三峡水库岸坡地带滑坡工程勘察反思

周晓涵

DOI：10.16660/j.cnki.1674-098X.2017.14.123

摘 要：根据对三峡水库岸坡地带十余个库岸滑坡治理开挖前后所揭示地质条件的分析，从设计变更反思滑坡工程勘查工作，包括5个方面：（1）科学揭示滑动面所处位置是滑坡工程勘察工作的核心问题；（2）库水位变动区滑动面抗剪强度参数存在时空变化；（3）滑坡体被库水位浸泡软化显著劣化了滑坡的稳定性；（4）阶地地貌是控制库区滑坡发育的宏观地质基础；（5）危岩崩塌是三峡水库岸坡地带滑坡发育的重要物质来源。研究成果对于推动库岸滑坡工程勘查、有效治理库岸滑坡、合理规划利用岸坡土地资源有积极意义。

关键词：库岸滑坡 工程勘察 设计变更 反思

中图分类号：P642.22 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）05（b）-0123-04

国内外水库工程特别是大型水库工程中，水库蓄水及库水位周期性的循环涨落，经常会诱发库岸新老滑坡的产生或复活，这类受库水影响、由库岸斜坡孕育的滑坡通常称为库岸滑坡（或水库型滑坡）[1]。三峡水库蓄水后，必然引起沿江两岸135～175 m范围库岸边坡的不稳定，即水库塌岸或边坡再造，塌岸的严重后果，首先是使大批（数千处）已有滑坡复活，同时也会诱发新的崩塌和滑坡，都可能造成严重灾害[2]。长江三峡工程库区存在着许多滑坡体，为了保证库岸坡体在库水位正常调度情况下的稳定，防止自然灾害的发生，国家投入大量资金进行治理[3]。伍法权教授就明确指出长江三峡库区水库塌岸问题是21世纪若干重大工程地质与环境问题之一。

1 三峡水库岸坡地带滑坡研究现状

三峡库区是我国滑坡最发育的地区之一[4]。近年来，国内许多学者[5-8]通过对三峡库区内的滑坡成因机制及稳定性分析，认为库水位的抬升与持续强降雨所造成的动水压力是引起滑坡的主要原因。在勘察方面，除了钻探、物探等常规方法以外，还出现了一些新的勘探方法，如井下电视、地质雷达等技术[9]；在国外，对于水库岸坡地带滑坡的研究也很广泛[10-11]。目前，在库岸滑坡破坏机制研究方面主要针对土质岸坡和岩质岸坡，未涉及类土质岸坡；重视库水位变化对库岸滑坡破坏机制的作用，但忽视了对库水位上升过程中库岸滑坡破坏过程的研究；未重视库水位多旋回变动对库岸滑坡破坏作用的研究。

2 三峡水库岸坡地带滑坡典型特征分析

三峡库区是指受长江三峡工程淹没的地区并有移民任务的20个县（市）。为了更加具体地说明三峡水库岸坡地带滑坡的特征，以其中两个滑坡为例进行说明：二层岩滑坡和老窖林滑坡。

2.1 二层岩滑坡

2.1.1 滑坡区环境

二层岩滑坡位于重庆市万州城区东北部，距长江入汇口0.20 km，距万州主城区约10 km。岸坡断续发育5级阶地，区内主要出露第四系（Q4）和侏罗系中统上沙溪庙组（J2s）地层。地下水类型为松散层孔隙水和基岩风化带网状裂隙水，主要接受大气降水补给。滑坡区不良地质现象除滑坡外，在滑坡后缘还发育陡崖断壁，陡崖有小规模坍塌现象，但无直接危害对象，仅在滑坡后缘形成加载。滑坡所在地为农村，人类活动主要有两种：农业耕种和房屋建筑。

