大气降雨对链子崖T8～T12缝段危岩体变形的影响

邓永煌

(三峡大学科技学院，湖北 宜昌 443002)

1 问题的提出

据不完全统计，三峡库区在175m水位范围内共有大小滑坡1190余个，各类变形体更是广泛分布［1］，特别是危岩体。危岩体［2-5］是陡峭边坡上被多组结构面切割，在重力、风化营力、地震、渗透压力等作用下与母岩逐渐分离，稳定性较差的岩体［6］。作为高边坡主要的地质灾害类型之一，危岩体发育过程具有渐进性，失稳崩塌具有突发性，导致其稳定程度是评价高边坡稳定性重要组成部分。危岩体发育主要受地层岩性、岩体结构和地形地貌等内在条件和水、风化、地震、人类工程活动等外在条件控制。大量的发生于强降雨之后的边坡危岩失稳，体现出降雨是边坡危岩发生、发展的一个重要的诱发因素［7］。

长江三峡链子崖危岩体位于湖北省宜昌市秭归县屈原镇，与新滩滑坡隔江而望，下距三峡大坝27km。在1993—1999年，国家资源部组织完成了链子崖防治工程。防治措施主要有［8］:

(1)链子崖8号至12号缝段危岩体锚固工程;

(2)底部煤层采空区承重阻滑工程;

(3)大裂缝盖板防水工程及雷劈石滑坡地表排水工程;

(4)猴子岭防冲拦石坝工程。

2000—2004 年，经过湖北省岩崩滑坡研究所等科研单位防治工程效果监测，危岩体处于基本稳定状态。

2 链子崖危岩体概况

危岩体空间形态近南北向分布，斜交于长江，交角约为60～70°。危岩体海拔南高北低，南端近500m，北部约180m，高差约为320m［9］(见图1)。危岩体由二叠系下统栖霞组灰岩组成，夹薄层灰岩和页岩，其下部存在厚1.6～4.2m的马鞍山组煤层。危岩体内发育30余条大裂缝，长度不一，主要发育2组裂缝，分别是近东西向至北西向和近南北向 (见图2)。裂缝将山体切割成3个主要危岩区，Ⅰ区为T0～T6缝段 (体积84×104m3);Ⅱ区为T7缝段(体积2×104m3);Ⅲ区为T8～T12缝段 (体积250×104m3)［10］。Ⅲ区危岩体积最大，且紧临长江，一旦在暴雨、洪水和地震等影响因素作用下产生崩滑，将会造成碍航、甚至堵江断流、危及三峡大坝安全的严重后果，因此，研究链子崖危岩体的稳定程度十分必要。

图1 长江三峡链子崖危岩体全貌图

图2 链子崖危岩体裂缝分布图

3 链子崖危岩体变形机制

3.1 地层组合

危岩体上部为坚硬巨厚层灰岩，下部为灰岩夹多层页岩，底部为软弱煤层。在上覆岩体长期重力作用下，底部软弱煤层易产生塑性变形和剪切破坏，直接导致上部岩层开裂。

3.2 构造断裂的切割

受构造的控制，危岩体裂缝的发育主要追踪断层和裂隙。秭归县处于新华夏构造体系鄂西隆起带北端和淮阳山字型构造体系的复合部位，构造格局较为复杂。复杂的构造格局，为岩体开裂变形破坏提供了有利的边界条件。

3.3 临空卸荷

自第四纪以来，受构造运动影响，三峡地区抬升，江水河谷下切，形成大量高陡临空面，并且产生较强的卸荷作用，长期应力作用下导致坡体内产生卸荷裂隙，逐渐形成地表裂缝。

3.4 底部煤层采空

底部采煤，形成大面积的采空区，改变原有山体结构，导致应力不断调整。由于底部悬臂梁效应和不均匀沉陷，井下地压强烈，煤柱被压裂，导致山体裂缝快速发展。

3.5 水的作用

链子崖危岩区裂缝发育，众多宽大裂缝切割了所有炭质页岩软弱夹层，直到煤层。大气降雨和地表水沿裂缝溶洞下渗，使其在灰岩中所夹的炭质页岩或煤层饱水软化，降低了软弱结构面的抗剪强度，增强了岩体中的静水渗透压力。在崩塌、滑坡边界条件具备的情况下，软弱面上部岩体便产生崩塌、滑移［11］。

