陳小婷，黃波林

（1.成都理工大學(xué) 地質(zhì)災(zāi)害與環(huán)境保護(hù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，成都 610059；2.武漢地質(zhì)礦產(chǎn)研究所，武漢 430223）

斜坡失穩(wěn)地質(zhì)災(zāi)害是斜坡地貌在短期內(nèi)發(fā)生了劇烈變化的表現(xiàn)形式，其地貌災(zāi)變過程表現(xiàn)為滑坡、崩塌［1］。從地貌過程的角度來看，山區(qū)河谷斜坡的現(xiàn)狀只是山地河谷斜坡形成發(fā)展中的一個階段，是河谷兩岸斜坡不斷后退，坡體物質(zhì)從突變再蠕變的坡體過程；其將來形態(tài)應(yīng)該向發(fā)展較完備、相對均衡的斜坡形態(tài)靠攏［2］。利用山區(qū)河谷斜坡這一地貌發(fā)展過程來演繹將來，結(jié)合地質(zhì)理論與地貌過程理論，可以準(zhǔn)確定位斜坡未來的發(fā)展趨勢，較準(zhǔn)確地把握地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)展趨勢及其長期穩(wěn)定性。

望霞大斜坡位于重慶市巫山縣巫峽北岸，距巫山新縣城8km，該坡體上現(xiàn)居住約550人，為地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育密集區(qū)。地質(zhì)災(zāi)害不僅威脅坡體上的居民，而且由于該段水面狹窄，其涌浪造成的危害也不容忽視。本文將立足于工程地質(zhì)理論，結(jié)合地貌過程分析方法，對望霞大斜坡地質(zhì)災(zāi)害穩(wěn)定性進(jìn)行分析。

1 望霞大斜坡概況

望霞大斜坡東以橫石溪為界，西以大型沖溝為界，最高點(diǎn)高程為1300 m。構(gòu)造上該斜坡位于橫石溪背斜的核部（圖1），坡體出露最老地層為志留系羅惹坪組，兩翼由泥盆系－三疊系組成。該背斜頂部產(chǎn)狀較平緩，一般幾度至十幾度，向兩翼變陡至60°～70°。軸面直立，軸向N70°E，為一直立開闊的箱式褶皺。背斜東部長江邊發(fā)育NE向逆沖斷層，受其影響該處背斜南東翼地層直立或倒轉(zhuǎn)。背斜核部為馬腳里－向家灣一線［3］。

斜坡坡體由志留系紗帽組（S2s）砂巖粉砂巖、泥盆系云臺觀組（D2y）石英巖、石炭系大埔組（C2d）白云巖、二疊系棲霞組（P2q）瘤狀灰、二疊系茅口組（P2m）瘤狀灰?guī)r、二疊系孤峰組（P2g）泥巖硅質(zhì)巖、二疊系吳家坪組（P3w）結(jié)核條帶灰?guī)r組成（圖1）。

利用HT225回彈儀，在野外實(shí)測各高程各巖性的力學(xué)強(qiáng)度，表明高陡斜坡坡頂至坡腳，軟硬巖組相間出現(xiàn)，即S2s（軟）→D2y、C2d、P2q、P2m（硬）→P2g（軟）→P3w（硬）。在S2s和D2y這兩組層內(nèi)，也是軟硬巖組相間出現(xiàn)（圖2）。需要指出的是由于坡體中部主要由厚層的白云巖、灰?guī)r組成，從廖家坪后山到廟雞子厚度約550m。下部坡體為軟（S2s）→硬（D2y砂巖）→軟（D2y泥質(zhì)粉砂巖）→硬（C2d白云巖）、上部山體為軟（P2g、煤層）→硬（P3w灰?guī)r）。因此，整個坡體來看，斜坡的地質(zhì)結(jié)構(gòu)為軟硬相間模式，但是由于中部厚約550m灰?guī)r的出現(xiàn)，該斜坡的地質(zhì)結(jié)構(gòu)模式實(shí)際上可分割開來，上部受煤層控制，下部受泥巖夾層控制。

