劉天宇，楊建輝，楊 強，薛興橋，鄧 兵

(1.四川省冶金地質勘查局水文工程大隊，四川郫縣 611730;2.中國地質調查局水文地質環(huán)境地質調查中心，河北保定 071051)

根據(jù)防洪、抗旱、發(fā)電的需要，三峽庫區(qū)庫水位在145～175 m之間頻繁波動，形成了變幅30 m的消落帶，在一定程度上改變了原有地質環(huán)境的平衡狀態(tài)，加之庫區(qū)地理條件特殊、環(huán)境相對復雜、降雨量較大，加劇了滑坡等地質災害的發(fā)生，使三峽庫區(qū)成為地質災害重災區(qū)［1－3］?；麦w水動力學條件改變是導致水庫型滑坡發(fā)生的根本原因［4－6］，而滑坡體水動力學條件改變與庫水位升降引起滑坡體滲流場變化密切相關，蓄水過程中引發(fā)的多起滑坡地質災害就證實了這一點。目前關于庫水位升降對滑坡穩(wěn)定性影響的研究相對較少，已有的成果多是采用定性描述及簡單的極限平衡法進行計算，沒有充分考慮地下水滲流場對滑坡穩(wěn)定的影響［7－9］，計算結果人為因素影響較大。因此，采集更加準確的數(shù)據(jù)，建立相對細致的地質模型，應用長時間的實時監(jiān)測數(shù)據(jù)作為模型校正依據(jù)，才能從整體上保證模擬結果的準確性。

選擇三峽庫區(qū)李家坡滑坡作為研究對象，采用地學模擬軟件GeoStudio中的SEEP模塊和SLOPE模塊建立相應模型，選用長時間實時監(jiān)測數(shù)據(jù)對模型進行校正，并用校正好的模型模擬庫水位以不同速率升降對滑坡穩(wěn)定性的影響。

1 李家坡滑坡概況

李家坡滑坡位于大寧河左岸，下部為龍水移民新村庫岸，滑坡體長度約350 m，寬度約400 m，平均厚度約15 m，剪出口高程約150 m，體積約210萬m3。滑坡區(qū)基巖大面積出露，巴東組第一段(T12b)灰黃色粉—微晶泥質灰?guī)r、泥灰?guī)r，內陸湖相—瀉湖相碎屑巖和碳酸鹽巖沉積，總厚度50～100 m，強風化層較厚;第四系殘坡積(Qel+dl)塊碎石、塊碎石黏土、巖屑碎石土夾碎塊石零星分布，上部結構較松散—稍密，下部結構中密，碎石、塊石成分主要為灰?guī)r、泥灰?guī)r、泥巖，一般呈次棱角狀及棱角狀，碎石大小為5～20 cm，塊石大小為0.3～1.5 m，與強風化巖層呈過渡接觸?；禄瑒訋槟嗷?guī)r強風化和弱風化接觸帶，與岸坡呈順層斜交，傾向345°，傾角35°～42°。岸坡坡角較陡，強風化層較厚，在水庫蓄水上升過程中庫岸再造強烈。

2 庫水位升降對滑坡穩(wěn)定性影響模擬

2.1 計算流程

選用地學軟件GeoStudio中的SEEP、SLOPE模塊進行滲流場模擬和滑坡穩(wěn)定性分析。根據(jù)勘探、試驗、調查、監(jiān)測等資料，用SEEP模塊建立SEEP模型，用滑坡下部滑帶部位實時監(jiān)測的水分含量和孔隙水壓力數(shù)據(jù)校正該模型，監(jiān)測數(shù)據(jù)時長為庫水位的1個升降周期，對不同工況進行滲流場模擬;再將校正后的SEEP模型代入到SLOPE模塊中模擬庫水位以不同速度升降對滑坡穩(wěn)定的影響，分析不同工況下滑坡穩(wěn)定性的主要影響因素。SEEP模型基本參數(shù)見表1，SEEP模型校正模擬與實時監(jiān)測數(shù)據(jù)對比見圖1、2。

