宋 琨 張復(fù)金

（重慶市地質(zhì)災(zāi)害防治工程勘查設(shè)計(jì)院，重慶 400700）

1 概述

1.1 滑坡概況

楊家壩滑坡為三峽庫(kù)區(qū)三期地質(zhì)災(zāi)害重點(diǎn)防治項(xiàng)目，為一巖質(zhì)古滑坡，位于重慶市云陽(yáng)縣普安鄉(xiāng)中陽(yáng)村4-8社境內(nèi)。地形地貌屬于構(gòu)造剝蝕低山地貌，堆積體巖土種類有粉質(zhì)粘土夾碎塊石（含量變化較大）、泥巖和砂巖組成，滑體整體厚度變化大。楊家壩滑坡屬深層大型巖土質(zhì)混合滑坡，滑坡體長(zhǎng)約626m，寬約875m，總體積約855×104m3，主滑方向約320°。該滑坡前緣分布于磨刀溪的右岸坡腳上，磨刀溪屬長(zhǎng)江一級(jí)支流。

該滑坡由于前期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)強(qiáng)烈，在全新世前可能發(fā)生過(guò)多次變形，形成滑體堆積物成分類型較多，滑坡堆積層根據(jù)其結(jié)構(gòu)組成分成上下兩層，表層約12～25m厚粉質(zhì)粘土夾碎塊石（塊石含量2～30%），底部為7～15m厚的滑體巖質(zhì)層（泥巖與粉砂巖碎裂體）。各滑坡單元后側(cè)至滑坡后緣為近期堆積形成的崩坡積粉質(zhì)粘土夾碎塊石。

1.2 滑坡基本特征及變形特征

楊家壩滑坡區(qū)出露地層主要為第四第崩坡積層和侏羅系上統(tǒng)遂寧組（J3s）地層。該段遂寧組地層為一套紫紅色、黃灰色細(xì)～中粒長(zhǎng)石砂巖，局部含鈣質(zhì)紫紅色（粉砂質(zhì)）泥巖。據(jù)勘察鉆孔資料顯示砂巖厚度＞30m，層位分布穩(wěn)定，泥巖多為夾層，其厚度小（夾層厚度約0.1～0.5m）多呈薄層狀。本滑坡巖層產(chǎn)狀315～350°∠5～65°，傾角上陡（60°）下緩（15°），至溪溝底部巖層最緩為5～10°。滑坡巖層傾向與斜坡地形坡向基本一致，屬順向坡（見(jiàn)圖 1）。

滑坡整體地形南東最高，往北西漸降低，滑坡后緣位于地形最高處“燈盞窩”斜坡上，滑壁光滑，其坡度較陡與基巖傾角相近，約40～75°，沿后緣呈不規(guī)則的弧形分布，分布有滑壁陡坎，高1～6m不等，坡度33～50°?；聝蓚?cè)為沖溝，坡度15～25°，兩側(cè)邊緣基本受沖溝切割控制，沿滑坡兩側(cè)邊緣堆積體呈臺(tái)階狀分布，坡體中間則可見(jiàn)鼓起狀堆積體。

據(jù)對(duì)滑體現(xiàn)有地質(zhì)情況和調(diào)查分析，該滑坡前緣在全新世前出現(xiàn)過(guò)強(qiáng)烈變形，在滑動(dòng)變形過(guò)程沿地形向東西兩側(cè)較低處分解破壞，現(xiàn)從地貌形態(tài)，主滑方向和結(jié)構(gòu)組成上分析，該滑坡體多處特征具有差異性和特殊性，因此，可分成3個(gè)滑坡分單元（L1、L2和 L3），其中 L2滑坡單元土層深度10m左右多見(jiàn)光滑剪切破壞面，說(shuō)明產(chǎn)生過(guò)次級(jí)滑動(dòng)，體積規(guī)模小。

