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三峽庫(kù)區(qū)楊家水井滑坡變形失穩(wěn)機(jī)理研究*

2016-09-26 02:06:53代貞偉魏云杰侯時(shí)平
工程地質(zhì)學(xué)報(bào) 2016年4期
關(guān)鍵詞:楊家滑體節(jié)理

代貞偉 魏云杰 侯時(shí)平

(①中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局武漢地質(zhì)調(diào)查中心 武漢 430205)

(②中國(guó)地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)院 北京 100081)

(③湖北省地質(zhì)局水文地質(zhì)工程地質(zhì)大隊(duì) 荊州 434020)

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三峽庫(kù)區(qū)楊家水井滑坡變形失穩(wěn)機(jī)理研究*

代貞偉①魏云杰②侯時(shí)平③

(①中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局武漢地質(zhì)調(diào)查中心武漢430205)

(②中國(guó)地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)院北京100081)

(③湖北省地質(zhì)局水文地質(zhì)工程地質(zhì)大隊(duì)荊州434020)

2015年4月11日,受持續(xù)降雨影響,三峽庫(kù)區(qū)秭歸縣沙鎮(zhèn)溪鎮(zhèn)發(fā)生了大型的反傾巖質(zhì)滑坡,滑坡面積約2.5×104m2,體積約25.0×104m3,造成道路及大量房屋、管道設(shè)施破壞?;诂F(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)調(diào)查第一手資料,詳細(xì)闡述了滑坡特殊的地質(zhì)地貌及巖體結(jié)構(gòu)特征,分別從地質(zhì)因素和環(huán)境因素兩方面進(jìn)行了滑坡成因分析,基于地貌學(xué)與工程地質(zhì)力學(xué)理論推斷滑坡形成演化過程,并對(duì)其變形發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了預(yù)測(cè)。得出如下結(jié)論:(1)楊家水井滑坡為持續(xù)降雨觸發(fā)的牽引式反傾巖質(zhì)滑坡;(2)特殊的地質(zhì)構(gòu)造及地形地貌條件是滑坡形成的長(zhǎng)期孕育內(nèi)在條件,持續(xù)降雨則是滑坡發(fā)生的直接誘發(fā)因素;(3)河谷下切,伴隨著高應(yīng)力釋放及斜坡巖體卸荷回彈,層狀巖體發(fā)生彎曲傾倒變形,順向縱張節(jié)理發(fā)育,尤其是彎折帶底面陡傾順向裂隙逐步形成軟弱結(jié)構(gòu)面對(duì)滑坡變形失穩(wěn)起著至關(guān)重要的控制作用;(4)現(xiàn)階段正值汛期,后續(xù)滑坡變形以局部失穩(wěn)破壞為主,而產(chǎn)生堰塞湖和泥石流的可能性較小,建議汛期結(jié)束后實(shí)施治理工程為宜。

三峽庫(kù)區(qū)楊家水井滑坡逆向坡降雨成因分析變形機(jī)理

0 引 言

受持續(xù)降雨的影響,2015年4月11日22點(diǎn)10分,湖北省秭歸縣沙鎮(zhèn)溪鎮(zhèn)三星店村7組楊家水井發(fā)生山體滑坡,造成了道路及大量房屋、管道設(shè)施破壞,損毀約41畝柑橘林,是三峽庫(kù)區(qū)新近發(fā)生的重大滑坡災(zāi)害之一,所幸群測(cè)群防及時(shí)有效,群眾撤離迅速,未造成人員傷亡。

新生滑坡始終是國(guó)內(nèi)外相關(guān)專家學(xué)者密切關(guān)注和追蹤的熱點(diǎn)之一。通過對(duì)滑坡發(fā)生后的現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)調(diào)查、地形地貌與地質(zhì)結(jié)構(gòu)特征、成因分析、變形失穩(wěn)機(jī)制等方面研究,一方面能夠最大限度地實(shí)現(xiàn)滑坡減災(zāi),另一方面以最新滑動(dòng)跡象為依據(jù),可以最真實(shí)地反映滑坡實(shí)際情況而有利于深入開展后續(xù)滑坡理論研究(Dai et al.,2004,Wang et al.,2004;黃潤(rùn)秋等,2005;殷躍平等,2010,2012,2013;Yin et al.,2015)。

