湾滑坡属大型浅层岩土混合型滑坡，滑坡平面形态呈簸箕状分布，滑坡体发育高程295m，最低点为锣鼓鼓洞河河谷，主滑方向96°，滑坡天然坡角在20～25°之间，局部大于30°，总体表现为后缘缓，中部及前缘陡的特点。滑坡纵长550m，宽160～350m，滑坡面积12.85×104m2，滑体厚3.50～12.10m，平均厚约9.2m，滑体方量约118.22×104m3。

按照有关规范与工作设计要求，在勘查了该处滑坡规模、周界特征、滑坡空间形态特征、滑体特征、滑体物质组成及结构特征、滑体厚度空间变化情况、滑动带特征、滑床特征等相关情况后，将滑坡处岩土样品带至湖北省鄂东北地质大队实验室进行测试物理力学性质，得出大量可靠数据。

3.滑坡影响因素与变形破坏机制

3.1 滑坡稳定性影响因素

根据滑坡的性状特征与近期变形主要特点分析，影响滑坡稳定性的因素可分为内在因素与外部因素两类。内在因素与滑坡区环境地质条件及自身特点有关，主要包括滑坡区的地质构造、地形地貌条件与滑坡物质结构条件以及坡体植被覆盖程度等;外在因素主要有大气降水、库水位动态及人类工程活动等，现分述如下:

1、地形地貌:在地形地貌上，庙湾滑坡宏观上总体呈现上缓下陡的折线型边坡类型，中上部略显低洼，具有良好的水流汇集入渗地形条件，滑坡前缘为构造侵蚀的深切锣鼓洞河，为滑坡提供了滑移临空面，为滑坡变形破坏奠定了良好的基础条件。

2、地层与构造条件:滑坡区位于构造上位于扬子准地台中上扬子台褶皱带的秭归盆状向斜南端、百福坪～流来观背斜的南翼，区内构造主要受北面的百福坪～流来观背斜控制，未见较大规模的断裂，但裂隙较为发育，主要发育两组裂隙:①170°∠77°，面平直闭合，延长小于 1.5m，0.7m/条;②236°∠78°，面平直，延长1m，0.5m/条，两组裂隙相切。裂隙的发育破坏了岩体的完整性，降低了岩石抗风化能力，遇水软化，力学强度较低，另外，滑坡区岩层产状为110～120°∠15～25°，为顺向坡，且侏罗系下统香溪组为软硬相间易滑地层，易产生变形破坏，这种地质结构的有利组合，不利于斜坡的稳定。

3、物质结构:坡体物质结构较为松散，且各区段物质结构不尽相同，其物理力学性状与含水透水性有较大差异，利于水流的入渗与局部富集。总体表现为上部为含碎石粉质粘土、碎石土及碎块石土，其下是由粉砂岩构成的滑床顶面，坡体物质在水流入渗后易软化，力学强度降低，产生变形破坏。特定的岩性组合为滑坡变形奠定了有利的物质基础条件。

4、库水位动态:库水位动态变化对滑坡的稳定性影响极大，主要有两个方面的作用，其一是库水抬升后，地表水体渗入到坡体内，浸泡软化滑带土，降低其力学强度，同时使得坡体内静水压力增大，不利于滑坡体的稳定。其二是当库水位下降时，坡体内空隙水压力来不及消散，形成动水压力，对稳定性极为不利。

5、大气降雨:大气降雨对于滑坡的稳定性也是一个十分不利的因素。降雨后，特别是连续的暴雨后，由于降雨入渗，滑坡体内地下水位迅速升高，致使滑坡体内空隙水压力随之升高，滑坡土体由于饱水而重度增加，增加了坡体荷载，同时降水入渗还使岩土体泡水后力学强度降低，不利于滑坡的稳定。

6、人类工程活动:人类工程活动对滑坡稳定性的影响主要表现不合理的农业耕作及农业灌溉用水入渗等，对滑坡区地质环境产生了较大的破坏，降低了斜坡抗冲蚀能力和局部稳定性，增加了大气降雨的入渗速度和入渗量，对斜坡的整体稳定性和局部稳定性均产生了一定的不利影响。

3.2 滑坡变形机理与破坏机制分析

根据滑坡变形特点、影响因素综合分析，滑坡现阶段变形系滑坡前缘建房加载，人工修筑阶梯状平台种柑橘破坏坡体结构，前缘锣鼓洞河冲蚀下切，使坡体前缘临空，在大气降水入渗及库水位波动的迭加作用下导致的局部变形，滑坡整体目前仍处于基本稳定状态。但由于表层为残坡积粉质粘土夹碎石、碎石土、及碎裂岩体结构松散，透水性较好，而下伏岩性为粉砂岩、粉砂质泥岩互层均为软质岩石，透水性差，在两者接触面附近易形成地下水富集顺接触面向坡下渗流，在地下水的淋滤作用下，表部松散堆积物中的细小颗粒也容易在岩土接触面附近富集，从而易形成滑动面。加之滑坡前缘的边坡临空高陡，原岩的稳定状态受到破坏，在长期的风化作用、大气降水作用以及其他人类活动综合影响下，滑坡体前缘高陡边坡易产生掉块、崩塌等变形破坏，斜坡的整体安全裕度不高。在不利因素的影响下，存在较大的安全隐患，坡体存在整体失稳的可能。最大可能的变形破坏方式为斜坡高陡坡底部岩土体坍滑下座，牵引斜坡中后部坡体产生滑移，危及滑坡区居民生命财产安全。