2.1.2 滑坡变形模式

滑坡为土质老滑坡，其形成过程主要与区域的新构造运动密切相关。自早更新世晚期开始，该区经历了间歇性隆起方式的新构造运动，即上升—稳定—上升的过程，河流间断地产生下切和侧向侵蚀。由于新构造运动、岩性、构造和河水侵蚀的综合作用，在砂岩及泥质砂岩地段形成高差不同的陡崖，在条件相适应的地段则形成阶地。二层岩滑坡（图1）是在崩坡积物的不断加载等因素的综合作用下形成的主要沿基岩面滑动的推移式滑坡，使滑坡产生活动的主要有后缘崩坡积物的加载、前缘河沟的冲刷、大气降雨和人类工程活动。

2.2 老窖林滑坡

2.2.1 滑坡区环境

老窖林（图2）位于万州区五桥太龙镇西部，距万州城区27 km。区内主要出露第四系（Q4）和侏罗系中统上沙溪庙组（J2s）地层。按含水介质不同，分为第四系孔隙水、基岩风化网状裂隙水。滑坡区新构造运动以地壳间歇性抬升为主，从早更新世晚期至中更新世期间20～30万年，隆起幅度加剧，地壳上升加快，河床强烈下切，形成多级阶地，从而使长江干流斜坡形成高陡的河谷岸坡，塑造了4级夷平面及多级阶地，并产生了大量的崩塌堆积物覆盖于基座阶地平台上。

2.2.2 滑坡变形模式

经过漫长的地质营力作用所形成的斜坡地形现状总体稳定。目前的两个强变形区，在三期蓄水运行后，成为两个潜在滑坡。在库水冲刷、侵蚀下，坡体前缘临空面加大，细粒土体被淘蚀带走；土体饱和状态下，抗剪强度大幅降低，前缘和中后部形成一贯穿的滑移带，产生失稳和新的臨空面，造成后缘更大范围的牵引式滑坡。根据勘查结论，滑坡是在崩坡积物的不断加载、人类工程活动等诸因素的综合作用下形成，主要沿土岩接触面滑动的推移式滑坡。与二层岩、老窖林滑坡类似的三峡水库岸坡地带滑坡的相关特征如表1所示。

3 三峡水库岸坡地带滑坡勘察问题反思

该文以库区十余个滑坡岸坡灾害防治工程变更勘察为基础，结合滑坡设计变更，反思滑坡勘察认知问题。

（1）滑坡治理实践表明，三峡库区滑坡基本都出现过较大的变更，由此可见，三峡库区滑坡治理工程设计变更的主要原因是施工揭示的滑动面实际位置与勘查报告提供的滑动面位置有较大出入，换言之，科学揭示滑动面所处位置是滑坡勘查工作的核心问题。

（2）库岸不同的岩土结构类型、接触面坡度、易滑面形状及其物理力学性质，决定了塌岸的不同型式。对于位于库水位变动带的滑坡，滑动面一年一度存在被库水周期性浸泡问题，因此，滑动面的抗剪强度参数c、φ值存在着时空变化，而不是目前仅仅提供天然工况和暴雨工况两种情况的抗剪强度参数c、φ值。

（3）三峡水库蓄水运行后，每年11月至次年4月处于175 m的高水位运行，6～9月份则为防洪限制水位145 m运行，当库水位达到175 m时，滑体的前部将被库水淹没。库水的长期浸泡软化岩土体，使地下水的浸润曲线上升，降低滑体及滑带土的抗剪强度；库水位的迅速下降，又会增加滑体中的动水压力，勘查区库岸岩土体处于干湿交替状态并承受长期的浪蚀作用和动水压力作用，滑动面抗剪强度参数劣化（图3和图4）。显然，库水对土质类土质滑坡的浸泡作用，必然软化滑坡土体，使浸泡部分滑坡體的重度增大、抗剪强度参数降低，在滑坡稳定性分析及推力计算中应充分考虑被浸泡部分滑坡体，同时由于浸泡部分强度参数减小，易使滑坡剪出口位置降低，这些新情况应在滑坡勘查工作中予以充分考虑。

