基于geo－slope 对三峡库区藕塘滑坡的稳定性研究

2014-06-09黄静

长春工程学院学报（自然科学版） 2014年2期

黄静

（成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室，成都610059）

0 引言

滑坡作为一种重要的地质灾害，给人类的生命财产带来严重威胁[1]，尤其在我国水利发展迅速之际，众多大型水库的修建诱发了滑坡，一直是国内外学者关注的重要课题[2]。水库诱发滑坡主要通过影响滑坡区内的地下水分布来改变滑坡内部应力场、渗流场[3]。自三峡库区蓄水以来，在库水位变动带影响范围内共有大小滑坡2 000余个[4]，因此，对库区滑坡的研究就显得格外重要。本文以藕塘滑坡为例，采用边坡稳定性分析软件geo－slope对滑坡区进行模拟，得出不同库水位条件下滑坡的稳定性状况及其随库水位变动的趋势。

1 滑坡概况

藕塘滑坡为一大型顺层滑坡，位于重庆市奉节县安坪乡，长江右岸。平面上前宽后窄，两侧分别以大沟、田湾沟—油坊沟为界，后缘高程约475m，前缘抵至江边，高程约100m。滑坡主轴长度约1 500m，宽约900m。滑坡平均坡度约15°，在滑坡中前部有一缓坡平台，为安坪集镇。滑坡区覆盖层分为3层，分别为黏土夹碎石层，结构较松散，分布较少；碎块石夹黏土层，结构松散，分布广泛；假基岩层，层状，较破碎，物质成分主要为砂岩、粉砂岩，多伏于第二层及以下。下伏基岩主要为侏罗系中统新田沟组，侏罗系下统珍珠冲组、自流井组和三叠系上统须家河组。

图1 藕塘滑坡区形态图

2 滑坡成因机制分析

根据藕塘滑坡的形成过程及变形情况，可将滑坡分为3级滑坡，即第1序滑体、第2序滑体、东西部变形体。在地壳抬升的过程中，长江逐渐下切，形成高陡岸坡，并为滑坡提供了临空面。在自重作用下，滑坡沿下伏软层蠕滑，由于下伏软床在江边并未临空，滑动受阻，应力逐渐累计，岩层逐渐弯曲，当应力超过岩层强度，岩层折断，沿软层从江边附近剪出，形成第1序滑体。江水带走江中堵塞物质，继续形成临空面，滑坡表层松散堆积物沿潜在滑动面继续滑动，产生第2序滑体。经历后期漫长的改造，最终形成现在的藕塘滑坡并保持良好的稳定性。受三峡蓄水的影响，滑坡体再次出现变形迹象，其中东西部两侧区域变形较为严重，有继续变形甚至破坏的趋势。

3 稳定性分析

3.1 定性分析

受库水位影响，滑坡区各部位已产生了不同程度的变形。根据实际勘查及监测资料显示，第1序滑体及第2序滑体位移量较小，裂缝分布较少，变化轻微；西部变形体及东部变形体位移量较大，裂缝分布较多，且多数呈持续张开趋势。初步判定，滑坡目前整体稳定性较好，东西部变形体变形较为严重，且变形未见有收敛的趋势，发生破坏或局部破坏的可能性较大。

3.2 稳定性计算

计算采用边坡稳定性分析软件geo－slope计算边坡稳定性，分别采用瑞典条分法、毕肖普法、简布法、摩根斯坦－普赖斯法进行计算边坡稳定性系数，地下水位线根据勘查资料确定，考虑库水位条件下孔隙水压力对边坡稳定性的影响。

3.2.1 计算参数、工况

根据已有勘查资料，选取1－1剖面做简化处理后作为模型计算剖面。根据三峡水库水位调度情况选取145m、156m、175m水位作为代表水位，计算不同库水位条件下滑坡的稳定性系数。

由于岩土体参数受多种因素制约，模型在选取参数时，除依据实验值外，还根据滑坡所处地质环境，通过工程地质类比、反演的方法确定滑坡岩土体参数取值，见表1。

表1 模型参数

3.2.2 模型计算

由于勘查资料已经揭示出滑坡滑带分为主滑带以及次级滑带2个层次滑带。在模型计算过程中采用指定滑面的方法进行计算。考虑滑坡是否有沿地层分界面滑动的可能，模型还指定2个地层分界面作为滑面。因此模型共指定4个滑面，分别为主滑带、次级滑带以及2个地层分界面。通过计算各个滑面的稳定性系数确定滑坡最危险的滑动面，并确定滑坡的稳定性。

图2 滑坡计算模型

通过对该模型进行计算得出滑坡在不同水位下的稳定性状况，图3为滑坡沿最不利滑面滑动的计算结果图，其稳定性系数见表2。

图3 模型计算结果

表2 1－1剖面稳定性计算结果

3.2.3 计算结果分析

通过对剖面计算模型的计算分析，认为藕塘滑坡整体在不同库水位条件下均处于稳定状态。但库水位条件下的稳定性明显较天然状态下小，表明水库蓄水对滑坡影响较大。同时不同蓄水阶段对滑坡稳定性的影响程度也不相同。从145m上升至156m过程中，滑坡稳定性降低；156m上升至175m过程中，滑坡稳定性升高。由于计算过程中未考虑渗透作用影响，水对滑坡的影响主要通过悬浮减重效应以及降低岩土体性质的方式。在水位上升过程中，岩土体性质均在降低，这一点是一致的，但悬浮减重效应不仅会减小滑坡的抗滑力，同时也会降低滑坡下滑力。水位上升的不同阶段，悬浮减重效应影响降低抗滑力与下滑力的程度不同，最终表现在滑坡稳定性的变化上。若抗滑力降低程度大于下滑力降低程度，则滑坡稳定性降低，相反则升高。

计算结果显示，不同库水位状态下，滑坡最危险滑动面均位于滑坡前部，与指定的1号滑动面较吻合。分析认为，滑坡前缘物质较为松散，在库水位变动范围内受库水位影响的面积较大，因此其稳定性相对较差。而滑坡整体物质结构较完整，强度较大，且前缘岩层反翘为滑坡提供了阻滑段，一定程度上限制了滑坡的整体滑动。因此滑坡整体受水的影响不明显，稳定性较好。