楊家水井滑坡為典型逆向坡,該類型滑坡廣泛分布于三峽庫(kù)區(qū),如2008年巫峽龔家坊滑坡。以往研究主要通過等效力學(xué)解析(Goodman et al.,1976;蔣良濰等,2006)、數(shù)值模擬(孫東亞等,2002)、物理模型試驗(yàn)(Adhikary et al.,2007)等手段對(duì)此類滑坡的不同破壞模式(彎曲傾倒、塊狀傾倒、塊狀-彎曲傾倒)進(jìn)行變形機(jī)理分析。近年來(lái)有關(guān)專家學(xué)者對(duì)龔家坊滑坡開展了水位升降及涌浪等方面變形機(jī)理研究,并取得了大量研究成果(Huang et al.,2014;殷坤龍等,2014);然而持續(xù)降雨觸發(fā)條件下,逆向坡的變形失穩(wěn)具有特殊的成因與形成機(jī)制,有必要對(duì)其開展深入研究。

鑒于此,以楊家水井滑坡為研究對(duì)象,立足于滑坡現(xiàn)場(chǎng)野外調(diào)查及大量的原始資料,對(duì)滑坡特征、成因機(jī)制進(jìn)行分析,并運(yùn)用地貌學(xué)和工程地質(zhì)力學(xué)推斷滑坡形成演化機(jī)制,可為后續(xù)的治理工程起到指導(dǎo)作用,同時(shí)將對(duì)此類滑坡的科學(xué)防災(zāi)減災(zāi)提供一定借鑒。

1 滑坡區(qū)工程地質(zhì)概況

1.1地理位置

楊家水井滑坡位于湖北省秭歸縣沙鎮(zhèn)溪鎮(zhèn)長(zhǎng)江支流青干河右岸斧頭溪溝溝口處,滑坡中心點(diǎn)經(jīng)緯度為N30°59′18″和E110°38′03″;上距三峽大壩壩址約60km(圖1),斧頭溪溝自南向北穿過滑坡體前緣,在三星店村附近匯入青干河。

圖1 滑坡位置圖Fig.1 Location of the landslide

1.2地質(zhì)環(huán)境

滑坡區(qū)為構(gòu)造侵蝕剝蝕中-低山峽谷地貌,地處秭歸向斜南翼、香龍山背斜北翼,五龍褶皺帶北端短軸狀背斜的西側(cè),其北側(cè)發(fā)育一條近EW走向的張性斷裂(圖2)。由于前期構(gòu)造活動(dòng)較強(qiáng)烈,研究區(qū)內(nèi)巖層可見微型褶皺發(fā)育,巖體節(jié)理裂隙較發(fā)育。

圖2 滑坡所在區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造圖Fig.2 The geological structural map of the landslide area1.向斜;2.背斜;3.實(shí)測(cè)正斷層;4.實(shí)測(cè)逆斷層;5.斷裂帶;6.秭歸縣邊界

滑坡區(qū)水文地質(zhì)條件總體呈季節(jié)性變化特征,地下水類型主要有松散巖類孔隙水、基巖裂隙水。松散巖類孔隙水主要賦存于第四系松散堆積層碎塊石土之中,受大氣降水補(bǔ)給,地形坡度較陡,地表徑流條件好,表現(xiàn)為季節(jié)性上層滯水;基巖裂隙水主要賦存于薄-中厚層層狀構(gòu)造的砂質(zhì)泥巖與泥質(zhì)粉砂巖構(gòu)造裂隙和風(fēng)化裂隙之中,由于基巖裂隙較發(fā)育,裂隙多為張開狀,為中等-弱透水性,地下水多以裂隙潛水形式存在,主要接受大氣降水及松散巖類孔隙水入滲補(bǔ)給,徑流方向受巖層及裂隙走向的控制,以淺層短循環(huán)無(wú)壓流的形式就近向區(qū)域內(nèi)最低侵蝕基準(zhǔn)面-斧頭溪溝排泄,匯入青干河??傮w而言,地下水具徑流途徑短,動(dòng)態(tài)變化大的特點(diǎn)。