受巖性控制，硬巖形成陡峻的山崖，軟巖或堆積物為較緩的坡地。斜坡總體地貌為典型的層狀背斜地貌，有如斜切的“洋蔥”。

圖1 斜坡工程地質(zhì)圖

圖2 巖性回彈測試值與高程的關(guān)系

2 地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育及鏈?zhǔn)綑C(jī)理

巫山縣志［4］記載:漢和帝永元十三年（101），巫山崩。晉太元二年（377）又崩，崩塌之日，水逆流百余里，涌起數(shù)丈高。1979年10月、1980年9月，望霞發(fā)生兩次崩塌性滑坡，直接威脅仙女峰電站和長江航道。1984年望霞獅子掛銀牌右側(cè)出現(xiàn)危巖體，巖體長15m，寬20m，高40m，下滑約5m。1999年7月下旬，桐心村危巖體出現(xiàn)嚴(yán)重變形。2007年5月12日，徐家坡后山落石砸中民房一間。因此，歷史上該區(qū)域就是地質(zhì)災(zāi)害多發(fā)區(qū)。

從高程分布上來看（圖1），高程400m以下，坡體上從西北至東南依次發(fā)育三個滑坡，大山滑坡、向家灣滑坡、水泥廠滑坡（80萬m3）。高程400～600 m，坡體上從西北至東南依次發(fā)育有糞洞子、核桃梁子、廖家坪危巖體群。高程900～1000 m，發(fā)育有馬腳里東、馬腳里西危巖體群。高程1000 ～1250 m，發(fā)育有桐心村、獅子掛銀牌等危巖體群。這些危巖體大致分布在橫石溪背斜的軸線兩側(cè)，而核部附近的危巖體發(fā)育最密集。

望霞大斜坡密集發(fā)育崩塌（危巖體）和滑坡是由于其地質(zhì)結(jié)構(gòu)的特殊性決定的。經(jīng)過詳細(xì)調(diào)查研究表明，危巖體變形的誘發(fā)因素有兩種:采礦誘發(fā)和軟弱層風(fēng)化（圖3）。高程1100 ～1250 m的危巖體均屬于采礦誘發(fā)型。危巖體由二疊系孤峰組（P2g）和二疊系吳家坪組（P3w）組成，坡體內(nèi)有吳家坪組底部K2煤層被人工開采。在該斜坡上發(fā)育有塌陷和巖體開裂兩種類型的變形現(xiàn)象。塌陷坑大量發(fā)育在平緩的坡腳和坡頂處，新舊塌陷坑均有發(fā)育。1.5km的陡崖沿線裂隙極發(fā)育，形成了眾多危巖體。這些塌陷坑及巖體開裂區(qū)與采空區(qū)有較好的對應(yīng)關(guān)系，根據(jù)工程地質(zhì)類比法［2－10］，崖下挖煤采空誘發(fā)的地面變形占主導(dǎo)地位。在獅子掛銀牌危巖體的右側(cè)崖底發(fā)現(xiàn)年代不祥的裂隙（圖4），產(chǎn)狀83°∠80°，稍有起伏，上至山頂，深不見底，通過燧石條帶對比發(fā)現(xiàn)，巖體下沉31 cm，向西56.5cm，向南20cm，其相對運(yùn)動方向?yàn)?50°［5］。

軟弱層風(fēng)化形成的危巖體包括有馬腳里兩側(cè)的危巖體、廖家坪危巖體及核桃梁子危巖體。危巖體結(jié)構(gòu)模式上部為硬質(zhì)巖石（灰?guī)r、砂巖或白云巖），下部為厚度不等的軟巖（泥巖、粉砂巖、泥灰?guī)r或頁巖等）。由于軟巖的風(fēng)化速度快，使軟巖后退形成巖腔（圖5）。隨著硬巖底部巖腔的形成以及坡體應(yīng)力的重分布及集中作用，其上覆呈懸臂狀的硬巖發(fā)生拉裂等變形破壞［6］（圖6）。但是，危巖崩塌形成以后，并不是危巖這種地質(zhì)災(zāi)害的終止，如果持續(xù)發(fā)展，將會產(chǎn)生更大或其它的地質(zhì)災(zāi)害。著名的新灘滑坡、茅坪滑坡，從嚴(yán)格意義上來講，應(yīng)該是由于崩塌加載沖擊失穩(wěn)、多期復(fù)活繼承性的推擠型堆積層滑坡［4］。新灘滑坡從其潛伏發(fā)育階段（1964年以前）至滑坡破壞階段（1985年6月9日至12日凌晨），由于崩塌堆積物和沖擊的反復(fù)作用，經(jīng)歷了大約21a以上的時間。而2009年6月5日武隆雞尾山崩塌初始總量約為150萬m3，垮塌后滑體順著巖層高速往下斜沖，在巨大的推力作用下形成了大約有600多米長的巨大的滑坡體。國土資源部專家根據(jù)航拍資料測算，重慶武隆山體滑塌約有1200 萬m3。一種地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生伴生其它的地質(zhì)災(zāi)害或在滯后過程中成為新的地質(zhì)災(zāi)害的致災(zāi)環(huán)，那就形成了地質(zhì)災(zāi)害鏈［7－8］。

