葉潤(rùn)青 付小林 郭 飛 易慶林 張俊義 李長(zhǎng)明 侯時(shí)平 劉 娜

(①中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局武漢地質(zhì)調(diào)查中心(中南地質(zhì)科技創(chuàng)新中心)， 武漢 430205， 中國(guó))(②三峽庫(kù)區(qū)地質(zhì)災(zāi)害教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(三峽大學(xué))， 宜昌 443002， 中國(guó))(③中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局水文地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)調(diào)查中心， 保定 071051， 中國(guó))(④中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局探礦工藝研究所， 成都 611734， 中國(guó))(⑤湖北省水文地質(zhì)工程地質(zhì)勘察院， 宜昌 443000， 中國(guó))(⑥重慶市地質(zhì)礦產(chǎn)測(cè)試中心， 重慶 400042， 中國(guó))

0 引 言

三峽庫(kù)區(qū)地質(zhì)復(fù)雜，地形陡峻，暴雨頻繁，地質(zhì)災(zāi)害廣泛發(fā)育，是我國(guó)地質(zhì)災(zāi)害多發(fā)、頻發(fā)區(qū)，以滑坡、崩塌災(zāi)害最為突出(李曉等， 2008)。據(jù)史料記載，湖北省秭歸縣長(zhǎng)江三峽之一的西陵峽的兵書(shū)寶劍峽出口處，新灘附近曾多次發(fā)生滑坡、崩塌，危害百姓，擊沉過(guò)往船只，數(shù)次堵江礙流，曾經(jīng)阻斷長(zhǎng)江達(dá)82年(孫廣忠等， 1988)。1985年6月12日凌晨3點(diǎn)，新灘再次發(fā)生滑坡，廣家崖—姜家坡—新灘斜坡上發(fā)生了體積約3×107m3的特大型滑坡，將新灘古鎮(zhèn)推沒(méi)于長(zhǎng)江(王治華等， 2017)。

三峽工程建設(shè)以來(lái)，在庫(kù)區(qū)實(shí)施了大規(guī)模移民遷建與基礎(chǔ)設(shè)施復(fù)建，水庫(kù)蓄水也使得庫(kù)區(qū)水位大幅抬升并每年以30m的水位升降，打破了數(shù)萬(wàn)年以來(lái)自然塑造的地質(zhì)環(huán)境平衡。特別是水庫(kù)消落帶附近斜坡巖土體，受到庫(kù)水周期性大幅波動(dòng)影響，易出現(xiàn)變形失穩(wěn)而產(chǎn)生滑坡、崩塌現(xiàn)象，嚴(yán)重影響庫(kù)區(qū)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展，危害沿岸人民生命財(cái)產(chǎn)和長(zhǎng)江航運(yùn)安全(Guo et al.，2016； 周家文等， 2019)。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，三峽水庫(kù)高水位蓄水運(yùn)行后，庫(kù)區(qū)涉水滑坡達(dá)2000多處。水庫(kù)蓄水后導(dǎo)致大量古、老滑坡復(fù)活變形及新生滑坡產(chǎn)生(李松林等， 2018)。僅在2003年蓄水至135m時(shí)，三峽庫(kù)區(qū)有200余處滑坡產(chǎn)生變形(朱大鵬， 2010)。三峽水庫(kù)135m蓄水后，長(zhǎng)江支流青干河左岸發(fā)生了千將坪特大型滑坡，造成14人死亡、10人失蹤和1200人受災(zāi)，并毀壞4家工廠和129棟房屋(Jian et al.，2014； Yin et al.，2015)。諸多學(xué)者對(duì)三峽庫(kù)區(qū)地質(zhì)災(zāi)害的成因機(jī)理、變形特征及影響因素、預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)等方面開(kāi)展了大量研究(劉傳正， 2007； 盧書(shū)強(qiáng)等， 2014； 代貞偉等， 2016； 鄧茂林等， 2019)，主要針對(duì)單體滑坡或者某一類(lèi)型滑坡開(kāi)展相關(guān)研究。

三峽水庫(kù)175m高水位試驗(yàn)性蓄水至今，已完成了12次高水位蓄水及30m水位的大幅循環(huán)波動(dòng)，水庫(kù)已由試驗(yàn)蓄水階段轉(zhuǎn)入了正常運(yùn)行階段。與三峽水庫(kù)蓄水初期相比較，水庫(kù)運(yùn)行期地質(zhì)災(zāi)害在變形特征、主導(dǎo)外動(dòng)力因素等有明顯差異。從誘發(fā)地質(zhì)災(zāi)害變形的外動(dòng)力因素上看，庫(kù)水對(duì)庫(kù)區(qū)地質(zhì)災(zāi)害變形影響逐漸減弱。在三峽水庫(kù)蓄水初期， 2003～2008年期間，庫(kù)水是三峽庫(kù)區(qū)地質(zhì)災(zāi)害變形的主要誘發(fā)因素。而近年高水位運(yùn)行期間，降雨成為主導(dǎo)誘發(fā)因素。2014年渝東北地區(qū)8·31暴雨期間，云陽(yáng)、奉節(jié)、巫山3個(gè)縣地質(zhì)災(zāi)害災(zāi)(險(xiǎn))情最為嚴(yán)重，共發(fā)生災(zāi)(險(xiǎn))情1977處，其中三峽庫(kù)區(qū)范圍內(nèi)的共88處。2017年秋汛出現(xiàn)久雨天氣，庫(kù)區(qū)超過(guò)1個(gè)月的持續(xù)陰雨天氣，降雨量是往年的2～3倍，導(dǎo)致了庫(kù)區(qū)大量滑坡發(fā)生變形和失穩(wěn)破壞，發(fā)生了秭歸鹽關(guān)滑坡和柏堡滑坡、興山彭家槽滑坡以及巫溪的廣安村滑坡等。