2 滑坡基本特征

2.1滑坡形態(tài)特征

楊家水井滑坡的平面形態(tài)總體呈圈椅狀,滑坡前緣直抵斧頭溪溝溝底,后緣以圈椅狀的地形為界,高程340~190m,相對(duì)高差約150m,地形陡峻,坡度35°~50°,滑坡區(qū)平均縱長(zhǎng)約190m,寬約130m,滑體平均厚度10m,主滑方向55°,滑體面積約2.5×104m2,體積約25.0×104m3。斧頭溪溝流向自南向北從滑坡前緣穿過,河床呈“V”型,切割深約5~15m,寬約15~25m,溝谷兩側(cè)巖壁峭立,滑體前緣有村級(jí)公路通過,修建公路形成高5~10m人工邊坡,滑坡區(qū)地表植被發(fā)育,主要為柑橘果林(圖3、圖4)。

圖3 楊家水井滑坡全貌(鏡像:246°38′)Fig.3 Front-on view of Yangjia Well Landslide

滑坡前部滑移后,滑坡后緣整體下座,滑移距離約50m,在斜坡高程314~344m一帶形成高約30m的后緣壁,呈直立狀,坡度60°。

滑坡后緣下座于滑坡中后部形成一滑坡平臺(tái),高程分布280~315m,平臺(tái)縱向長(zhǎng)70m,橫向?qū)捈s40m,中后部坡度較緩5°~15°,平臺(tái)前部坡度變陡為15°~25°;平臺(tái)地表可見多條裂縫呈縱向展布,張開寬10~50cm不等,長(zhǎng)5~15m,1~2條·m-1,可見深度0.5~3.5m。

滑體右側(cè)后緣為滑坡的牽引區(qū),發(fā)育了一小型滑坡,滑坡縱長(zhǎng)約20m,橫寬約90m,厚度為6m,體積約1.08×104m3,主滑方向15°。目前仍處于不斷變形狀態(tài)。

2.2滑坡地質(zhì)結(jié)構(gòu)特征

圖4 滑坡工程地質(zhì)平面圖Fig.4 Scheme of engineering geology of landslide1.滑坡周界;2.滑坡次級(jí)分布區(qū)域;3.裂縫;4.房屋建筑;5.斧頭溪溝;6.公路

圖5 滑坡工程地質(zhì)A-A′剖面圖Fig.5 Engineering geology profile A-A′1.第四系全新統(tǒng)滑坡堆積層;2.侏羅系中統(tǒng)下沙溪廟組;3.碎塊石土;4.塊石;5.泥質(zhì)粉砂巖;6.砂質(zhì)泥巖

(1)Qdel(1)巖性組成主要為碎塊石土,其中土為粉質(zhì)黏土,黃褐色,可塑狀;碎、塊石母巖成分主要為砂巖,塊徑5~15cm,棱角狀,土石比6:4~4:6,結(jié)構(gòu)松散,厚度一般為1.0~10.0m,廣泛分布于滑坡區(qū)中后部。

(2)Qdel(2)巖性組成主要為塊石,結(jié)構(gòu)松散,塊徑15~50cm,大者可達(dá)1~1.5m,厚度2~20m,分布于滑坡中前部及斧頭溪溝溝道。

圖6 楊家水井滑坡滑體分布特征Fig.6 Sliding mass distribution characteristics of landslide

滑坡基巖主要為侏羅系中統(tǒng)下沙溪廟組(J2x)泥質(zhì)粉砂巖和砂質(zhì)泥巖互層,灰綠色,為較硬巖,砂質(zhì)結(jié)構(gòu),泥質(zhì)膠結(jié),薄-中厚層層狀構(gòu)造,其穩(wěn)定基巖的產(chǎn)狀為150°~200°∠50°~70°。此外,表部巖層風(fēng)化嚴(yán)重,強(qiáng)風(fēng)化。