4.滑坡稳定性分析评价

4.1 滑坡变形宏观分析

4.1.1 滑坡变形特征

通过滑坡地面变形调查发现整体上近期未发现有大的变形迹象，仅发现有局部的、小规模的房屋开裂、地表裂缝、局部坍滑 (塌)迹象 (共6处，如图1)，其变形特征主要受持续降降及库水位波动影响。

图1 庙湾滑坡变形迹象图

4.1.2 滑坡变形宏观分析

据调访，庙湾滑坡前缘蓄水后每年都出现坍滑的现象，方量一般小于10m3，洪水到来后被冲走。从裂缝发育部位和房屋变形情况分析，在长期降雨的条件下，庙湾滑坡前缘、中前缘有较大的变形，房屋裂缝变形值最大达到2～3cm，这些现象均表明庙湾滑坡前缘稳定性差;庙湾滑坡前缘变形向中后缘扩展的范围不大，目前稳定性较好。

三峡库区2003年蓄水以来，该滑坡变形有加剧变形趋势，近年来发现滑坡前缘三星大道外则修配厂挡墙和墙体出现不同程度的裂缝和局部下沉现象，表明滑坡对水库回水条件反映明显，其稳定性明显降低。

4.2 滑坡稳定性极限平衡法应用

根据《三峡库区三期地质灾害防治工程地质勘察技术要求》，滑坡稳定性分析计算采用刚体极限平衡法。原理是:破坏面 (滑面)形状根据具体情况假定，而不是按塑性理论计算得到的;其次，破坏面所围限的岩土体不需要满足塑性条件，仅需在滑动面上满足塑性条件即可 (亦即把坡体当作刚体来处理)，而不是象塑性理论那样要求坡体内部每一点均需满足塑性条件。对岩土体进行稳定性评价时，首先假设滑面，滑面可为各种形态;然后根据滑面确定极限抗力，再求得稳定系数。由于滑面是假设的，具有较大的不确定性，从各个滑面所求得的安全系数可能会有较大差异，其中最小的值最接近于问题的解答，相应的破坏面就是该边坡最危险的滑面。

5.库岸再造及塌岸预测

5.1 影响塌岸的影响因素

影响塌岸的因素很多，分静态条件和动态因素，静态因素主要包括岸坡类型、坡面形态物质组成及结构，动态因素主要包括降水与地表水的入渗、加载、库水位波动、流水侵蚀、新构造运动及地震，其中动力因素为诱发因素。

5.1.1 静态条件

1、庙湾滑坡为岩土混合型滑坡。

2、史家坡滑坡坡面形态以凸形坡为主，局部为凹形坡，后缘多呈阶状，局部为陡坎，平均坡角18°～23°。

3、物质组成以滑坡堆积的粉质粘土夹碎石、碎 (块)石土、块裂岩为主，一般呈稍密～密实状态，透水性较弱，局部有相对隔水层，易形成潜在的滑动面。

4、庙湾滑坡最大滑体厚度达12.1m。

6、蓄水前每遇汛期，滑坡前缘有坍滑现象。

7、下伏基岩为侏罗系下统香溪组 (J1x)粉砂岩、粉砂质泥岩，为一顺向坡。

5.1.2 动态因素

降水与地表水的入渗:暴雨易触发塌岸，大暴雨过程中，具有一定汇水面积的斜坡或崩滑堆积体能汇集大量地表水入渗碎块石土中，使地下水位迅速抬升，空隙水压力和浮托力骤然增高，并软化蠕滑带土或潜在滑移面的软弱层，使其力学强度大大降低，因而导致滑坡。

秭归县地处鄂西暴雨中心地带，最大年降雨量1522.4mm，最小年降雨量694.8mm，一小时最大降雨量达75.2mm，一旦最大降雨量达193.3mm，三日最大降雨量达500余mm。地表水的入渗使临库水位地段坡体软化，斜坡内饱水，对岸坡稳定极为不利。

库区蓄水:由于三峡水利枢纽具有防洪的功能，因此在丰水季节三峡为库区水位要降低，余出库容量，但库水升降必然会导致岸坡的局部不稳。水库高水位时，岸坡浸泡于水面以下，软弱层或潜在滑动带受水浸润软化，同时地下位抬升，坡体内静水压力增大;当水位由175m骤降至145m时，坡体外水柱压力迅速消失，坡体内地下水来不及排出而产生超孔隙水压力，对坡体稳定产生不利影响。库水位由145～175m、175～145m的波动是一个长期循环往复作用过程，在这个过程中，除江水冲刷、浸泡岸坡、浸润软化坡体内软弱层、不断形成坡体内外水压力骤变外，还会导致坡体内细粒物质被携带走，为岸坡再造提供破坏空间。