三峽庫(kù)區(qū)2001年啟動(dòng)了地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警工程，開(kāi)展了三期次地質(zhì)災(zāi)害規(guī)模性專業(yè)監(jiān)測(cè)建設(shè)，對(duì)三峽庫(kù)區(qū)200余處重大崩塌、滑坡地質(zhì)災(zāi)害開(kāi)展了持續(xù)專業(yè)監(jiān)測(cè)，成功預(yù)警了奉節(jié)曾家棚滑坡、黃蓮樹(shù)滑坡等地質(zhì)災(zāi)害險(xiǎn)情，避免了人員傷亡，獲取了海量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。目前針對(duì)三峽庫(kù)區(qū)地質(zhì)災(zāi)害專業(yè)監(jiān)測(cè)分析研究，主要集中在地質(zhì)災(zāi)害單體的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析，如單體滑坡的位移預(yù)測(cè)、工程治理效果分析等(Xu et al.，2018； 易慶林等， 2018)。但針對(duì)三峽水庫(kù)運(yùn)行期地質(zhì)災(zāi)害的變形特征的系統(tǒng)分析尚不足，尚未從監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的角度對(duì)三峽水庫(kù)運(yùn)行期地質(zhì)災(zāi)害的變形特征進(jìn)行系統(tǒng)總結(jié)和分類(lèi)，分析不同類(lèi)型地質(zhì)災(zāi)害變形特征及變形機(jī)制。

隨著2016年三峽庫(kù)區(qū)已建成了地質(zhì)災(zāi)害自動(dòng)化專業(yè)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)，能夠?qū)崟r(shí)獲取地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，具有監(jiān)測(cè)頻次高、數(shù)據(jù)量大，變形與庫(kù)水、降雨等影響因素之間的相關(guān)性更明顯等特點(diǎn)，為地質(zhì)災(zāi)害變形特征及其影響因素關(guān)系分析提供了良好數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。因此本文以三峽后續(xù)規(guī)劃實(shí)施專業(yè)監(jiān)測(cè)的189處地質(zhì)災(zāi)害為研究對(duì)象，結(jié)合2003年以來(lái)專業(yè)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，重點(diǎn)分析了2016年以來(lái)的自動(dòng)化監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，研究地質(zhì)災(zāi)害近年的變形特征、變形影響因素及其作用機(jī)制，并基于監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害變形分類(lèi)研究，為三峽庫(kù)區(qū)地質(zhì)災(zāi)害分類(lèi)預(yù)警預(yù)報(bào)提供依據(jù)。

1 地質(zhì)災(zāi)害專業(yè)監(jiān)測(cè)概況

三峽庫(kù)區(qū)地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警工作始于新灘滑坡， 1985年成功預(yù)報(bào)，被譽(yù)為我國(guó)滑坡防災(zāi)預(yù)報(bào)研究史上罕見(jiàn)的奇跡(巖土所新灘滑坡研究組， 1985)。1998～2000年，在三峽庫(kù)區(qū)開(kāi)展地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)與預(yù)警預(yù)報(bào)試驗(yàn)示范研究，建立了鏈子崖危巖體、黃土坡滑坡等大型崩塌、滑坡地質(zhì)災(zāi)害專業(yè)監(jiān)測(cè)網(wǎng)。2001年三峽庫(kù)區(qū)開(kāi)始了地質(zhì)災(zāi)害規(guī)模性集中防治工作，實(shí)施地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警工程規(guī)劃與建設(shè)。2003年初步建立了三峽庫(kù)區(qū)地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警體系并投入運(yùn)行(侯俊東等， 2012)。隨后在2007年和2016年對(duì)地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警體系進(jìn)行了補(bǔ)充建設(shè)和升級(jí)改造。因此，可以將三峽庫(kù)區(qū)地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警工作劃分為4個(gè)階段(表1)。2001年以前為地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警試驗(yàn)研究階段，主要是開(kāi)展斜坡地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)技術(shù)方法的試驗(yàn)應(yīng)用和監(jiān)測(cè)儀器研發(fā)，包括首次將GPS應(yīng)用于山區(qū)斜坡地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)應(yīng)用。2001年以后為區(qū)域性、規(guī)模性、集中監(jiān)測(cè)運(yùn)行階段，通過(guò)三峽庫(kù)區(qū)二期、三期和三峽后續(xù)規(guī)劃的地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警建設(shè)和運(yùn)行，構(gòu)建了集專業(yè)監(jiān)測(cè)、群測(cè)群防和信息系統(tǒng)為一體的地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警網(wǎng)絡(luò)。

表1 三峽庫(kù)區(qū)地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警階段

據(jù)統(tǒng)計(jì)， 2019年開(kāi)展專業(yè)監(jiān)測(cè)運(yùn)行的地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)有189處(不含應(yīng)急監(jiān)測(cè))，其中湖北省、重慶市三峽庫(kù)區(qū)分別是66處和123處，涉及16個(gè)區(qū)縣(圖1)。專業(yè)監(jiān)測(cè)地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)主要分布在萬(wàn)州及下游長(zhǎng)江干流，分別是秭歸、巴東、興山、巫山、奉節(jié)、云陽(yáng)、萬(wàn)州。專業(yè)監(jiān)測(cè)的地質(zhì)災(zāi)害中，有184處滑坡(其中堆積層滑坡172個(gè)，順層巖質(zhì)滑坡12個(gè))、2處危巖體、2處不穩(wěn)定斜坡和1處庫(kù)岸。