滑床面呈上陡下緩折線形,前部埋深約25m,中部埋深約5m,后部滑坡平臺(tái)埋深約20m;通過現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)調(diào)查分析,滑體主要沿著40°∠55°節(jié)理裂隙滑移,滑動(dòng)距離約50m;滑坡形成后緣壁可見基巖出露,基巖表面擦痕清晰,方向45°,與主滑方向大體一致(圖7)。

圖7 基巖滑面擦痕Fig.7 Striations on the bedrock sliding surface of the landslide backscarp

2.3滑坡運(yùn)動(dòng)和破壞形式特征

根據(jù)當(dāng)?shù)鼐用竦拿枋雠c現(xiàn)場(chǎng)走訪調(diào)查,滑坡的運(yùn)動(dòng)和破壞特點(diǎn)分析如下:受持續(xù)降雨影響,斧頭溪溝水位迅速上升約2m,由于上部坡體荷載導(dǎo)致的應(yīng)力集中及河流沖刷作用,滑動(dòng)破壞首先從坡腳處開始,初期表現(xiàn)為受裂隙切割,風(fēng)化嚴(yán)重的塊狀巖體錯(cuò)動(dòng)碎裂形成,滑體滑動(dòng)距離較大,直抵斧頭溪溝對(duì)岸,堵塞溪溝,于溪溝內(nèi)形成一長(zhǎng)約150m,寬8m,厚約25m塊石堆積體,方量達(dá)3.0×104m3;之后,滑坡中后部巖土體(碎塊石土)在自身重力勢(shì)能和前部滑體的滑動(dòng)牽引作用下,破壞了原有的極限平衡狀態(tài),沿主滑方向55°產(chǎn)生了向下的滑移變形,受滑坡中前部的滑體的阻擋并產(chǎn)生推擠作用,滑坡后部平臺(tái)處形成了大量的縱向拉張裂縫;滑體物質(zhì)組成結(jié)構(gòu)分布特征,即碎石土與塊石堆積層序也可佐證此種運(yùn)動(dòng)形式存在的可能性(圖6)。

由于滑坡后緣整體下座,形成了高約30m左右近直立狀的后緣壁,相對(duì)于滑坡后緣外側(cè)坡體而言,即形成了新的卸荷臨空面,部分巖土體失去了原有的阻擋,因而在楊家水井滑坡后緣邊界的右側(cè)形成一新的小型滑坡的牽引區(qū),主滑方向15°。

綜上所述,楊家水井滑坡為牽引式反傾巖質(zhì)滑坡。

3 滑坡成因分析

相關(guān)研究表明滑坡成因可分為地質(zhì)因素和環(huán)境因素兩方面,地質(zhì)因素包括地形地貌、地層巖性、地質(zhì)結(jié)構(gòu)等;環(huán)境因素則包括降雨、庫(kù)水位變動(dòng)、人類工程活動(dòng)等(廖秋林等,2005;殷躍平等,2007)。

3.1特殊的地質(zhì)地貌條件是滑坡發(fā)生的內(nèi)因

3.1.1地質(zhì)構(gòu)造及地形地貌條件

滑坡區(qū)域?yàn)闃?gòu)造侵蝕剝蝕中-低山峽谷地貌,其新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)上升作用強(qiáng)烈,河流存在對(duì)岸坡的快速侵蝕深切,形成了不對(duì)稱“V”字形的河谷地貌;正是由于河流深切的河谷地貌發(fā)育演化過程造成了滑坡區(qū)域的地形陡峭峻,相對(duì)高差達(dá)150m左右,坡度達(dá)35°~50°,具有良好的臨空面條件,不利于斜坡的穩(wěn)定性。