圖3 采礦區(qū)山體開裂

圖4 危巖體根部裂隙近照

圖5 石英砂巖下伏粉砂巖風(fēng)化凹腔

圖6 石英砂巖危巖體

而從剖面上來看（圖7），望霞大斜坡存在這種向家灣滑坡體為馬腳里兩側(cè)危巖體及桐心村附近危巖體崩塌落石的運(yùn)動通道和堆積地，滑坡體上的塊石從巨型的塊石到碎石均有分布，最大的塊石高約3m，總體上滑體碎石含量約70%。水泥廠滑坡體為廖家坪危巖體崩塌落石的運(yùn)動通道和堆積地，滑體上的塊石從巨型塊石到碎石均有分布，最大的塊石高約2 m，總體碎石含量超過80%，在滑體中后部基本就是崩塌碎石堆積物，基本無黏土填充。大山滑坡體為核桃梁子危巖體崩塌落石的運(yùn)動通道和堆積處，滑體上的塊石以小型碎石為主，總體碎石含量約40%，土體以殘坡積紅色黏土為主。

圖7 A－A′工程地質(zhì)剖面圖［9］

從望霞大斜坡上的滑坡組成物質(zhì)可知，由于崩塌的發(fā)生，碎石和巖塊在坡體上部逐漸積累，在崩坡堆積物不斷增加的荷重、地下水等共同作用下，在相當(dāng)長的時期中漸漸發(fā)展成滑坡。據(jù)歷史記載，望霞斜坡發(fā)生過多次大型崩塌滑坡，1979年是向家灣滑坡最近的一次。因此，望霞大斜坡存在著明顯的崩塌－滑坡地質(zhì)災(zāi)害鏈。

望霞大斜坡上的這種崩塌－滑坡地質(zhì)災(zāi)害鏈與新灘滑坡及茅坪滑坡的鏈?zhǔn)綑C(jī)理極其相似，其滑坡的活動性與后緣側(cè)緣的崩塌加載息息相關(guān)。這一災(zāi)害鏈在時間上有先后，在空間上彼此相依，在成因上相互聯(lián)系、互為因果，呈連鎖反應(yīng)依次出現(xiàn)。其特點(diǎn)是前一種災(zāi)害作為后一種災(zāi)害的激發(fā)因素依次出現(xiàn)，屬于時空地質(zhì)災(zāi)害鏈的范疇［7］。

3 望霞地質(zhì)災(zāi)害鏈的地貌演化過程

三峽地區(qū)自燕山運(yùn)動結(jié)束以來，間歇性抬升明顯，巫峽段發(fā)育有鄂西期、山原期和三峽期夷平面或階地。鄂西期夷平面高程1300 ～1600 m，主要分布于橫石溪背斜頂部，由臺原型峰叢洼地組成。山原期夷平面高程800～1200 m，與鄂西期夷平面常以陡坡陡崖形式過渡，形成時間為上新世末－早更新世。河流階地形成于三峽期，剝夷面高程在800m以下［3］。

當(dāng)長江河床下切到橫石溪背斜二疊紀(jì)孤峰組（P2g）的頁巖、煤層以下時，在卸荷作用等條件下，上覆的吳家坪組燧石條帶灰?guī)r發(fā)生崩塌，形成陡崖。這形成了現(xiàn)今吳家坪組陡崖壁的雛形。當(dāng)長江河床下切至高程800m左右時，在橫石溪核部切穿了梁山組泥巖及煤層，上覆的棲霞組與茅口組灰?guī)r發(fā)生一系列崩塌，這形成了橫石溪背斜核部缺口的雛形。由于長江的長期侵蝕沖刷，大量的崩塌堆積物被河流帶走。在三峽期，河流逐步切穿了志留系的紗帽組，形成了現(xiàn)今地貌的雛形。