圖1 三峽庫(kù)區(qū)地質(zhì)災(zāi)害專業(yè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)分布圖

2 專業(yè)監(jiān)測(cè)地質(zhì)災(zāi)害變形特征分析

2.1 變形量分析

通過(guò)地表宏觀變形跡象與變形量對(duì)比分析，可得出當(dāng)GNSS監(jiān)測(cè)年度變形量小于50mm時(shí)，即處于緩慢變形和微變形，其地表一般不會(huì)出現(xiàn)裂縫等明顯變形跡象。當(dāng)年變形量小于20mm時(shí)，GNSS監(jiān)測(cè)累計(jì)位移-時(shí)間曲線一般表現(xiàn)為振蕩特征，以監(jiān)測(cè)曲線是否存在變形趨勢(shì)為判斷依據(jù)，振蕩型又進(jìn)一步分為不變形和微變形兩種類(lèi)型。多年監(jiān)測(cè)曲線呈現(xiàn)出有趨勢(shì)性變形的劃為微變形，無(wú)趨勢(shì)性變形的劃為不變形。當(dāng)GNSS監(jiān)測(cè)年度變形量大于50mm時(shí)，地表宏觀變形跡象開(kāi)始顯現(xiàn)。當(dāng)GNSS監(jiān)測(cè)年度位移大于100mm時(shí)，地表宏觀變形明顯。因此，可將庫(kù)區(qū)專業(yè)監(jiān)測(cè)滑坡變形劃分為不變形或微變形、緩慢變形、較明顯變形、明顯變形4類(lèi)(表2)。

表2 三峽庫(kù)區(qū)專業(yè)監(jiān)測(cè)地質(zhì)災(zāi)害變形情況分析(2016～2019年)

按照上述變形分級(jí)， 2016年以來(lái)出現(xiàn)緩慢及以上變形的專業(yè)監(jiān)測(cè)地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)共95處，包括13處發(fā)生較明顯和44處明顯變形，其中有29處整體變形和66處局部變形(圖2)。44處明顯變形的地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)中，有19處最大年變形量大于200mm，變形較顯著。此期間以秭歸縣譚家灣滑坡變形最大，其中2018年的最大變形量達(dá)894mm?？傮w上專業(yè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)多以漸進(jìn)式變形為主，極少出現(xiàn)大規(guī)?；瑒?dòng)，水庫(kù)蓄水以來(lái)僅在2012年奉節(jié)縣發(fā)生2處滑坡。

圖2 專業(yè)監(jiān)測(cè)地質(zhì)災(zāi)害變形分級(jí)特征

2.2 變形時(shí)間分析

2016～2019年期間，發(fā)生緩慢及以上變形的地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)中，其變形時(shí)間主要集中在5月至9月，每個(gè)月有約60個(gè)專業(yè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)發(fā)現(xiàn)變形，表明地質(zhì)災(zāi)害變形主要發(fā)生在汛期(圖3)。有34處專業(yè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)在10月出現(xiàn)變形。其余的月份發(fā)生變形的地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)在10處左右。

圖3 專業(yè)監(jiān)測(cè)地質(zhì)災(zāi)害變形時(shí)間統(tǒng)計(jì)

2.3 變形趨勢(shì)分析

2016～2019年期間，以2017年專業(yè)監(jiān)測(cè)地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)變形最為嚴(yán)重，發(fā)生緩慢及以上變形的地質(zhì)災(zāi)害有87處，其中出現(xiàn)明顯變形的地質(zhì)災(zāi)害有45處。2017～2019年發(fā)生緩慢及以上變形的，尤其是發(fā)生較明顯變形和明顯變形的地質(zhì)災(zāi)害數(shù)量呈現(xiàn)逐漸減少趨勢(shì)(圖4)。

圖4 2016～2019年緩慢及以上變形地質(zhì)災(zāi)害統(tǒng)計(jì)

依據(jù)地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)年變形量大小，將地質(zhì)災(zāi)害變形趨勢(shì)劃分為增大、持平和變形趨緩。當(dāng)年度變形量呈現(xiàn)明顯變化，尤其是2017年以來(lái)變形明顯增大或減少，劃分為變形增大或者趨緩，而未出現(xiàn)明顯變化或者基本在同一變形區(qū)間內(nèi)波動(dòng)的劃分為變形基本持平或持平。以此劃分， 95處緩慢及以上的地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)中，呈現(xiàn)變形增大、持平和趨緩的數(shù)量分別是5處、39處和51處(圖5)。表明2017年以來(lái)，三峽庫(kù)區(qū)專業(yè)監(jiān)測(cè)地質(zhì)災(zāi)害變形總體趨緩，出現(xiàn)明顯變形的災(zāi)害點(diǎn)數(shù)量在逐年減少。