3.1.2巖體結(jié)構(gòu)空間組合特征

滑坡區(qū)受構(gòu)造活動(dòng)的影響,以薄-中厚層狀砂質(zhì)泥巖與泥質(zhì)粉砂巖為主的巖體深大節(jié)理裂隙發(fā)育,巖體結(jié)構(gòu)為層狀塊裂巖體;據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)調(diào)查發(fā)現(xiàn)滑坡區(qū)內(nèi)巖體中主要發(fā)育有兩組陡傾角構(gòu)造裂隙:L1產(chǎn)狀為260°∠75°,2~4條·m-1,裂面略彎曲,張開寬0.2cm,無(wú)充填,可見其延伸長(zhǎng)度大于2m;L2產(chǎn)狀為40°∠55°,3~8條·m-1,裂面較平直,張開寬1~2cm,局部泥質(zhì)充填,可見延伸2~10m?;聟^(qū)巖體結(jié)構(gòu)面的空間組合特征(圖8)。

圖8 巖體結(jié)構(gòu)面赤平投影圖Fig.8 The stereographic projection of rock mass structural planes

由圖8分析可知穩(wěn)定基巖層傾向L3與坡向P近于相反,為典型逆向坡,往往此類斜坡被認(rèn)為穩(wěn)定性較好,但是由于結(jié)構(gòu)面L2與坡向基本一致,此組節(jié)理正是控制斜坡穩(wěn)定性關(guān)鍵結(jié)構(gòu)面,順坡向節(jié)理在重力彎折和卸荷作用等影響下,節(jié)理面存在張開、貫通現(xiàn)象,彎折帶底面則是構(gòu)成斜坡失穩(wěn)的關(guān)鍵部位;此外L1大角度相交于基巖巖層與坡向,有利于層狀巖體塊狀碎裂化,加快巖體風(fēng)化強(qiáng)度。

3.2持續(xù)降雨是滑坡發(fā)生的直接誘發(fā)因素

根據(jù)秭歸縣沙鎮(zhèn)溪鎮(zhèn)雨量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)可知該地區(qū)自2015年4月1日至7日出現(xiàn)持續(xù)降雨天氣,7日降雨量達(dá)到99.8mm,約占月降雨量80%,受此次持續(xù)降雨影響,于4月11日22時(shí)發(fā)生大規(guī)模整體滑動(dòng)破壞(圖9)。滑坡發(fā)生大規(guī)?;瑒?dòng)時(shí)間與持續(xù)降雨歷時(shí)存在一定的延遲效應(yīng),一定程度上也反應(yīng)了滑坡失穩(wěn)破壞是一種漸進(jìn)性變形過程。

圖9 滑坡發(fā)生前后降雨量分布統(tǒng)計(jì)Fig.9 Rainfall distribution statistics during prior and after landslide occurrence

雖然降雨往往是觸發(fā)滑坡等突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害的重要原因已成為共識(shí),但是對(duì)于持續(xù)降雨區(qū)別于暴雨,具有降雨量不大(低于50mm·d-1),卻持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)特點(diǎn),尤其是對(duì)于持續(xù)降雨如何觸發(fā)反傾層狀巖質(zhì)滑坡的失穩(wěn)變形相關(guān)研究較少;以楊家水井滑坡為例,究其原因,主要包括:

(1)滑坡滑體以塊石和碎石土為主,其透水性相對(duì)于穩(wěn)定基巖較好,持續(xù)降雨將使大量降雨緩慢入滲至滑坡體之中;一方面,大氣降水產(chǎn)流,匯入斧頭溪溝,沖刷滑坡前緣,對(duì)斜坡巖土體的穩(wěn)定性構(gòu)成不利影響;另一方面,由于斧頭溪溝水位迅速上升一定程度上減少了滑坡體內(nèi)地下水的排泄量,致使滑體中長(zhǎng)時(shí)間滯留越來(lái)越多降雨,造成了滑體自重和下滑力的不斷增大。

(2)由于反傾層狀斜坡巖體發(fā)育了一組與坡向近于一致的陡傾角構(gòu)造裂隙,多為泥質(zhì)充填;由于該組裂隙節(jié)理以下為穩(wěn)定基巖,相對(duì)于滑體而言其滲透性較小;在持續(xù)降雨作用下,隨著大量的降雨入滲滑體,造成順向節(jié)理泥質(zhì)充填物的含水量大大增加,其結(jié)果必然導(dǎo)致以該組節(jié)理為潛在滑動(dòng)面的強(qiáng)度降低而使抗滑力下降。