（4）自早更新世晚期开始，三峡库区滑坡经历了间歇性隆起方式的新构造运动，即上升—稳定—上升的过程，河流间断地产生下切和侧向侵蚀，在条件相适应的地段形成阶地。阶地地貌是控制三峡地区滑坡发育的宏观地质基础，这在三峡库区库岸滑坡勘查中应引起重视。尤其是岸坡斜坡地带，应首先判别此处是否发育有阶地，判别阶地的级数是多少，在将阶地地貌识别清楚后，阶地基岩面极有可能就是滑坡滑动面。滑坡规模较大时，滑坡体可能涵盖1～3级阶地及阶地面之间的斜坡，这类滑坡的变形破坏过程通常可存在分级滑动、分区滑动现象。

（5）三峡水库滑坡区发育有危岩崩塌不良地质现象，陡崖上的岩石在临空面配合下沿构造裂隙、层面裂隙及风化裂隙等软弱结构面产生分离而形成崩塌体或坡积物，崩坡积物在滑体后缘堆积加载，遇水加大岩土体容重形成软弱结构面。松散物质聚积过程本质上即为滑坡的形成过程，源于陡崖或陡坡上危岩链式崩落，三峡库区内近70%的大型滑坡遵从该形成机理。陈洪凯教授等[12]将危岩链式崩落机理划分为5个阶段（图5）。

图5中的A、B、C构成了从陡崖临空面向山体的宏观危岩链，每一宏观危岩链嵌套数级微观危岩链，宏观链的范围主要受控于陡崖的卸荷带宽度[13]。

阶段1：河流下切阶段；阶段2：差异风化阶段；阶段3：危岩体形成阶段；阶段4：单一危岩体崩落阶段；阶段5：多个危岩体形成及崩落阶段。

4 结论

（1）科学揭示滑动面所处位置是滑坡勘查工作的核心问题。

（2）库水位变动区滑动面抗剪强度参数存在时空变化。

（3）滑坡体被库水位浸泡软化显著劣化了滑坡的稳定性。

（4）阶地地貌是控制万州地区滑坡发育的宏观地质基础。

（5）危岩崩塌是万州地区滑坡发育的重要物质来源。

参考文献

[1] 李远耀.三峡库区渐进式库岸滑坡的预测预报研究[D]. 中国地质大学，2010.

[2] 白建光，许强，汤明高，等.三峡水库塌岸影响因素的物理模拟研究[J].中国地质灾害与防治学报，2007，18（1）：90-94.

[3] 时卫民，郑颖人.库水位下降情况下滑坡的稳定性分析[J]. 水利学报，2004（3）：76-80.

[4] 周春梅.三峡库区万州区滑坡抗滑桩设计研究[D].中国地质大学，2007.

[5] 范意民，张静薇，杨建英，等.三峡水库区云阳县西城滑坡蠕变研究[J].中国地质灾害与防治学报，2008， 19（1）：32-35.

[6] 肖诗荣，刘德富，胡志宇.三峡库区千将坪滑坡地质力学模型研究[J].岩土力学，2007，28（7）：1459-1464.

[7] 兰宇，苟黎，余扶树.典型水库涉水滑坡失稳破坏研究[J]. 内江科技，2012（4）：163.

[8] 蒋秀玲，张常亮.三峡水库水位变动下的库岸滑坡稳定性评价[J].水文地质工程地质，2011，37（6）：38-42.

[9] 刘行架.三峡水库蓄水对黄土坡滑坡稳定性的影响研究[D].武汉理工大学，2004.

[10] Wu YP，Ou GZ，Liao JM，et al.Study on Phreatic Line of Reservoir Slope under the Rainfall and Reservoir Level Fluctuation[J]. Applied Mechanics & Materials，2013，405-408，587-594.

[11] Kumar R，Anbalagan R.Landslide susceptibility zonation of Tehri reservoir rim region using binary logistic regression model[J].Current Science，2015，108（9）：1662.

[12] 陈洪凯，唐红梅.三峡库区大型滑坡发育机理[J].重庆师范大学学报：自然科学版，2009，26（4）：43-47.

[13] 唐红梅，王昌贤，陈洪凯，等.三峡库区陡崖形成及长期稳定性初步研究——以万州区太白岩为例[J].重庆交通大学学报：自然科学版，2005，24（6）：104-107.