4 大气降雨情况

链子崖地处鄂西暴雨区内，年平均降雨量为1100mm，雨量多集中于05—09月，07—08月常遇暴雨。据历史记载，有记录的最大月降雨量为359.1mm，最大日降雨量为192.3mm，最大时降雨量为85.4mm，常因此酿成崩滑地质灾害。雨水作用是加剧岩体变形的重要影响因素。2009年全年，秭归县归州镇累计降雨824.9mm，全年最大降雨量为206.1mm(05月)，最小降雨量为16.5mm(01月)。

5 大气降雨对危岩体变形的影响分析

5.1 选取危岩体T8～T12缝段危岩体为主要研究对象

2009 年T8～T12缝段张开、闭合月变量 (简称张合月变量)和降雨量关系 (见图3)。图3中裂缝张合变化量“+”表示缝相对张开，“-”表示缝相对闭合。

图3 2009年T8～T12缝段张合月变量和降雨量关系图

5.2 2009年长江新摊江段水位

2009 年长江新滩江段全年平均水位为159m，06—09月江段水位相对平均水位较低，11—12月江段水位相对平均水位较高，但总体水位升降变化不大。详细情况见2009年长江新滩江段水位 (见图4)。

图4 2009年长江新摊江段水位变化图

5.3 讨论与总结

(1)图3中，随着大气降雨量的变化，T8～T12的缝段危岩体张合月变量也随之产生微小变化，变形范围在-1.00～0.50mm。

(2)图3中，大气降雨对T8～T12缝段危岩体变形的影响不明显，没有呈现出明显的规律。

(3)图3中，比较T8～T12缝段危岩体的张合月变量，显然可见在同等降雨量条件下，T11缝段变形较其余缝段大。

(4)图4中，从库区水位升降情况看，2009年全年范围内长江新滩段水位并没有发生明显的升降。

5.4 防水防渗措施

虽然降雨对链子崖危岩体影响不大，但是由于链子崖本身特点，一旦失稳，将产生巨大的危害性，故采取工程防治措施。T8～T12缝区及其南西部筲箕洼斜坡的汇水面积约0.875km2，由于坡面向北西倾斜，大部分地表水主要汇集于筲箕洼岩溶槽谷坳沟和九子撵母沟排泄人江。加之已修建千余米地表排水系统的导流、排洪作用，地表水直接流进T8～T12缝区的水量有限。虽然危岩区承雨面积约2.5×104m2，发育有39条大小裂缝，缝宽0.1～3.0m，长30～160m，深67～148m，主缝尖灭于R203和R00l软层上，但是，暴露于地表的裂缝基本被护盖，大气降雨和地表水沿裂缝 (隙)渗入危岩体中的水量少。

5.5 监测曲线分析

为了全面的监测T8～T12缝区危岩体的整体稳定性，对“五万方”危岩锚索加固、煤层采空区回填进行了监控，布设了6条监测剖面，在每条剖面上进行各种观测，并对各种监测手段取得的资料进行综合的分析和评价。

危岩体锚索加固施工之前 (1978年前)，“五万方”危岩体主要是朝N20°W发生位移，其速率是1.3～3.6mm/a，在危岩体进行治理后，“五万方”危岩体的变形已经不再活跃，逐渐的稳定下来 (见图5、6)。进而说明链子崖危岩体的防水，防渗和加固等防治工程效果显著。

图5 T8～T9缝段岩体位移监点水平位移过程曲线图

图6 T9～T11缝段岩体位移监点水平位移过程曲线图

6 结语

通过对比与分析2009年12个月链子崖T8～T12缝段危岩体的变形监测中缝张合月变量数据，可知大气降雨对链子崖T8～T12缝段危岩体的影响很弱，变形在误差容许范围内，渐趋稳定。因此说明链子崖危岩体的防水，防渗和加固等防治工程效果显著，并且处于基本稳定状态。

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