現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地調(diào)查還發(fā)現(xiàn),滑坡體上種植了大量的柑橘等果樹,多為人工開墾,并形成了不同寬度的多級(jí)平臺(tái),破壞了原有的斜坡地貌,為降雨充分入滲滑體提供了極為有利條件;降水入滲滑體之后沿節(jié)理裂隙運(yùn)移,一方面在節(jié)理裂隙處形成靜水壓力,對(duì)滑坡后部巖土體的推動(dòng)作用最為明顯,另一方面滑體內(nèi)地下水流動(dòng)產(chǎn)生一定的滲透壓力,也進(jìn)一步促進(jìn)滑坡的變形失穩(wěn)(殷躍平,2003)。

概言之,河流深切侵蝕的河谷演化過程為滑坡提供動(dòng)力基礎(chǔ)和運(yùn)動(dòng)空間;巖體節(jié)理裂隙較發(fā)育,尤其是順向陡傾節(jié)理裂隙的存在,非常不利于岸坡穩(wěn)定,是楊家水井滑坡變形失穩(wěn)的關(guān)鍵控制因素;而持續(xù)降雨是導(dǎo)致滑坡形成的直接誘發(fā)因素。

4 滑坡形成演化機(jī)制分析

基于上述野外地質(zhì)調(diào)查及相關(guān)室內(nèi)分析,初步掌握了滑坡基本特征及滑坡變形破壞形成的過程,現(xiàn)以地貌學(xué)和工程地質(zhì)力學(xué)相關(guān)理論方法為基礎(chǔ),推斷楊家水井滑坡的形成機(jī)制和變形演化過程如下(圖10):

(1)近幾十萬(wàn)年來(lái),長(zhǎng)江三峽秭歸段的新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)上升作用表現(xiàn)十分強(qiáng)烈,存在河流相對(duì)岸坡的快速侵蝕深切,改變了岸坡形態(tài),形成了不對(duì)稱“V”字形的河谷地貌;此外三峽秭歸區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜,具有相對(duì)較高的區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)背景,隨著河谷的快速深切,勢(shì)必伴隨高應(yīng)力釋放,進(jìn)而將驅(qū)使坡體產(chǎn)生向臨空面方向的卸荷回彈,而對(duì)較堅(jiān)硬的層狀泥質(zhì)砂巖而言,主要是以脆性破裂的形式釋放卸荷回彈過程中產(chǎn)生的應(yīng)變能;在構(gòu)造應(yīng)力和卸荷回彈效應(yīng)的共同作用下斜坡將沿著平行坡面的方向形成淺表層的初始裂隙節(jié)理(圖10a)。

圖10 楊家水井滑坡形成演化過程示意圖Fig.10 The formation and evolution process of Yangjia Well Landslide

(2)在長(zhǎng)期自重應(yīng)力作用下,加之風(fēng)化作用、冰雪雨水侵蝕等,斜坡巖體強(qiáng)度不斷地降低,層狀巖組向坡外發(fā)生彎曲傾倒變形;在彎曲傾倒過程中斜坡層狀巖體主要運(yùn)動(dòng)形式是沿層理面的相互剪切錯(cuò)動(dòng)和向臨空面方向偏轉(zhuǎn),勢(shì)必會(huì)造成巖層被拉斷或壓裂,形成大量的順向縱張節(jié)理;伴隨節(jié)理裂隙的不斷拓展、貫通,局部充填了大量的泥質(zhì)充填物;以彎折帶底面為界線,構(gòu)成了斜坡巖體的關(guān)鍵部位,上部巖體沿著彎折帶底面附近的順向縱張節(jié)理進(jìn)行蠕動(dòng)滑移變形,存在形成局部貫通的軟弱結(jié)構(gòu)面的可能性(圖10b)。

