凉水井滑坡(浮托减重型).doc

凉水井滑坡
1 滑坡概述
1.1 行政区划与交通位置
凉水井滑坡位于重庆市云阳县故陵镇水让村8组，位于故陵镇老场镇下游长江右岸陡、斜坡地带，三峡工程175米试验性蓄水后，区内已无完整公路通过，当地居民出行问题基本靠水路解决，小型客船从滑坡区至故陵镇老场镇航程约8公里，航行时间约30分钟，交通不方便。
1.2 气象与水文
该区属亚热带季风湿润气候，具盆地与山区的气候特点，总的特点是热量丰富、无霜期长、雨量充沛，但时空分布不均；云雾多、光照少，呈立体气候特点。四季特点是冬季冷、无严寒、春季旱、冷暖多变，夏季多伏旱，秋季凉、多绵雨。降雨主要集中在3～8月，占全年降水量的三分之二。全年最热为8月，最高气温达到40.6℃，极端最低温度-4℃，多年平均气温16.7℃。根据云阳县气象局资料，该地区多年平平均年降雨量1436.5mm，最小年降雨量740mm，最大日降雨量189.6mm。该区地表水系以长江干流为主。据水文资料表明，在本区段，原长江最高洪水位为130m，最大流量为21000m3/s，最小流量为900m3/s。勘查区蓄水后现长江水位约为156.7～160.14m（黄海高程）。
1.3 地形地貌
该区位于长江右岸斜坡，属构造剥蚀丘陵地貌和河流阶地地貌。勘查区内陆地部分主要为构造剥蚀丘陵地貌，地势起伏，南高北低，东西部较平缓，区内中部及后部地形较陡，后部可见圈椅状陡崖，自然坡度30°～35°，前部较缓，植被发育，主要为果树、灌木、杂草等植物，覆盖率约为65％；靠近长江水域地带以及长江水位下为河流阶地地貌，靠近长江水域地带地形地貌受长江的侵蚀切割作用明显，地势起伏，南高北低，自然坡度25°～28°，江水以下长江水流冲积作用明显，地势较缓，西高东低，自然坡度5°～15°。勘查区前部有当地农民居民点。勘查区内地势最低点为45.0m，最高点为345.5m，相对高差约305.5m。
1.4 地层岩性
根据工程地质测绘以及勘查钻探揭露，勘查区内地层主要为第四系人工填土（Q4ml）、第四系残坡积含角砾粉质粘土（Q4el+dl）、第四系崩坡积含碎石、块石粉质粘土（Q4col+dl）、滑坡堆积体（Q4del）、冲洪积砂土（Q4al+pl）和侏罗系中统沙溪庙组泥岩、砂岩互层（J2s）。
1.5 水文地质条件
该区位于长江右岸陡、斜坡地貌，区内发育2条冲沟，由于区内地形坡度陡，自然冲沟较发育，地表水体径流和排泄条件较好。砂岩块石裂隙及空隙发育，为强透水层，且滑坡地形较陡，径流和排泄条件较好，大气降水一部分通过地表和冲沟排泄至长江，一部分下渗补给地下水。基岩为砂岩、泥岩互层，泥岩透水性较差，隔水性较好，地下水容易在滑床附近富集，但基岩层面较陡，砂岩中存在大量裂隙、空隙等径流渠道，向下排泄至长江，地下水赋存条件差。在长江水位上升时，江水位高于地下水位时长江水补给地下水。勘查区地下水主要类型为松散介质孔隙水和基岩裂隙水。
1.6 滑坡全貌
凉水井滑坡（见图1）位于长江右岸斜坡地带，属构造剥蚀丘陵地貌和河流阶地地貌。滑坡分布高程100.0～319.5m，相对高差约221.5m。区内地势起伏，南高北低，东西部较平缓，中部及后部地形较陡，后部可见圈椅状陡崖，自然坡度30°～35°，前部较缓。滑坡东西两部均有一冲沟，走向分别为342°和351°，长分别为250m和220m，纵向坡度40～60°，截面大多为“V”形， 处于冲沟发育阶段的第一期，为自然形成，仅雨季有流水，水量直接受降雨影响。滑坡前部有零散居民点，区内植被发育，主要为果树、灌木、杂草等植物，覆盖率约为65％。
从地形地貌看，滑坡前缘地形较缓，后部地形较陡，与其后方基岩陡壁成脱离之势，即滑坡后部的自身重力对滑坡中部前部形成加载，提供了动力条件，此为推移式滑坡的重要特征之一。此外，滑坡前部在库水位的侵蚀、剥蚀作用下，前部形成临空面，为滑坡滑移提供了空间条件。

图1 凉水井滑坡全貌
重庆市高新岩土工程勘察设计院提供的《重庆市云阳县故陵镇凉水井滑坡详细勘察报告》中提供的滑坡岩土体参数如下：
表1 凉水井滑坡计算物理力学参数表
岩土体
弹性模量/GPa
泊松比
密度/kg
粘结力/kPa
内摩擦角/°
天然
饱和
天然
饱和
天然
饱和
滑体
3
0.4
2300
2380
21.48
19.29
34.83
27.68
滑带
3
0.4
2300
2380
19.17
13.68
25.03
24.81
砂土
3
0.4
2300
2380