圖5 2017～2019年專業(yè)監(jiān)測(cè)地質(zhì)災(zāi)害變形趨勢(shì)分析

2.4 變形影響因素分析

三峽水庫(kù)蓄水后，影響庫(kù)區(qū)地質(zhì)災(zāi)害變形的外界影響因素主要有庫(kù)水、降雨、人類(lèi)工程活動(dòng)。根據(jù)對(duì)緩慢及以上變形的地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)的變形與影響因素相關(guān)分析(圖6)，可以得到庫(kù)區(qū)專業(yè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)中，受降雨、庫(kù)水和人工活動(dòng)的地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)分別有63處、10處和2處。受庫(kù)水和降雨共同作用而產(chǎn)生變形的地質(zhì)災(zāi)害有14處，受人工活動(dòng)和降雨共同作用產(chǎn)生變形的地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)有3處。另外有3處是在自身重力作用下持續(xù)勻速變形。還有自2003年專業(yè)監(jiān)測(cè)處于不變形、微變形的地質(zhì)災(zāi)害，經(jīng)歷了水庫(kù)蓄水和庫(kù)水位周期性大幅波動(dòng)，以及2014年8·31暴雨和2017年秋汛久雨等極端天氣，可以得出這些地質(zhì)災(zāi)害受降雨、庫(kù)水等外動(dòng)力作用影響不明顯。

圖6 專業(yè)監(jiān)測(cè)地質(zhì)災(zāi)害變形影響因素分析

圖6中顯示，降雨成為了當(dāng)前誘發(fā)三峽庫(kù)區(qū)地質(zhì)災(zāi)害變形的主要因素。95處緩慢及以上變形的地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)中，有80處變形與降雨有關(guān)，占比84.21%，包括降雨和庫(kù)水、人類(lèi)工程活動(dòng)共同影響變形的17處。其次是受庫(kù)水波動(dòng)作用影響的地質(zhì)災(zāi)害有24處，含14處地質(zhì)災(zāi)害受庫(kù)水和降雨共同作用影響。近年來(lái)人類(lèi)工程活動(dòng)對(duì)地質(zhì)災(zāi)害變形的影響作用有增長(zhǎng)的趨勢(shì)， 5處專業(yè)監(jiān)測(cè)地質(zhì)災(zāi)害的變形直接與人類(lèi)工程活動(dòng)直接相關(guān)，主要是受人工切坡和建房、棄渣等加載的影響。

2.5 變形曲線特征分析

通過(guò)對(duì)GNSS累計(jì)位移-時(shí)間曲線分析，地質(zhì)災(zāi)害變形曲線特征劃分為振蕩型、直線型和階躍型3種形態(tài)類(lèi)型。

2.5.1 振蕩型

表現(xiàn)為GNSS累計(jì)位移-時(shí)間曲線呈上下波動(dòng)，年變形量一般在20mm以下。依照累計(jì)位移-時(shí)間曲線能否反映變形，進(jìn)一步分為2類(lèi)：一類(lèi)是累計(jì)位移-時(shí)間曲線在一定范圍內(nèi)上下振蕩，不能反映出地質(zhì)災(zāi)害變形趨勢(shì)，表明這類(lèi)地質(zhì)災(zāi)害基本上處于不變形狀態(tài)，稱為振蕩穩(wěn)定型滑坡，如秭歸上孝仁村滑坡(圖7)； 另一類(lèi)是累積位移-時(shí)間曲線振蕩，呈現(xiàn)緩慢逐步上升趨勢(shì)，即振蕩緩慢上升趨勢(shì)，能夠反映出地質(zhì)災(zāi)害存在一定的微變形，其年變形量一般大于10mm，稱為振蕩趨勢(shì)型滑坡，如秭歸淹鍋沙壩滑坡(圖8)。

圖7 振蕩型累積位移-時(shí)間關(guān)系曲線(秭歸縣上孝仁村滑坡)

圖8 累積位移-時(shí)間關(guān)系曲線振蕩型(秭歸縣淹鍋沙壩滑坡)

分析顯示，GNSS累計(jì)位移-時(shí)間曲線呈振蕩型的地質(zhì)災(zāi)害變形量一般比較小，以不變形和微變形為主，少部分表現(xiàn)為變形逐步上升特征。189處專業(yè)監(jiān)測(cè)地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)中，累計(jì)位移-時(shí)間曲線呈振蕩型的97處，占51.32%。

2.5.2 直線型

表現(xiàn)為累計(jì)位移-時(shí)間曲線為直線上升特征。三峽GNSS累計(jì)位移-時(shí)間曲線為直線型的地質(zhì)災(zāi)害，其年變形量不大，一般在十余毫米至數(shù)十毫米之間，地質(zhì)災(zāi)害處于勻速變形階段，如巴東李家灣滑坡(圖9)。189處專業(yè)監(jiān)測(cè)地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)中，累計(jì)位移-時(shí)間曲線呈直線型的13處，占6.88%。

圖9 累積位移-時(shí)間曲線呈直線型的滑坡位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)曲線(巴東縣李家灣滑坡)

2.5.3 階躍型

表現(xiàn)為累計(jì)位移-時(shí)間曲線在某些時(shí)間段內(nèi)出現(xiàn)一個(gè)明顯的臺(tái)階，呈現(xiàn)階躍性上升特征。階躍型地質(zhì)災(zāi)害年變形量一般在數(shù)十毫米至數(shù)百毫米，處于較明顯變形和明顯變形狀態(tài)，甚至更大或者失穩(wěn)破壞，如秭歸白家包滑坡(圖10)。

圖10 累積位移-時(shí)間曲線呈階躍型的滑坡位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)曲線(秭歸縣白家包滑坡)

189處專業(yè)監(jiān)測(cè)地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)中，累計(jì)位移-時(shí)間曲線呈階躍式變形特征79處，占41.80%。