(3)降雨作用下,大量雨水將沿著坡面及節(jié)理裂隙逐步滲入斜坡巖土體內(nèi),一方面使得滑體自重的不斷增加,增大孔隙水壓力,也使得彎折帶界線附近順向結(jié)構(gòu)面抗剪強(qiáng)度的大大降低,尤其是對(duì)于含有泥質(zhì)充填物的順向節(jié)理影響最為顯著,其必然導(dǎo)致以彎折帶界線附近的順向結(jié)構(gòu)面為潛在滑動(dòng)面強(qiáng)度降低、抗滑力下降;當(dāng)降雨歷時(shí)持續(xù)一段時(shí)間,坡體由上至下產(chǎn)生不同程度的推擠力,且河流水位上漲不斷沖刷坡腳,使得斜坡前緣處沿著順向節(jié)理裂隙發(fā)生壓縮滑移,直至前緣順向節(jié)理面貫通形成初始滑動(dòng)面,滑坡開始啟動(dòng)(圖10c)。

(4)由于斜坡前緣坡腳處巖體首先發(fā)生滑動(dòng),形成小規(guī)模的滑坡,一方面對(duì)斜坡上部巖體產(chǎn)生了一定的牽引作用,另一方面,形成了新的臨空面,使得斜坡上部巖體失去原有支撐;持續(xù)降雨作用下,大量地表水繼續(xù)入滲坡體,形成飽和-過飽和狀態(tài)碎塊石土混合體,而斜坡下部穩(wěn)定基巖相對(duì)透水性較弱,彎折帶順向結(jié)構(gòu)面(基巖頂面)可視為相對(duì)隔水層,大量地下水富集于基巖頂面,大大降低了基巖頂面巖土體的力學(xué)強(qiáng)度,巖土體中地下水流動(dòng)也將形成一定的動(dòng)水壓力;直至打破極限平衡狀態(tài),上部巖體沿著貫通順向節(jié)理面發(fā)生整體滑動(dòng),形成隱蔽性強(qiáng)、破壞力巨大的大規(guī)模滑坡災(zāi)害(圖10d)。

5 結(jié)論與建議

(1)通過對(duì)滑坡地形地貌特征、滑體巖層結(jié)構(gòu)、滑坡運(yùn)動(dòng)過程特征等方面研究分析,認(rèn)為楊家水井滑坡為持續(xù)降雨觸發(fā)的牽引式反傾巖質(zhì)滑坡。

(2)從地質(zhì)和環(huán)境成因兩方面進(jìn)行分析,認(rèn)為其特殊的地質(zhì)地貌條件是滑坡形成的內(nèi)因,即斜坡地形陡峻,具有較好的臨空面條件,巖體節(jié)理裂隙較發(fā)育,尤其是順向陡傾節(jié)理裂隙的存在對(duì)于滑坡變形失穩(wěn)起著最為關(guān)鍵的控制因素;河流深切侵蝕的河谷地貌演化過程為滑坡提供了動(dòng)力基礎(chǔ)和運(yùn)動(dòng)空間;而持續(xù)降雨是導(dǎo)致滑坡形成的直接誘發(fā)因素,滑坡發(fā)生大規(guī)模滑動(dòng)的時(shí)間與持續(xù)降雨歷時(shí)存在著一定的延遲效應(yīng),一方面也能說明滑坡的失穩(wěn)破壞是漸進(jìn)性變形過程。

(3)基于上述分析研究,對(duì)滑坡形成演化過程進(jìn)行推斷,認(rèn)為河谷快速深切,伴隨高應(yīng)力釋放,坡體產(chǎn)生向臨空面方向的卸荷回彈,沿平行坡面的方向形成淺表層的初始裂隙節(jié)理;地質(zhì)營(yíng)力作用下,斜坡層狀巖體向坡外發(fā)生彎曲傾倒變形,發(fā)育大量順向縱張節(jié)理,形成了以彎折帶底面為軟弱結(jié)構(gòu)面的關(guān)鍵部位;持續(xù)降雨作用下,斜坡坡腳處的巖體最先開始滑動(dòng),并牽引斜坡上部巖體發(fā)生整體滑動(dòng)。