坡體經(jīng)過一系列重力作用后，從高而陡的極不穩(wěn)定坡逐漸演化成低而緩的不穩(wěn)定坡，由垂向運(yùn)動為主體的崩塌逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)橐运竭\(yùn)動為主體的滑坡。就坡體的演化過程來說，平行下降、平行后退可能交替出現(xiàn)。平行下降說的特點(diǎn)是坡體在演化過程中，早期以崩塌破壞為主，后期以滑坡為主；在間冰期溫暖、降雨量充沛的氣候條件下坡體多為此演化規(guī)律。平行后退說的特點(diǎn)是坡體在演化過程中，崩塌、滑坡在坡體演化過程中一直相伴生，在冰期干旱、降雨量稀少的氣候條件下坡體多為此演化規(guī)律［9］。

以地貌過程角度來分析，由于背斜核部軟巖為最先切穿的對象，背斜核部節(jié)理發(fā)育，因此斜坡的破壞多從核部開始。整體斜坡地貌突變演化的進(jìn)程應(yīng)是從核部開始崩塌，然后兩翼，隨著河流的下切，逐步崩塌形成了斜坡兩側(cè)緣為喇叭形陡崖。由于望霞斜坡上部受煤層控制，下部受泥巖夾層控制，因此崩塌形成了硬巖階梯形斜坡地貌。河流切穿紗帽組后，由于紗帽組泥巖透水性差，易風(fēng)化，形成了緩坡。崩塌體堆積于緩坡上，在崩塌塊石不斷增加的荷重、沖擊力、地下水等共同作用下，漸漸發(fā)展成大型深部滑坡，這造成核部部分斜坡為凹形地貌。

4 望霞大斜坡穩(wěn)定性的地貌過程分析

從望霞大斜坡地貌演化過程來看，其變形改造一方面與河流下切密切相關(guān)，另一方面與自身的地質(zhì)結(jié)構(gòu)相關(guān)。而后者在第四紀(jì)以后起著主導(dǎo)作用。進(jìn)入人類社會后，人類工程活動誘發(fā)或加劇了斜坡的改造過程。坡體上的煤層該層位煤礦自20世紀(jì)50年代開始開采，至20世紀(jì)80年代后由于崩塌事件不斷發(fā)生，該層位煤礦停止開采。90年代又開始進(jìn)行煤礦開采，現(xiàn)今該斜坡上共有3個開采巷道，預(yù)計還將開采20a。三峽水庫蓄水后，庫區(qū)水位冬季保持在175 m，夏季保持145m，在庫區(qū)兩岸形成高30m的水位季節(jié)性消落帶，消落帶周期性處于水下和水上，河流水動力條件改變，庫岸巖土體斜坡依存受到不同程度的改變，可能誘導(dǎo)局部斜坡失穩(wěn)，影響庫岸地貌過程［10］。

因此望霞大斜坡的現(xiàn)今地貌過程受自身的地質(zhì)結(jié)構(gòu)影響外，還受采礦及水庫蓄水的影響。望霞斜坡上部巖體受煤線的影響，不采礦也會產(chǎn)生不均勻沉降而傾倒。人類采礦后，桐心村心村危巖體變形較大，加快了危巖體的這一變形過程。圖8為采礦區(qū)上覆山體2007年的監(jiān)測數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)顯示山體出現(xiàn)明顯沉降－掀斜現(xiàn)象。由于煤層頂部大面積的平鋪下沉造成了頂板的脫層現(xiàn)象（圖9），即從層面處拉裂開，同時由于下沉變形向上傳遞，造成山體向坡外運(yùn)動傾斜，并在變形塊體里側(cè)邊緣張應(yīng)力集中部位產(chǎn)生拉張裂隙形成開裂，于是形成了上部坡體受垂直裂隙控制，下部坡體受水平層面及煤層控制的變形形式。這種采煤引起的沉陷－掀斜變形現(xiàn)象是以后端采空區(qū)邊界為支點(diǎn)的懸臂梁力學(xué)機(jī)制變形形式［5］。

圖8 2007年桐心村危巖體監(jiān)測曲線

圖9 危巖體巖層脫層現(xiàn)象

高程在400～600m附近的危巖體主要受地質(zhì)結(jié)構(gòu)中的軟巖控制，軟巖的破壞主要是風(fēng)化剝蝕后上覆硬巖傾倒破壞［11］。根據(jù)三峽工程生態(tài)與環(huán)境監(jiān)測信息管理中心發(fā)布的蓄水對自然環(huán)境的影響信息，三峽水庫蓄水后平均溫度、濕度、降雨量均有所增加。自然地理環(huán)境的變化改變了原有的風(fēng)化剝蝕節(jié)奏；對加速軟巖的破壞起著積極作用。