3 地質(zhì)災(zāi)害變形影響因素作用機(jī)制分析

3.1 變形影響因素作用機(jī)制分類(lèi)

從GNSS監(jiān)測(cè)累計(jì)位移-時(shí)間曲線形態(tài)特征和外動(dòng)力因素及其作用機(jī)理的角度，對(duì)三峽庫(kù)區(qū)地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行分類(lèi)：首先從GNSS監(jiān)測(cè)點(diǎn)累計(jì)位移-時(shí)間曲線形態(tài)上，可分為振蕩型、直線型、階躍型3種類(lèi)型； 其次是考慮誘發(fā)變形外動(dòng)力因素(包括庫(kù)水、降雨、人類(lèi)工程活動(dòng))及其作用機(jī)理，進(jìn)一步細(xì)分為11種類(lèi)型(表3)。庫(kù)水對(duì)地質(zhì)災(zāi)害變形的影響作用主要是庫(kù)水位波動(dòng)(水庫(kù)運(yùn)行期間)，將庫(kù)水作用機(jī)制分為2類(lèi)，分別是動(dòng)水壓力型和浮托減重型。動(dòng)水壓力型地質(zhì)災(zāi)害在庫(kù)水位下降時(shí)，尤其是快速消落期發(fā)生明顯變形； 而浮托減重型地質(zhì)災(zāi)害在庫(kù)水抬升及高水位運(yùn)行期發(fā)生明顯變形。降雨對(duì)庫(kù)區(qū)地質(zhì)災(zāi)害變形的作用機(jī)制可分為暴雨型、久雨型和雨季型3種類(lèi)型。受自身重力作用產(chǎn)生的變形，其累計(jì)位移-時(shí)間曲線為直線型或者近直線型，處于勻速蠕動(dòng)變形階段。多年累計(jì)位移-時(shí)間曲線為振蕩型的地質(zhì)災(zāi)害，因其變形緩慢或不變形，難以反映外動(dòng)力因素對(duì)地質(zhì)災(zāi)害變形的影響作用，即外動(dòng)力因素作用不明顯，具體見(jiàn)圖11。

表3 地質(zhì)災(zāi)害變形及影響因素作用機(jī)制分類(lèi)

圖11 三峽水庫(kù)調(diào)度運(yùn)行方式下不同類(lèi)型滑坡變形曲線

3.2 影響因素作用下地質(zhì)災(zāi)害變形機(jī)制分析

3.2.1 庫(kù)水作用下變形機(jī)制分析

庫(kù)水位升降過(guò)程中，會(huì)引起邊坡體內(nèi)孔隙水壓力分布的變化，對(duì)邊坡的穩(wěn)定性產(chǎn)生影響(沈銀斌等， 2010)。按照三峽水庫(kù)的運(yùn)行調(diào)度，高水位試驗(yàn)性蓄水后，每年在5月底至6月初，庫(kù)水位從159m快速消落至145m。對(duì)于受庫(kù)水位下降作用影響的動(dòng)水壓力型地質(zhì)災(zāi)害，在此段時(shí)間會(huì)變形加快，累計(jì)位移-時(shí)間曲線會(huì)出現(xiàn)一個(gè)變形臺(tái)階，且變形速率和變形量主要受庫(kù)水位和水位下降速率影響。水位下降至145m一段時(shí)間后，變形趨緩。每年9月底或10月，三峽水庫(kù)開(kāi)始蓄水，至11月水位蓄至175m，此后會(huì)維持高水位一段時(shí)間至次年3月開(kāi)始緩慢下降。對(duì)于浮托減重型滑坡，當(dāng)蓄水至一定水位高度時(shí)，變形加快。而在水位至高水位及其后1個(gè)月內(nèi)(地質(zhì)災(zāi)害變形對(duì)于庫(kù)水抬升響應(yīng)在時(shí)間上具有一定的滯后性)變形速率達(dá)到最大。隨后的高水位運(yùn)行期間，變形速率逐漸趨緩。浮托減重型地質(zhì)災(zāi)害變形主要發(fā)生在每年10月至次年3月，且變形速率前期快、后期慢，因此累計(jì)位移-時(shí)間曲線出現(xiàn)一個(gè)變形臺(tái)階，且臺(tái)階形態(tài)呈現(xiàn)向上凸起的弧形狀，具體見(jiàn)圖11。

總體上講，庫(kù)水型滑坡，不管是動(dòng)水壓力型還是浮托減重型滑坡，其變形相對(duì)于庫(kù)水位下降或者抬升，具有一定滯后性。換而言之，就是滑坡變形不僅關(guān)乎庫(kù)水位日變幅，而且還與庫(kù)水位有關(guān)系。也就是只有當(dāng)庫(kù)水降至或升至一定水位時(shí)，滑坡才會(huì)出現(xiàn)變形加快，此時(shí)其變形速率與水位日變幅呈正相關(guān)。

變形機(jī)制上，當(dāng)庫(kù)水從高水位快速消落至低水位的過(guò)程中，受滲透性影響，動(dòng)水壓力型地質(zhì)災(zāi)害體內(nèi)地下水排泄滯后，形成地下水滲透壓力，不利于地質(zhì)災(zāi)害穩(wěn)定性。而且?guī)焖幌陆邓俣仍娇?，其滲透壓力作用越大，地質(zhì)災(zāi)害體穩(wěn)定性變差，變形加快，監(jiān)測(cè)位移-時(shí)間曲線的變形臺(tái)階高度也增大。且?guī)焖幌陆档乃俣仍酱?，滑體厚度越大(郭志華等， 2005)。因此動(dòng)水壓力型滑坡的變形影響的關(guān)鍵因素是庫(kù)水位下降速率及水位降幅大小。