據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查分析目前滑坡再次發(fā)生整體變形的可能性較小,若遇暴雨或連續(xù)降雨,滑坡后部平臺(tái)處可能會(huì)再次下座變形,坡表松散物質(zhì)亦可能出現(xiàn)局部下滑,在滑坡后緣右側(cè)牽引區(qū)的小型滑坡體仍處于不穩(wěn)定狀態(tài),極易失穩(wěn)變形;但是堆積并阻塞滑坡前緣斧頭溪溝的塊石塊度較大,塊體間空隙大,水流可從堆積體內(nèi)部空隙中順利流出,產(chǎn)生堰塞湖的可能性較小,不會(huì)形成泥石流。鑒于此時(shí)正處于汛期,后期降雨更加豐富,滑坡體將進(jìn)一步變形。因此,治理工程在汛期結(jié)束后實(shí)施為宜。

通過對(duì)楊家水井滑坡基本特征、成因以及形成機(jī)制的研究,可為反傾巖質(zhì)滑坡的防治減災(zāi)和預(yù)警預(yù)報(bào)工作提供一定的參考依據(jù),具有一定理論研究和工程實(shí)際意義。

致謝在野外調(diào)查和資料收集過程中,得到了湖北省國(guó)土資源廳地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急中心、湖北省地質(zhì)局水文地質(zhì)工程地質(zhì)大隊(duì)的幫助,在此表示感謝。

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DEFORMATION AND FAILURE MECHANISM OF YANGJIA WELL LANDSLIDE IN THREE GORGES RESERVOIR AREA

DAI Zhenwei①WEI Yunjie②HOU Shiping③

(①Wuhan Centre of China Geological Survey, China Geological Survey, Wuhan430205)

(②China Institute of Geological Environment Monitoring,Beijing100081)

(③Hubei Institute of Hydrogeology and Engineering Geology Brigade,Jingzhou434020)

On April 11,2015,affected by the continuous rainfall,a large-scale counter-dipping rock landslide occurred at Shazhenxi village of Zigui County.The landslide of about 25×104m3in volume and about 2.5×104m2in area damaged the town road and a large number of facilities seriously.It is named as Yangjia Well Landslide.On the basis of the first-hand field investigation,the special geological features and rock mass structure characteristic of the landslide are studied in detail.The origin of the landslide is analyzed from two aspects including geologic origin and the environment origin.The formation mechanism and evolution process of the landslide is proposed tentatively by utilizing the theories of geomorphy and engineering geology mechanics.It is also predicted the deformation trend of the landslide.Conclusions as follows:(1)This landslide is continuous rainfall-induced counter-dipping rock landslide,and has traction sliding deformation mode.(2)The particular geological structure is the long-term breeding inner condition of landslide formation; the continuous rainfall is the main and direct triggering factors of landslide formation.(3)With valley incised,high stress released and the unloading and rebound of slope,layered rock mass bent and toppled to outside of the slope,producing fissures parallel to slope surface; with the development of consequent tension joints gradually,the undersurface of bending belt formed a weak structure plane which plays an important role in landslide deformation.(4)During the flood season,local deformation may happen in a certain time,but barrier lake and debris flow is almost impossible; it is advised that the corresponding engineering management should be carried out after the flood season.

Three Gorges Reservoir,Yangjia Well landslide,Counter-tilt slope,Rainfall,F(xiàn)orming causes analysis,F(xiàn)ailure mechanism

10.13544/j.cnki.jeg.2016.04.006

2015-07-26;

2015-09-03.

“十二五”國(guó)家科技支撐項(xiàng)目(2012BAK10B01),國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(41172254),中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局基金項(xiàng)目(1212011220124)資助.

代貞偉(1986-),男,博士,主要從事工程地質(zhì)與地質(zhì)災(zāi)害方面研究工作.Email: daizhenwei@163.com

簡(jiǎn)介:魏云杰(1973-),男,博士,教授級(jí)高級(jí)工程師,主要從事地質(zhì)災(zāi)害、巖土工程等相關(guān)研究工作.Email: wyj1973@126.com

P642.22

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