彭軒明1 張業明1 鄢道平1 金維群1 汪發武2 霍誌濤1 陳小婷1
(1宜昌地質礦產研究所，湖北省宜昌市港窯路37號，443003;
2日本京都大學防災研究所）
摘要自三峽大壩蓄水以來，三峽庫區秭歸縣境內的青幹河和香溪河流域及其入長江水口部位，岸坡變形和失穩現象明顯加劇。本文簡要介紹了千將坪、樹坪、白家包和黃陽畔等四個滑坡的基本特征和變形現象，認為構造形成的層間剪切帶是千將坪滑坡發生的主要內在控制因素。采用大地測量和鉆孔測斜等多種方法對白家包和黃陽畔滑坡的地表和深部變形狀況進行不連續觀測；與日本京都大學防災研究所合作，采用伸縮計對樹坪和白家包滑坡進行連續觀測，據監測結果分析，這些滑坡目前均處於蠕動變形狀態。
關鍵詞三峽庫區 秭歸縣 滑坡 變形監測
1 前言
三峽庫區秭歸縣是我國地質災害最為嚴重的地區之壹。自三峽水庫壹期蓄水以來，秭歸縣境內的青幹河流域發生了千將坪滑坡，長江幹流的樹坪及香溪河入長江水口部位的岸坡變形和失穩現象明顯加劇，八字門、白家包、黃陽畔等大型滑坡有重新復活的現象（圖1）。在中國地質調查局“香溪河流域岸坡調查評價”項目的實施過程中，對香溪河流域白家包和黃陽畔等大型滑坡進行了工程地質調查、工程鉆探和監測（大地變形測量和鉆孔測斜）等大量工作，基本查明了滑坡的組成、結構、地表變形狀況，初步了掌握了滑坡的變形演變趨勢。當千將坪滑坡發生時，及時對滑坡現場進行了細致的調查，從而獲取了有關該大型順層高速滑坡滑動後山體破壞現象的第壹手資料[1]，並協助當地政府制定了抗災救災預案。在樹坪滑坡出現嚴重變形的緊急情況下，又立即對滑坡的變形狀況進行了調查和分析，並選擇關鍵變形部位安裝了兩臺伸縮儀，對其變形情況進行監測[1]。鑒於秭歸縣已經出現的嚴重的地質災害現象，為了準確把握這些滑坡的變形動態，科學揭示降雨和水位變動與滑坡變形之間的內在關系，及時開展滑坡的預測和預報，我們與日本京都大學等單位聯合向日本砂防—滑坡技術研究中心申請了“水位變動對滑坡的影響機理及滑坡預報方法”項目。此項合作的實質性成果之壹就是在樹坪和白家包分別已經安裝了11臺和5臺由日方提供的伸縮儀。本文僅作為上述工作的初步總結。
2 千將坪滑坡及其滑動變形現象
千將坪滑坡發生於2003年7月13日12時20分，是三峽庫區自新灘滑坡後發生的最大滑坡。該滑坡地處青幹河左（北）岸，與沙鎮溪鎮隔河對峙，距三峽工程壩址約56km（圖1）。構造上，滑坡區位於秭歸向斜南端向西弧形轉折端與百福來—流來觀背斜向東傾伏的過渡地段。主要出露三疊系沙鎮溪組碎屑巖，巖層穩定延伸，傾向南東，傾角較緩，滑坡所在岸坡為順向坡。滑體平面形態呈舌狀（圖2），長1200m，寬1000m，總體上薄下厚，平均厚度約20m，面積約1.20km2，體積約2400萬m3。後緣呈圈椅狀外形，頂部高程450m，邊界位於370～420m高程線之間；前緣沒入青幹河，高程102m，前後緣高差348m；北東和南西兩側出現陡立的剪切滑壁，走向分別為30°和330°。滑體地形總體上陡下緩，存在多級陡坎，坡角自上而下從35°變化至15°。滑體物質由兩部分組成，上部為殘坡積粘土夾碎石，下部為沙鎮溪組泥質粉砂巖，上、下兩層平均厚度分別為5m和10m。該滑坡屬於基巖順層滑坡，滑動面與地層層面產狀壹致，傾向南東，傾角28°。據對岸陡坡上殘存的水漬痕跡估算，滑坡產生的湧浪高達30m以上。
圖1 三峽庫區秭歸縣典型滑坡分布圖
圖2 千將坪滑坡形貌圖片
由於滑坡的南西側臨空，因此，受滑坡強烈影響的牽引區主要出現在北東側山體中。對北東側牽引區的調查表明，裂隙相對集中分布在剪切滑壁外側100m範圍內，自上往下，裂隙出現的頻度和向外延伸的範圍都呈逐漸增加趨勢，如在高程分別為360m、300m和210m處，頻度依次為0.2條/m、0.3條/m和0.5條/m；外延寬度依次為70m、120m和300m；經統計，裂隙方向有290°～295°、265°～285°和310°等三組。走向290°～295°裂隙組最為發育，平面呈雁列狀展布，延伸長度5～50m，張開度在2～70cm之間，最大可見深度大於2m，最大水平和垂直位移分別為2.5m和2m。這三組裂隙均顯示張扭性特點。