對(duì)于浮托減重型滑坡，水位抬升期，庫(kù)水向岸坡體內(nèi)滲透，滑坡體前緣阻滑段巖土體受庫(kù)水淹沒(méi)，地下水位急劇上升，產(chǎn)生浮托效應(yīng)，前緣巖土體抗滑阻力下降而出現(xiàn)變形。該類(lèi)型滑坡的最主要特點(diǎn)是在庫(kù)水位上升階段，滑坡穩(wěn)定性下降，出現(xiàn)較大變形甚至失穩(wěn)破壞，而庫(kù)水位下降階段滑坡穩(wěn)定性有所提升(趙代鵬等， 2013)。

3.2.2 降雨作用下地質(zhì)災(zāi)害變形機(jī)制分析

強(qiáng)降雨能誘發(fā)大量的滑坡發(fā)生，在不同地區(qū)存在不同的臨界降雨值，每當(dāng)雨強(qiáng)大于該值時(shí)，滑坡就會(huì)大面積發(fā)生(劉禮領(lǐng)等， 2008)，如渝東北地區(qū)2017年8·31暴雨。2017年秋汛華西降雨，三峽庫(kù)區(qū)也出現(xiàn)較多滑坡發(fā)生變形破壞，如秭歸鹽關(guān)滑坡和巫溪廣安村滑坡。降雨對(duì)滑坡的影響主要取決于降雨入滲，即有效降雨量。對(duì)于特定的斜坡，只有降雨入滲使得土體達(dá)到一定飽和度時(shí)，才可能出現(xiàn)失穩(wěn)破壞(簡(jiǎn)文彬等， 2013)。對(duì)于不同斜坡，受地質(zhì)結(jié)構(gòu)影響，滲透性存在明顯差異，其降雨入滲存在較大差異。研究認(rèn)為，三峽庫(kù)區(qū)滑坡體滲透系數(shù)與物源特征相關(guān)，滲透性隨著物源巖性強(qiáng)度及碎塊石含量的增加而增大(湯明高等， 2019)。當(dāng)斜坡地質(zhì)結(jié)構(gòu)較為松散，碎塊石含量高，或者存在節(jié)理或裂縫時(shí)，在強(qiáng)降雨作用下，斜坡體內(nèi)滲流場(chǎng)瞬態(tài)變化，其穩(wěn)定性系數(shù)迅速降低(尚敏等， 2019)。對(duì)于基巖為泥巖、頁(yè)巖區(qū)域，滑坡體泥質(zhì)含量高，滲透性差，短時(shí)間暴雨入滲量較少，大部分通過(guò)地表徑流排泄，短時(shí)強(qiáng)降雨對(duì)滑坡穩(wěn)定性影響不大，而久雨對(duì)其穩(wěn)定性影響較大，長(zhǎng)時(shí)間降雨入滲，使得巖土體達(dá)到飽和狀態(tài)。如三峽庫(kù)區(qū)長(zhǎng)江支流香溪河右岸發(fā)生的鹽關(guān)滑坡，物質(zhì)成分主要由紫紅色至灰黃色粉砂質(zhì)黏土巖及泥巖組成， 2017年9月至10月，三峽庫(kù)區(qū)出現(xiàn)持續(xù)久雨天氣，期間有多次強(qiáng)降雨，導(dǎo)致滑坡穩(wěn)定性下降而滑動(dòng)(尚敏等， 2019)。暴雨階躍型滑坡變形主要受暴雨強(qiáng)度及一次暴雨過(guò)程的降雨量影響，主要變形發(fā)生在暴雨期間或暴雨過(guò)后1～2d內(nèi)，變形破壞具有較強(qiáng)的突發(fā)性。三峽庫(kù)區(qū)112個(gè)降雨誘發(fā)滑坡進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，得出最大24h雨強(qiáng)可作為降雨誘發(fā)滑坡的有效預(yù)報(bào)因子(陳劍等， 2005)。久雨階躍型變形主要受降雨時(shí)長(zhǎng)的影響，大規(guī)模滑動(dòng)一般發(fā)生在長(zhǎng)時(shí)間降雨的中后期。且久雨型滑坡從明顯變形至破壞過(guò)程相對(duì)較長(zhǎng)，一般會(huì)經(jīng)歷數(shù)天時(shí)間變形。雨季階躍型滑坡主要變形時(shí)間一般在汛期，變形時(shí)間跨度較大，變形曲線“臺(tái)階”高度受汛期雨量的影響。當(dāng)汛期出現(xiàn)一次較大降雨量，雨季型地質(zhì)災(zāi)害累計(jì)位移-時(shí)間曲線上有一個(gè)次級(jí)變形小臺(tái)階(圖12)。