低于400m斜坡下部受蓄水影響，塌岸、滑坡等庫岸再造現(xiàn)象也較明顯（圖10－11），加速了滑坡的變形過程。根據(jù)工程地質(zhì)類比法可知，向家灣滑坡、水泥廠滑坡應(yīng)和茅坪滑坡、新灘滑坡類似，當(dāng)后緣物質(zhì)崩塌加載或沖擊后，滑坡就會變形；累積加載沖擊使得下滑力大于抗滑力，滑坡就會發(fā)生大的變形或滑動。而水庫的周期性蓄水使得坡角巖土體力學(xué)性質(zhì)下降，降低了滑坡整體抗滑力，使得滑坡更易達(dá)到變形或滑動的臨界點(diǎn)，滑坡的力學(xué)模式也由原來單純的加載推力式演化為后緣加載推力、前緣牽引的滑坡方式［10］。

圖10 2007年5月18日廖家坪斜坡（庫水位135m）

因此從整體上來看，望霞大斜坡的地貌過程會加速進(jìn)行，其方向是朝著更加穩(wěn)定的斜坡形態(tài)發(fā)展。

圖11 2008年12月9日廖家坪斜坡（庫水位172m）

斜坡的坡形直接反映了在內(nèi)外營力作用下坡體演變的歷史過程；不同坡形所反映著內(nèi)外營力的均衡差異。理想成熟的坡形（Willliam Morris Davis，1907）為坡腳凹、坡體直線、坡頂凸的凹－直－凸型坡形。而望霞坡形屬于上升速度大于侵蝕速率的不成熟坡形，其坡形（圖12）屬于典型的侵蝕地貌［2］。這種不成熟的坡形由于構(gòu)造、侵蝕、地層巖性、水動力條件、巖土體運(yùn)動等因素必然向成熟坡形發(fā)展。故而從長期來看，望霞大斜坡極大地存在被改造的可能性，與成熟坡形相比較來分析，差異主要存在于突出的危巖體處。因此該斜坡直接的長期地質(zhì)災(zāi)害問題是危巖體崩塌，間接的地質(zhì)災(zāi)害問題是由于崩塌堆積以及沖擊而產(chǎn)生的鏈?zhǔn)交拢溟L期穩(wěn)定性較差，不適合居住。

地貌過程分析了斜坡其演繹過程，它分析了長期穩(wěn)定性問題。而從短期來看，部分庫岸再造強(qiáng)烈，但其影響危害有限。危巖體變形不一，以桐心村危巖體變形最為強(qiáng)烈。另外桐心村危巖體勢能最大（高差達(dá)1000 m），其下方向家灣滑坡也可能在它失穩(wěn)的沖擊及堆積下失穩(wěn)，這一崩塌－滑坡鏈?zhǔn)降刭|(zhì)災(zāi)害產(chǎn)生的涌浪將產(chǎn)生巨大危害。

圖12 斜坡順河坡形變化1－8為斜坡自東向西不同位置的236°方向剖面坡形

5 結(jié)論與建議

（1）經(jīng)過地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查，望霞大斜坡存在崩塌－滑坡的地質(zhì)災(zāi)害鏈，滑坡活動性與崩塌事件息息相關(guān)。

（2）從望霞大斜坡地貌過程來看，其變形改造一方面與河流下切密切相關(guān)，另一方面與自身的地質(zhì)結(jié)構(gòu)相關(guān)，而后者在第四紀(jì)以后起著主導(dǎo)作用。

（3）望霞大斜坡的現(xiàn)今地貌過程受采礦及水庫蓄水的影響，其進(jìn)程會加速。

（4）通過坡形對比發(fā)現(xiàn)，望霞大斜坡存在的直接地質(zhì)災(zāi)害問題是危巖體崩塌，間接地質(zhì)災(zāi)害問題是因崩塌而產(chǎn)生的滑坡。因此其長期穩(wěn)定性較差，建議該斜坡區(qū)域進(jìn)行生態(tài)移民。

（5）短期來看，值得關(guān)注的是桐心村危巖體，其穩(wěn)定性較差，造成的后果較為嚴(yán)重，建議對其進(jìn)行工程治理，并加強(qiáng)向家灣滑坡后緣其他危巖體的監(jiān)測。

致謝:本文在形成思路及成文過程中，得到中國地質(zhì)大學(xué)李長安教授、武漢地質(zhì)礦產(chǎn)研究所黃長生博士后、金維群教授級高級工程師及常宏高級工程師的啟發(fā)、指導(dǎo)及幫助，野外工作得到了劉廣寧、董好剛等同志的幫助，一并致謝。

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