滑動面表面平滑，產狀穩定。其上廣泛分布灰白色方解石脈體和近水平構造擦痕，與滑坡有關的擦痕有兩組，壹組傾伏方向為160°，另壹組為140°，後者相對稍晚，切割或覆蓋了前者的印跡。根據調查，160°方向的擦痕分布局限，而140°方向的擦痕在暴露的滑動面上均可見及。因此可見，千將坪滑坡是沿襲構造形成的順層剪切帶發生的，滑體在啟動後先朝著160°的方向，之後再沿140°方向快速整體向下滑動。在滑體內部，新生裂縫為張性，主要出現在滑體的前部，呈鋸齒狀，走向北東（25°～45°），傾角近直立，延伸長度30～250m，縫寬壹般為1m左右，最寬可達2.5m，最大可見縫深度大於2.5m。部分裂縫兩側的巖土體，具有較大的垂向落差，最大可達3.5m，並在縱向上形成階梯狀地形。被快速剪出的部分在受到對岸堅硬巖壁的阻擋後，形成了高出水面5m多的巖土體鼓丘堆，巖體因撞擊反沖而出現層理反傾現象。在滑體北東側，形成寬80～100m的牽引帶，發育290°～295°、265°～285°和310°等三組張扭性裂縫，其中走向290～295。裂隙最為發育，平面呈雁列狀展布，延伸長度5～50m，張開度在2～70cm之間，最大可見深度大於2m，最大水平和垂直位移分別為2.5m和2m。
初步認為，不良的地質結構特別是層間剪切帶的存在，是滑坡發生的主要內在原因，三峽水庫的蓄水和強降雨是促發滑坡的兩個重要誘因。
3 樹坪滑坡伸縮計監測
樹坪滑坡位於長江右岸秭歸縣沙鎮溪，為壹古崩滑堆積體。2004年1月15日，滑坡開始發生變形，在滑坡的中部和側緣形成粗大裂縫，前緣江水壹直出現混濁現象。滑坡形態為明顯的圈椅狀，分布高程為65～500m，縱長800m，橫寬700～900m，滑體前緣突入長江，剪出口高程約65～68m。滑體厚40～70m，體積約2600萬m3。滑坡體形態總體呈下陡上緩斜坡，坡度22°～35°。自下而上分布有四級緩坡平臺，高程為95～105m、150～200m、225～240m、300～350m。其中二、四兩級平臺規模較大，第四級平臺是典型的滑坡後緣平臺。滑體物質：主要為三叠系巴東組 棕紅色砂質泥巖、泥質粉砂巖及灰褐色泥灰巖等的崩滑破壞產物，滑床為巴東組 基巖，巖層傾向山裏。滑床西高東低，即滑槽方向斜向下遊。
2004年4月，在樹坪滑坡上安裝兩臺滑坡位移伸縮計，2004年8月沿滑動方向再安裝了11臺伸縮計（圖3）。4月以來2臺伸縮計的監測結果見圖4,8月以來10臺伸縮計的監測結果見圖4、圖5。
圖3 樹坪滑坡伸縮計安裝位置圖
圖4 4～9月伸縮計觀測結果
圖5 滑坡前緣和後緣伸縮計觀測結果
據圖4,4月至9月間，滑坡體中上部最大水平位移為280mm，且自6月份以來滑動速度有加劇趨勢，側緣呈現先壓後張特點，最大壓縮量為100mm。從圖5、圖6分析，8月份以來，滑坡體後緣拉伸，中部變化幅度總體較小，前緣壓縮。該滑坡表現出的前壓後張特點與地表裂縫的觀測結果（圖7）相吻合。
圖6 滑坡中部伸縮計觀測結果
圖7 裂縫觀測結果
4 白家包滑坡變形監測
白家包滑坡位處香溪河右岸，為壹深層土質滑坡。滑坡呈舌形，縱向長約700m，前緣橫向寬約500m，中上部寬約260m，最厚約86m，平均厚約58m，總面積25.2萬m2，總體積1461.6萬m3。滑坡後緣呈圈椅狀，後緣高程約270m，前緣直抵香溪河。2003年6月22日，在其南側邊界出現走向280°的微小裂縫，7月17日北側出現走向220°的裂縫。7月17日至7月21日連降暴雨，雨後白家包滑坡變形加劇，7月24日在滑坡後緣邊界部位出現3條較大的裂縫，走向220°的裂縫寬在20cm以上，垂直錯距25cm，延伸約40m,2條走向180°的裂縫延伸約30m。7月26日～7月30日，滑體後緣裂縫繼續下錯形成臺階，並出現270°～280°的縱向裂縫。滑坡體上的房屋均不同程度出現了裂縫，橫穿滑坡中部的公路也因嚴重的變形破壞而壹度影響通行。在該滑坡上，部署了大地形變測量、孔內測斜和伸縮儀等3種設備，對其地表和深部變形情況進行監測（圖8），本文介紹了前兩種方法的初步成果。