2 數(shù)字模擬分析

2.1 模型建立

本次對(duì)楊家壩滑坡穩(wěn)定性的數(shù)值模擬分析主要采用“快速（顯示）拉格朗日分析法”。在本次模型計(jì)算過(guò)程中，F(xiàn)LAC采用了離散元的動(dòng)態(tài)松馳法。該法一般不需要求解剛度矩陣，其次，相比其它差分分析法，該模型不但能計(jì)算滑坡變形量，還可以模擬滑坡沿滑動(dòng)面產(chǎn)生的滑動(dòng)變形。同時(shí)，F(xiàn)LAC還能針對(duì)不同物質(zhì)特性，采用本構(gòu)方程來(lái)反映滑坡組成物質(zhì)的動(dòng)力行為。

圖1 云陽(yáng)縣楊家壩滑坡平面示意圖

選取了L1、L2、L3三個(gè)滑坡體在正常運(yùn)行條件下及三峽水庫(kù)蓄水后的變形破壞狀況，并與現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查成果和極限平衡法計(jì)算成果進(jìn)行比較。

本次計(jì)算模型采用依據(jù)：地形地貌、地質(zhì)結(jié)構(gòu)、變形特征及滑坡體物理力學(xué)特性。通過(guò)模型計(jì)算和分析，將本次模型的地層L1滑坡單體分為4層，L2和L3滑坡單體分3層。計(jì)算模型所用巖土體變形參數(shù)以土工試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)成果為主要依據(jù)?；掠?jì)算模擬模型見(jiàn)圖2、圖3和圖4，為了直觀、清楚讀懂模型圖，、用圖中不同顏色代表不同的巖層或巖性：綠色代表粉質(zhì)粘土夾碎塊石土（未區(qū)分上下兩層），紅色代表粉砂巖（強(qiáng)度較低且碎裂狀），夾紫紅色泥巖，藍(lán)色代表滑坡下覆穩(wěn)定基巖層，主要為砂巖。

2.2 L1滑坡的變形特征及穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

通過(guò)數(shù)字模擬對(duì)滑坡體重點(diǎn)部位的變形狀況進(jìn)行模擬跟蹤，判斷滑坡現(xiàn)狀的穩(wěn)定性，同時(shí)數(shù)字模擬搜索潛在破壞面的位置，預(yù)測(cè)滑坡潛在滑坡變形、破壞因素和穩(wěn)定性分析。

在滑坡體上確定3點(diǎn)變形特征變化較明顯部位，根據(jù)相關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)模擬其變形破壞情況。初始計(jì)算時(shí)滑坡體選取的點(diǎn)變形量較大，最大位移量達(dá)8.2cm，但變形量隨著時(shí)間推移逐漸趨于穩(wěn)定，則表示滑坡已處于穩(wěn)定狀態(tài)。根據(jù)數(shù)據(jù)模擬結(jié)果并對(duì)非選定點(diǎn)位的跟蹤計(jì)算，其計(jì)算過(guò)程和形成的結(jié)論相近。因此，L1滑坡在天然狀態(tài)下為穩(wěn)定，模擬結(jié)果與滑坡的定性、定量分析基本一致。

通過(guò)剪應(yīng)變?cè)隽亢图魬?yīng)變速率來(lái)搜索最危險(xiǎn)滑動(dòng)面。剪應(yīng)變?cè)隽孔畲蟮牟课恢饕赜驳幕玻ɑ鶐r）與其上相對(duì)較軟的滑體兩者的接觸面分布，這也是對(duì)勘查結(jié)果的一個(gè)佐證。

結(jié)論：L1滑坡堆積體在天然狀態(tài)下處于穩(wěn)定狀態(tài)，搜索的最危險(xiǎn)滑動(dòng)面為古滑坡的滑動(dòng)面，搜索出潛在滑動(dòng)面位于堆積體的中下段。