從圖1、2可以看出，模擬結果和實時監(jiān)測數(shù)據(jù)無論從總體趨勢還是各個時間點，總體吻合較好，說明建立的SEEP模型較接近真實狀況，模擬結果可靠，代入SLOPE模型后進行穩(wěn)定性分析能較好地反映各個工況下滑坡穩(wěn)定性變化。

表1 SEEP模型基本參數(shù)

2.2 庫水位真實升降過程滑坡穩(wěn)定性計算

計算庫水位1個升降周期內自然升降狀態(tài)下145、150、155、160、165、175 m 庫水位標高對應的滑坡穩(wěn)定性系數(shù)，計算結果見圖3，滑坡中下部兩個深部位移監(jiān)測數(shù)據(jù)見圖4。

圖3 不同庫水位滑坡穩(wěn)定性系數(shù)

水庫型滑坡穩(wěn)定性主要受動水壓力、靜水壓力、浮托力、巖土體物理參數(shù)(巖土體內聚力c、內摩擦角φ)改變共同影響。從圖3可以看出，在庫水位自然升降過程中滑坡穩(wěn)定性系數(shù)變化趨勢是先減小后增大，穩(wěn)定性的變化主要是看哪個影響因素占主導地位。庫水位真實升降過程中滑坡穩(wěn)定性系數(shù)均大于1.15，說明該滑坡體總體處于穩(wěn)定狀態(tài)。從圖4監(jiān)測數(shù)據(jù)可以看出，整個庫水位升降過程中滑坡下部滑帶部位(EL_LJP_1)最大位移為66 mm，整體位移量相對較小，滑坡處于勻速變形階段，滑坡基本穩(wěn)定，這與模型計算結果較為一致，說明所建模型較適用。

圖4 滑坡體下部滑帶部位移監(jiān)測數(shù)據(jù)

2.3 庫水位升降對滑坡穩(wěn)定性影響模擬

庫水位升降速率是水庫型滑坡地質災害發(fā)生的關鍵影響因素。模擬庫水位以不同速率升降對滑坡穩(wěn)定性的影響，找出不同庫水位、不同升降速率工況下滑坡穩(wěn)定性的主要影響因素，對于研究水庫型滑坡成災機理和成災模式等具有重要意義。穩(wěn)定性模擬工況見表2。

表2 穩(wěn)定性模擬工況

工況1條件下庫水位以不同速率上升時滑坡穩(wěn)定性系數(shù)變化見圖5，工況2條件下庫水位以不同速率下降時滑坡穩(wěn)定性系數(shù)變化見圖6，穩(wěn)定性變化規(guī)律見表3。

圖5 145 m標高開始上升時穩(wěn)定性系數(shù)

圖6 175 m標高開始下降時穩(wěn)定性系數(shù)

表3 145/175 m水位標高下不同速率升降過程中穩(wěn)定性系數(shù)

由圖5知，在庫水位從145 m開始上升的過程中，上升速率大于1 m/d時，滑坡穩(wěn)定性系數(shù)變化趨勢是先快速增大到極值，再緩慢減小直至逐漸穩(wěn)定;上升速率小于1 m/d時，滑坡穩(wěn)定性系數(shù)的變化趨勢是先減小，再緩慢增大直至逐漸穩(wěn)定。庫水位上升速率大于1 m/d時，開始階段庫水的靜水壓力對滑坡穩(wěn)定性起主導作用，穩(wěn)定性系數(shù)持續(xù)增大，隨著庫水的入滲，在浮托力增大的同時，滑帶部位巖土體的物理力學參數(shù)(c、φ值)逐漸減小，滑坡穩(wěn)定性系數(shù)逐漸降低，并慢慢達到穩(wěn)定狀態(tài)。庫水位上升速率小于1 m/d時，開始階段浮托力及c、φ值改變對滑坡穩(wěn)定性的作用大于靜水壓力，滑坡穩(wěn)定性系數(shù)持續(xù)減小，隨著庫水位的上升，靜水壓力的作用逐漸增加，滑坡穩(wěn)定性系數(shù)也逐漸增大直至穩(wěn)定狀態(tài)。由表3知，上升速率越大，達到穩(wěn)定性極值的時間越短，至穩(wěn)定狀態(tài)的時間越長，反之亦然，穩(wěn)定性系數(shù)最終變化值比初始狀態(tài)增大0.04左右。在庫水位上升過程中，滑坡整體處于穩(wěn)定狀態(tài)。