4.1 大地形變監測
在白家包滑坡體上***布置了9個監測點，其中2個為控制點（B、B′）,7個為監測點（A1～A7）（圖8），采用GDM600型全站儀進行變形監測。監測從2003年6月2日開始，並將2003年6月2日的監測值作為後期監測的參考值。
圖8 白家包滑坡監測設備部署圖
各監測墩的結果見表1、圖9。位移—時間曲線顯示，在2003年6月2日到11月29日間，後緣監測點 A1、A3變形明顯，A1變化最大，往NE54°33′方向變化，最大位移大於240mm，平均變化速率為4.0～5.0mm/d,A3相對位移及變化速率均小於A1，往57°32′方向變化。中部、前緣測點最大位移在120mm。中後部 Al～A5的高程具有明顯下降，而前緣 A6、A7的高程明顯上升。這些數據表明，滑坡後緣拉張，前緣的土體因擠壓而向上隆起。
4.2 深部位移監測
數據采集采用CX-03D型鉆孔測斜儀。從圖10可以看出，中部監測孔ZK1位移監測的位移—深度關系曲線為“r”型[2]，位移在28.5m處增加迅速，推測此深度處存在有滑動面。布置在後緣的監測孔ZK3，由於變形劇烈，在深約11m處測斜管被剪斷，這說明在滑坡後緣11m左右存在滑動面（帶）。此外，根據監測數據，滑動面以上位移較大，而下部位移較小，變形速率有逐漸減小的趨勢，2003年下半年為0.400mm/d左右，2004年為0.200mm/d左右，變形速率明顯減小。
表1 白家包滑坡地表監測點高程變化值
圖9 滑坡地表監測點相對位移—時間曲線
圖10 白家包滑坡鉆孔測斜儀東西、南北向累積位移壹深度曲線圖
5 黃陽畔滑坡及深部變形監測
該滑坡位於長江左岸歸州鎮萬古寺村二組，在地貌上呈近東西向舌形凹地。前緣高程170m，後緣高程290m，前緣沒入香溪河，長約500m，寬約230m，厚度約12m，總面積約為11.5萬m2，總體積約為1400萬m3。從圖6、圖7分析，測斜孔ZK8、ZK9的監測曲線基本上是直線或輕微的“鐘擺狀”，且擺動幅度不大，屬於在量測綜合誤差影響範圍之內，表明滑坡上部未發生明顯的變化。發生明顯變化的是鉆孔ZK11，在深度12～14m左右存在明顯的滑動面或者變形部位，下部位移較小，說明滑坡在監測時段內以淺層整體滑移為主（圖11）。從時間上看，滑坡總的變形速率有減小的趨勢。
6 結論與討論
（1）在千將坪大型順層巖質滑坡所在的斜坡中，由構造作用形成的順層剪切帶構成了對其穩定性產生潛在威脅的最不利的構造邊界條件，也是導致滑坡發生的主導內在控制因素。滑體沿襲順層剪切帶向下發生大規模滑動，滑面產狀穩定，主滑方向指向140°，在滑坡啟動時，滑體曾向160°方向作短距離滑移。三峽水庫蓄水和強降雨可能是觸發滑坡發生的主要動因。
圖11 黃陽畔滑坡監測設備部署圖
（2）在樹坪、白家包和黃陽畔滑坡的監測中，大地形變測量、鉆孔測斜和伸縮計等3種方法所得的結果具有較好的壹致和對應性。監測結果表明，樹坪、白家包和黃陽畔滑坡均處於蠕動變形狀態，變形速率有減小之趨勢，其中，黃陽畔滑坡變形相對較弱，樹坪和白家包滑坡以後緣部位最為明顯，二者均顯示後緣拉張、前緣擠壓特點。
（3）鉆孔測斜雖然在滑坡的深部監測中發揮了重要作用，但對於變形幅度較大的滑坡而言，壹旦鉆孔因變形而破壞，必將影響監測質量，甚至會導致此孔深部監測工作的終結。
參考文獻
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[2]靳曉光，李曉紅，王蘭生等.滑坡深部位移曲線特征及穩定性判識[J].山地學報，2000,（5）