圖12 不同類(lèi)型降雨的滑坡變形特征

3.2.3 降雨與庫(kù)水位波動(dòng)聯(lián)合作用影響分析

部分階躍型地質(zhì)災(zāi)害出現(xiàn)變形或失穩(wěn)破壞，受到兩種因素共同作用影響。由于庫(kù)水位快速下降發(fā)生在汛期，易出現(xiàn)暴雨和庫(kù)水下降的疊加作用，因此成為庫(kù)區(qū)地質(zhì)災(zāi)害最不利組合工況。按照水庫(kù)運(yùn)行調(diào)度，每年的5月底至6月初是庫(kù)水位快速消落期，此段時(shí)間也正值汛期如果發(fā)生暴雨，易導(dǎo)致滑坡變形甚至破壞。如2012年5月底庫(kù)水位快速消落期，奉節(jié)縣境內(nèi)出現(xiàn)強(qiáng)降雨天氣，導(dǎo)致黃蓮樹(shù)滑坡與曾家棚滑坡2處滑坡于6月1日發(fā)生大規(guī)?；?，強(qiáng)降雨疊加庫(kù)水位快速下降是誘發(fā)滑坡主要因素(李長(zhǎng)明， 2013)。黃蓮樹(shù)滑坡與曾家棚滑坡變形監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示， 2處滑坡的變形特征與江強(qiáng)強(qiáng)等(2019)的降雨和庫(kù)水位聯(lián)合作用下庫(kù)岸滑坡模型試驗(yàn)研究結(jié)果一致，即庫(kù)水位下降和強(qiáng)降雨聯(lián)合作用下坡體前緣產(chǎn)生局部破壞(塌岸)，并溯源發(fā)展至前緣整體破壞，為典型的牽引式破壞模式。從前期累計(jì)位移-時(shí)間曲線上看， 2處滑坡變形顯示出明顯的階躍特征，每年的5～6月，均會(huì)出現(xiàn)一個(gè)變形臺(tái)階。

3.3 階躍型地質(zhì)災(zāi)害變形特征及機(jī)制分析

階躍型地質(zhì)災(zāi)害是三峽庫(kù)區(qū)監(jiān)測(cè)預(yù)警的重點(diǎn)關(guān)注對(duì)象，大部分發(fā)生明顯變形的地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)累計(jì)位移-時(shí)間曲線屬于階躍型。根據(jù)累計(jì)位移-時(shí)間曲線分析，共有61處緩慢及以上地質(zhì)災(zāi)害呈現(xiàn)明顯的階躍變形特征，其中緩慢變形、較明顯變形和明顯變形的地質(zhì)災(zāi)害分別為13處、8處和38處。對(duì)不同變形機(jī)制的階躍型地質(zhì)災(zāi)害數(shù)量統(tǒng)計(jì)(圖13)得出，以雨季階躍變形為主，其次是久雨階躍型。當(dāng)對(duì)應(yīng)的外動(dòng)力因素變化或作用強(qiáng)烈時(shí)，階躍型地質(zhì)災(zāi)害的穩(wěn)定性明顯降低，變形速度明顯增大，出現(xiàn)階躍式變形，處于欠穩(wěn)定或不穩(wěn)定狀態(tài)。其余工況條件下，一般為緩慢勻速(蠕動(dòng))變形，地質(zhì)災(zāi)害處于基本穩(wěn)定狀態(tài)。對(duì)于8種類(lèi)型的階躍型地質(zhì)災(zāi)害，通過(guò)對(duì)庫(kù)區(qū)地質(zhì)災(zāi)害累計(jì)位移-時(shí)間曲線與庫(kù)水位、降雨相關(guān)分析得出，從階躍型曲線的變形“臺(tái)階”的形態(tài)特征、影響階躍變形因素(或變形“臺(tái)階”高度影響因素)、變形“臺(tái)階”出現(xiàn)時(shí)間及其變形“臺(tái)階”的重復(fù)規(guī)律性等4個(gè)方面，能夠很好區(qū)分或判識(shí)不同階躍型地質(zhì)災(zāi)害(表4)。

圖13 不同變形機(jī)制的階躍型地質(zhì)災(zāi)害統(tǒng)計(jì)分析

表4 不同作用機(jī)制下地質(zhì)災(zāi)害累計(jì)位移-時(shí)間曲線特征

不同影響因素作用機(jī)制下地質(zhì)災(zāi)害累計(jì)位移-時(shí)間曲線特征的總結(jié)分析，可以得出：

變形“臺(tái)階”的形態(tài)特征上，動(dòng)水壓力型、暴雨階躍型、久雨階躍型、人工活動(dòng)型滑坡的變形監(jiān)測(cè)曲線“臺(tái)階”具有相似性，均呈陡立形態(tài)，主要是影響因素作用時(shí)間短、強(qiáng)度大，導(dǎo)致地質(zhì)災(zāi)害在較短時(shí)間出現(xiàn)較大變形，形成陡直“臺(tái)階”狀累計(jì)位移-時(shí)間曲線。浮托減重型在水位抬升和高水位運(yùn)行期出現(xiàn)變形，變形時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)，變形“臺(tái)階”相對(duì)較緩。雨季階躍型在汛期降雨一般都會(huì)出現(xiàn)變形，變形“臺(tái)階”由數(shù)個(gè)高低不同的次級(jí)“臺(tái)階”組成，時(shí)間跨度數(shù)個(gè)月。

從變形“臺(tái)階”高度的影響因素上，動(dòng)水壓力型地質(zhì)災(zāi)害變形主要受庫(kù)水下降速率及庫(kù)水位，浮托減重型變形主要受庫(kù)水位及水位上升速率影響。暴雨階躍型滑坡受暴雨強(qiáng)度及一次降雨過(guò)程累計(jì)降雨量，久雨階躍型變形主要受降雨時(shí)長(zhǎng)的影響。雨季階躍型地質(zhì)災(zāi)害變形臺(tái)階高度主要受汛期雨量的影響。人工活動(dòng)型地質(zhì)災(zāi)害變形“臺(tái)階”高度與人類(lèi)工程活動(dòng)強(qiáng)度呈正相關(guān)，如切坡位置、高度或堆填加載量。