由圖6知，在庫水位從175 m下降的過程中，滑坡穩(wěn)定性變化趨勢均為先減小至極值，再緩慢增大至穩(wěn)定狀態(tài)。庫水位下降時，初始階段庫水的靜水壓力對滑坡穩(wěn)定性起主導作用，隨著靜水壓力逐漸減小、局部動水壓力增大，穩(wěn)定性持續(xù)減小到極值;達到極值后，隨著庫水的疏干，滑帶部位巖土體的物理力學參數(shù)(c、φ值)逐漸增大，c、φ值增大對滑坡穩(wěn)定性的作用開始大于靜水壓力和動水壓力，滑坡穩(wěn)定性系數(shù)逐漸增大直至達到穩(wěn)定狀態(tài)。由表3知，下降速度越大達到穩(wěn)定性極值(最小值)的時間就越短，其中下降速率大于1 m/d時，增大至穩(wěn)定狀態(tài)的時間相差不大，在45 d左右，穩(wěn)定性系數(shù)比初始狀態(tài)減小0.005左右。庫水位下降過程中，滑坡整體處于基本穩(wěn)定—穩(wěn)定狀態(tài)。

3 結語

李家坡滑坡屬典型的水庫型滑坡，庫水位升降對滑坡穩(wěn)定性的影響受動水壓力、靜水壓力、浮托力、巖土體物理力學性質(c、φ值)改變等多種因素影響，是個相對復雜的過程，穩(wěn)定性變化主要是看哪種影響因素占主導地位。

(1)李家坡滑坡在庫水位正常自然升降過程中滑坡穩(wěn)定性系數(shù)均表現(xiàn)為先減小后增大的趨勢，升降過程中滑坡穩(wěn)定性系數(shù)均大于1.15，滑坡總體處于穩(wěn)定狀態(tài)。

(2)庫水位以不同速率上升的過程中，上升速率越大，庫水位上升對滑坡穩(wěn)定性影響越大，上升到175 m前，庫水的靜水壓力對滑坡穩(wěn)定性起主導作用，穩(wěn)定性系數(shù)持續(xù)增大到極值，達到極值后浮托力逐漸增大，c、φ值逐漸減小，穩(wěn)定性系數(shù)也隨之逐漸減小直至達到相對穩(wěn)定狀態(tài)。

(3)庫水位以不同速率下降的過程中，下降速率越大，庫水位下降對滑坡穩(wěn)定性影響越大，初始階段庫水的靜水壓力、動水壓力起主要作用，穩(wěn)定性減小到極值后，c、φ值增大，巖土體物理力學性質變化開始起主要作用，穩(wěn)定性系數(shù)逐漸增大直至達到穩(wěn)定狀態(tài)。

(4)在庫水位升降過程中，李家坡滑坡體始終處于基本穩(wěn)定—穩(wěn)定狀態(tài);上升過程中上升速率越大達到最大穩(wěn)定性的時間越短，減小到穩(wěn)定狀態(tài)的時間越長，上升速率大于1 m/d時最終穩(wěn)定性系數(shù)比初始狀態(tài)增大0.04左右;下降過程中下降速率越快到達最差穩(wěn)定性的時間越短，下降速率大于1 m/d時下降達到穩(wěn)定狀態(tài)的時間相差不大，在45 d左右，最終穩(wěn)定性系數(shù)比初始狀態(tài)減小0.05左右。

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