2.3 L2滑坡的變形特征及穩(wěn)定性

同理在L2滑坡體上不同部位確定3點(diǎn)，模擬該滑坡體變形特征。計(jì)算模型中1號(hào)點(diǎn)最大變形量約為2.8cm；2號(hào)點(diǎn)變形較1號(hào)點(diǎn)稍大，為4.8cm，相差2.0cm；3號(hào)點(diǎn)變形最小，變形量為2.2cm。根據(jù)數(shù)據(jù)模擬結(jié)果并對(duì)非選定點(diǎn)位的跟蹤計(jì)算，其計(jì)算過(guò)程和形成的結(jié)論相近。因此，說(shuō)明L2滑坡體變形較小，得出L2滑坡在天然狀態(tài)處于穩(wěn)定的結(jié)論。該模擬結(jié)果與滑坡的宏觀定性分析基本一致。

通過(guò)剪應(yīng)變?cè)隽亢图魬?yīng)變速率來(lái)搜索最危險(xiǎn)滑動(dòng)面及潛在滑動(dòng)面。通過(guò)數(shù)值模擬表明本次滑體前緣、中部和后緣均存在剪應(yīng)變?cè)隽看蟮牡囟危ㄟ^(guò)和工程地質(zhì)剖面對(duì)比分析，該滑坡確實(shí)存在三個(gè)危險(xiǎn)滑面，第一處位于滑坡后緣位置，與剖面圖中上層滑面位置（10m左右）基本相符。而第二處（中部）滑面與第三處（前緣）滑面已形成一貫通性滑面，也與剖面圖第二層（25m左右）滑面位置吻合較好。

圖2 L1滑坡的FLAC模型地層分布

圖3 L2滑坡的FLAC模型地層分布

圖4 L3滑坡的FLAC模型地層分布

2.4 L3滑坡的變形特征及穩(wěn)定性

通過(guò)數(shù)字模擬對(duì)L3滑坡體重點(diǎn)部位的變形狀況進(jìn)行模擬跟蹤，選取靠近磨刀溪的滑坡前緣點(diǎn)出現(xiàn)最大位移量約10cm左右，滑坡中部位移量約8cm左右，后緣位移量約6cm左右。最后模擬結(jié)果表明，L3滑坡的位移變形量較L1和L2兩滑坡的位移變形量均大，表明該滑坡的穩(wěn)定系數(shù)較前兩個(gè)滑坡要低。模擬計(jì)算中，地表變形曲線雖趨于一個(gè)定量，表明滑坡可能處于穩(wěn)定狀態(tài)，但在三峽水庫(kù)蓄水至175m后，滑坡中前部將大部分淹沒(méi)于水下，堆積體的重量增加而土體力學(xué)性質(zhì)大大降低，對(duì)滑坡穩(wěn)定性產(chǎn)生不利影響，治理工程設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注該區(qū)域。

2.5 水位變動(dòng)對(duì)楊家壩滑坡穩(wěn)定性的影響

庫(kù)水位上升到175米后，將會(huì)對(duì)L1和L3兩個(gè)滑坡產(chǎn)生影響，而對(duì)滑坡L2產(chǎn)生的影響較小。因此，僅需要對(duì)L1和L3兩個(gè)滑坡受水位變動(dòng)的影響模擬。

2.5.1 L1滑坡穩(wěn)定性數(shù)值分析在模擬天然和水位變動(dòng)兩種情況時(shí)地表變形的差異。發(fā)現(xiàn)在水的作用下，滑坡的變形有所增加。水位上漲初期，由于動(dòng)水壓力的作用，提高了滑坡的抗滑力，滑坡的穩(wěn)定系數(shù)有一定的提高。當(dāng)水作用的時(shí)間增長(zhǎng)后，對(duì)坡體巖土起到軟化作用，強(qiáng)度下降，滑坡的穩(wěn)定系數(shù)將會(huì)下降，滑坡的變形將會(huì)加大?；孪到y(tǒng)迭代1000次后，自然狀態(tài)下滑坡前緣監(jiān)測(cè)點(diǎn)1的最大位移只有3cm，而同是迭代1000次，同一點(diǎn)的變形已經(jīng)達(dá)到了8cm。此外在水的長(zhǎng)作用下，危險(xiǎn)滑面的長(zhǎng)度大大增加。