风浪:三峡库区蓄水175m后，滑坡前缘水面宽度将达到150m，按秭归常年最大风速 (24m/s)计算，江面风浪高将达2.2m;平均风速 (2.7m/s)计算，河面风浪高将达0.8m，这是库岸再造的主要动力之一，极易引起滑坡前缘岸坡的局部坍塌。

地震影响:大型水库蓄水后由于应力的重新调整的因素，极易引起水库诱发地震，资料表明，三峡库区蓄水后秭归县境内多次引起小型水库型诱发地震。地震的振动对临库水岸坡的危害极大，也容易造成岸坡的局部坍塌。

5.2 塌岸预测

5.2.1 预测方法及参数的选定

塌岸预测方法采用类比图解法以实测的岩土体洪水线以下的稳定坡角和洪水线以上的自然坡角为基础，对蓄水至175m水位后的库岸进行塌岸预测 (图1)。

图1 类比图解法示意图

本次塌岸预测，正常高水位取175m，消落水位取145m。根据岸坡实测稳定坡角，并参照有关资料(《三期地质灾害防治规划秭归县库岸勘查报告》，长江水利委员会长江勘测规划设计研究院)和周边地区经验(《长江三峡库区移民迁建新址重大地质灾害及防治研究》，殷跃平等著)进行类比，综合确定本次塌岸预测所采用的稳定坡角。

6.滑坡发展变化趋势及危害性预测

庙湾滑坡为一岩土混合型滑坡，后缘高程295m，前缘高程137m，主滑方向96°，滑坡纵长550m，宽160～350m，面积12.85×104m2，滑体厚 3.50～12.10m，平均厚约9.20m，滑体方量约118.22×104m3。根据滑坡形态的物质结构，近期变形特点，综合分析，庙湾滑坡系由锣鼓洞河下切，坡体前缘临空，在河水侧蚀冲刷与大气降水入渗的迭加作用产生的滑移所致。目前滑坡仍处于整体稳定状态，由于滑坡东侧临近锣鼓洞河，具良好的滑移临空面，滑体的安全裕度不大，随着三峡库区水位的抬升，滑体的前缘将被库水淹没，存在较大的安全隐患，在库水效应，沟道水流冲刷与上部水流入渗的综合作用下，坡体存在整体失稳的可能，最大可能的变形破坏方式为前缘坍滑渐趋高陡，使上部坡体稳定程度降低，进而牵引上部坡体产生滑移，危及滑坡区居民生命财产安全。

7.滑坡防治方案建议

滑坡目前整体处于稳定状态，但滑坡前缘临近三星大道外则修配厂陡坡段一带近期变形较为明显，在暴雨及库水位波动影响下，局部存在产生较大规模变形破坏的可能，对滑坡整体稳定存在较大的潜在危害。本着防治工程应与环境保护、土地利用相结合，工程设计必须安全可靠、技术可行、经济合理、施工简便、遵循各类工程配合使用、综合治理的原则，根据各类变形体的性状特征及危害程度 (潜在危害)以维护坡体整体稳定性，避免产生重大地质灾害，本滑坡治理工程主要布置在滑坡前缘变形区一带，主要工程措施是对滑坡前缘变形区进行抗滑桩支挡，技术上简易可行，施工工艺成熟可靠，治理效果具长期性。

庙湾滑坡防治工程主要针对前缘变形区，实施的主要工程应是:因该滑坡位于沙镇溪镇中部，在城镇的建设过程中，已修建了完善的排水措施，因此只需对滑坡前缘变形区进行支挡。设抗滑桩支挡进行工程治理，技术上简易可行，施工工艺成熟可靠，治理效果具长期性，综合而论，合理可行。

建议保持维护好滑坡区地形地貌现状，杜绝在滑坡区实施大挖大填的人为活动，尽可能减少对滑坡区地质环境的破坏，避免因地形改变而造成斜坡失稳;建议对滑坡区后缘分布的二个水塘将其填埋，减少水流入渗对坡体稳定的不良影响。

下步工作应结合防治工程效果监测，在勘查区设立完善适宜的变形监测系统，组建相应的变形监测机构，与当地地质灾害群测群防工作相结合，全面开展变形监测与防治工程效果监测，以掌握变形动态，及时了解地质灾害发生发展规律，检验防治工程效果，为不断完善地质灾害防治方案提供依据。

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［3］谭立勤，晏鄂川，刘广润.三峡库区崩塌滑坡工程防治效果评价体系研究［A］.第三届湖北科技论坛优秀论文集［C］.2005