變形“臺(tái)階”出現(xiàn)時(shí)間上，動(dòng)水壓力型地質(zhì)災(zāi)害變形主要發(fā)生在庫(kù)水位下降時(shí)期，尤其是每年5月底至6月初庫(kù)水水位快速消落期。浮托減重型滑坡變形主要發(fā)生在水位抬升及高水位運(yùn)行期，即每年10月至次年2月期間。暴雨階躍型變形主要發(fā)生在汛期5～8月的暴雨期間或暴雨過(guò)后1～2d內(nèi)。久雨階躍型滑坡主要發(fā)生在長(zhǎng)時(shí)間降雨的中后期，主要發(fā)生在2017年9～10月。雨季階躍型變形發(fā)生在汛期降雨過(guò)程中，體現(xiàn)在一旦降雨，滑坡出現(xiàn)變形，且變形量隨著降雨量的增大而增大。

變形曲線“臺(tái)階”的重復(fù)性存在差異。受三峽水庫(kù)調(diào)度影響，庫(kù)水位每年會(huì)出現(xiàn)一次175m至145m水位下降過(guò)程和由145m至175m的水位抬升過(guò)程，因此動(dòng)水壓力型、浮托減重型地質(zhì)災(zāi)害每年會(huì)出現(xiàn)一次階躍變形。雨季階躍型亦如此，每年汛期會(huì)出現(xiàn)一個(gè)變形臺(tái)階。因此動(dòng)水壓力型、浮托減重型和雨季階躍型地質(zhì)災(zāi)害在每年同一時(shí)期均會(huì)出現(xiàn)一個(gè)變形“臺(tái)階”。暴雨階躍型、久雨階躍型和人工活動(dòng)型滑坡，只是在外界影響因素的作用強(qiáng)度達(dá)到一定值時(shí)，出現(xiàn)變形臺(tái)階，不具重復(fù)性。

4 結(jié) 論

本文從地質(zhì)災(zāi)害的變形特征入手，重點(diǎn)對(duì)三峽庫(kù)區(qū)后續(xù)規(guī)劃實(shí)施專業(yè)監(jiān)測(cè)的189處地質(zhì)災(zāi)害的GNSS監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析和總結(jié)，并結(jié)合監(jiān)測(cè)曲線形態(tài)、變形影響因素及作用機(jī)理，從監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析的角度，提出了三峽庫(kù)區(qū)地質(zhì)災(zāi)害的變形特征及變形機(jī)制分類(lèi)。

(1)三峽后續(xù)規(guī)劃地質(zhì)災(zāi)害自動(dòng)化專業(yè)監(jiān)測(cè)建設(shè)運(yùn)行以來(lái)， 2017～2019年間庫(kù)區(qū)實(shí)施專業(yè)監(jiān)測(cè)的地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)，其變形總體上趨緩，變形主要時(shí)間在5月至9月。就變形影響因素而言，水庫(kù)進(jìn)入高水位運(yùn)行期后，降雨成為了專業(yè)監(jiān)測(cè)地質(zhì)災(zāi)害變形的主要影響因素，其次是庫(kù)水影響，庫(kù)水位快速消落期疊加強(qiáng)降雨是庫(kù)區(qū)滑坡不利工況條件。按照地質(zhì)災(zāi)害年度變形量的大小，結(jié)合宏觀變形跡象，將庫(kù)區(qū)專業(yè)監(jiān)測(cè)地質(zhì)災(zāi)害變形劃分為4個(gè)等級(jí)，分別是不變形或微變形、緩慢變形、較明顯變形和明顯變形。

(2)根據(jù)對(duì)GNSS監(jiān)測(cè)的累計(jì)位移-時(shí)間曲線分析，將三峽庫(kù)區(qū)地質(zhì)災(zāi)害變形曲線劃分為振蕩型、直線型和階躍型3種類(lèi)型。其中：滑坡振蕩型變形具有隨機(jī)性，沒(méi)有明確的誘發(fā)因素； 直線型變形主要受滑體自身重力控制； 階躍型變形是庫(kù)區(qū)大部分較明顯變形和明顯變形的地質(zhì)災(zāi)害累計(jì)位移曲線特征，受降雨、庫(kù)水等水動(dòng)力影響作用明顯，是庫(kù)區(qū)地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警重點(diǎn)關(guān)注對(duì)象，但多處于蠕滑變形階段，以漸進(jìn)式變形為主，極少數(shù)出現(xiàn)大規(guī)?；瑒?dòng)變形。

(3)考慮變形影響因素及作用機(jī)制，提出了庫(kù)區(qū)地質(zhì)災(zāi)害變形特征及機(jī)理分類(lèi)，將三峽水庫(kù)運(yùn)行期的階躍型地質(zhì)災(zāi)害變形機(jī)制細(xì)分為8類(lèi)，分為動(dòng)水壓力型、浮托減重型、暴雨階躍型、久雨階躍型、雨季階躍型、人工活動(dòng)型以及受庫(kù)水和降雨、人工活動(dòng)和降雨共同作用影響的復(fù)合型?；诒O(jiān)測(cè)分析，總結(jié)了不同階躍型地質(zhì)災(zāi)害累計(jì)位移-時(shí)間曲線的變形“臺(tái)階”的形態(tài)特征、高度影響因素、出現(xiàn)時(shí)間及重復(fù)規(guī)律性等4個(gè)方面特征，為分析滑坡變形影響因素提供判識(shí)依據(jù)。