2.5.2 L3滑坡穩(wěn)定性數(shù)值分析

L3的計(jì)算模型得出以下結(jié)論：在水的作用下，滑坡的變形將增加，同是經(jīng)過(guò)800次迭代，自然狀態(tài)下滑坡在600步以后即已經(jīng)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。在水的作用下，800次迭代后仍沒(méi)有趨于穩(wěn)定值的趨勢(shì)，說(shuō)明變形沒(méi)有停止。水位上漲初期，由于動(dòng)水壓力的作用，提高了滑坡的抗滑力，滑坡的穩(wěn)定系數(shù)有一定的提高。自然狀態(tài)下經(jīng)數(shù)值模擬分析，滑坡的最小穩(wěn)定系數(shù)為1.399。模擬的是175水位時(shí)經(jīng)數(shù)值模擬分析滑坡最小穩(wěn)定系數(shù)，為1.983。當(dāng)水作用的時(shí)間增長(zhǎng)后，對(duì)坡體巖土起到軟化作用，強(qiáng)度下降，滑坡的穩(wěn)定系數(shù)將會(huì)下降，滑坡的變形將會(huì)加大。

3 數(shù)值模擬結(jié)果分析

在三峽水庫(kù)蓄水和運(yùn)行過(guò)程中，河（庫(kù)）水通過(guò)土休中孔隙直接補(bǔ)給（滲入）滑體，形成動(dòng)水壓力補(bǔ)充滑坡的部分抗滑力，進(jìn)而對(duì)滑坡穩(wěn)定起一定作用，而水位下降時(shí)，地下水補(bǔ)及河（庫(kù)）水，其動(dòng)水壓力則增加了下滑力，對(duì)滑坡穩(wěn)定性產(chǎn)生不利影響。采用數(shù)值模擬分別對(duì)各個(gè)剖面在自然狀態(tài)和175m水位時(shí)的變形特征進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析，可知滑坡變形位移量，應(yīng)力分布圖和數(shù)值模擬過(guò)程中選取點(diǎn)變化曲線。

根據(jù)上述章節(jié)中對(duì)楊家壩滑坡各滑坡單體進(jìn)行FLAC有限差分法分析結(jié)果，得出各滑坡單位的最大變形量和存在的（潛在）滑動(dòng)面，并與相對(duì)應(yīng)工程地質(zhì)剖面圖中滑動(dòng)面位置進(jìn)行對(duì)比，綜合分析滑坡的穩(wěn)定性和破壞特征，分析結(jié)果表明：在自然狀態(tài)和175水位下，L1、L2和 L3滑坡處于穩(wěn)定狀態(tài)，其特征與各自位的特征基本相似。

結(jié)語(yǔ)

從數(shù)值模擬分析結(jié)果表明，楊家壩滑坡整體在自然狀態(tài)和涉水狀態(tài)下均是穩(wěn)定的，僅L2滑坡局部地段僅在次級(jí)滑動(dòng)變形可能，與滑坡穩(wěn)定性極限平衡法的結(jié)果分析基本一致。因此，本次數(shù)值模擬結(jié)論可以作為下一步治理工程的重要參考依據(jù)。

[1]宋琨，張復(fù)金等.重慶市三峽庫(kù)區(qū)三期地質(zhì)災(zāi)害防治工程應(yīng)急搶險(xiǎn)緊急實(shí)施Ⅰ類項(xiàng)目云陽(yáng)縣普安鄉(xiāng)楊家壩滑坡詳細(xì)勘查報(bào)告[R].重慶，重慶市地質(zhì)災(zāi)害防治勘察設(shè)計(jì)院，2005（6）.

[2]高延超，康景文等.基于反算法與FLAC有限差分法的某滑坡穩(wěn)定性分析[J].工程勘察，2008.