3
25
基岩
20
0.25
2530

表2 凉水井滑坡现场水文地质试验成果汇总
编号
位置
试验深度
试验段岩性
试验方法
渗透系数
透水性
m/d
cm/s
XZK6
滑坡体中部
4.1～22.1
滑体（主要为含角砾粉质粘土，及部分砂岩）
降水头
注水
0.216
0.00025
中透水
XZK12
滑坡体前部
17.47～41.16
滑体（主要为砂岩，及部分泥岩、含角砾粉质粘土）
降水头
注水
0.32
0.00037037
中透水

平均值
0.268
0.00031
中透水

2 滑坡变形特征及稳定性初判
2.1 滑坡变形特征
三峡库区175m试验性蓄水后，受水位上升影响，凉水井滑坡出现了不同程度的地表变形，2009年3月底水位降至160m时遇暴雨，滑坡变形加剧，主要表现为滑坡后缘地表拉裂缝全部贯通，滑坡中部横向地表拉裂缝、中前部剪切裂缝以及两侧斜裂缝。
滑坡区位于长江右岸的斜坡地带，滑坡整体地势中后部陡，前部相对较缓。滑面形态后部陡，中部及前部逐渐变缓，后部坡度一般为35～45°，前部坡度一般为8～15°，形状近似靠椅状。受长江水位上升影响，原滑坡前部抗滑段在江水作用下，其稳定性计算滑体重度由天然重度逐渐变为浮重度，滑面抗剪强度值降低，滑坡整体抗滑力明显下降，从而导致滑坡整体稳定性降低，致使滑坡发生变形现象。
地表水平位移监测分为人工水平位移监测和自动水平位移监测两种：人工水平位移监测于2009年4月5日开始，并于2009年4月22日停止，监测点水平位移累计变化量曲线见图2、图3；自动水平位移监测于2009年4月20日开始，并将之前人工监测的成果与之相累计，监测点水平位移累计变化量曲线见图4图5。

图2 人工水平位移累计变化量-时间曲线LC1～LC12（单位：mm）

图3 人工水平位移累计变化量-时间曲线LC13～LC24（单位：mm）

图4 自动水平位移累计变化量-时间曲线LC1～LC12（单位：mm）

图5 自动水平位移累计变化量-时间曲线LC12～LC24（单位：mm）
根据以上曲线图和矢量图分析得出：
①自监测开始以来，该滑坡每天都处于缓慢变形之中，累计水平位移变形量平均为87.92mm，最大已达119.82mm（位于滑坡后部的ZJC14号点）；
②滑坡整体变形速率不大，监测以来的34天内，变形速率一般为2.6mm/天，最小2.09mm/天（位于滑坡左侧中部的ZJC01点），最大3.52mm/天（位于滑坡后部的ZJC14号点），大部分监测点累积变形量速率接近平均值，说明变形呈整体变形趋势发展；
2.2 稳定性初判
凉水井滑坡属于顺层推移式的深层大型、复活型土质老滑坡，目前滑坡处于欠稳定～基本稳定状态，为蠕滑阶段，在暴雨和库水位长期作用下，有可能引起滑坡大规模的滑动。
3 滑坡稳定性分析
3.1 计算剖面
本次稳定性分析选取凉水井滑坡主滑剖面作为计算剖面，滑动面选择覆盖层和基岩面的最软弱层面。根据本次物探资料，依据该滑坡的滑体结构特征和滑坡表面形态确定滑坡的地质剖面图。

图6 凉水井滑坡地质剖面图
3.2 计算模型
凉水井滑坡计算模型如下图所示：

图7 凉水井滑坡计算模型
3.3 计算参数选取
综合对滑坡试验数据的统计、类比与反算分析，计算采用的参数值见表3。
表3 凉水井滑坡计算参数表
部位
容重（KN/m3）
粘聚力c(KPa)
摩擦角(。)
弹模E（MPa）
泊松比μ
渗透系数（m/d）
（。）
滑体
23.8
21.48
34.83
3000
0.4
0.268
20
滑带
23.8
19.17
27.8
3000
0.4
0.2678
23
滑床
25.3
2500
40.6
2×104
0.25
0.008
--
3.4 计算工况和荷载组合
凉水井滑坡为浮托减重类型滑坡。此类滑坡的特点为：库水位上升过程中，滑坡阻滑段逐渐被淹没，滑坡抗滑力不断减小，稳定性系数Fs随库水上升而减小，上升速率越慢，对稳定越不利；当库水稳定在175 m水位后，由于地下水位线由反翘逐渐变的平缓，使下滑段被淹没范围进一步增多，加上库水浸泡软化作用使稳定性系数Fs继续减小；相反，库水位下降过程中，滑坡抗滑力不断增大，稳定性系数Fs随库水下降而稍有增大，下降速率越慢，对稳定越有利；当库水稳定在145 m水位后，由于地下水位线由反翘逐渐变平缓，被淹没的阻滑段出露面积进一步的扩大，使得稳定性系数Fs继续上升。因此凉水井滑坡的最不利库水变动工况选择为库水位上升工况，选择最不利水位变动速率为1 m/d。
3.5 计算结果分析
通过考虑饱和-非饱和渗流场与应力场耦合的刚体极限平衡的方法，计算上述两种工况下的凉水井滑坡稳定性变化情况。
库水位以1 m/d的速率经历30天由145 m水位上升到175m水位,在175m水位稳定200天，再以3m/d的速率经历10天由175 m水位降落到145 m水位，在145m水位稳定105天；凉水井滑坡计算结果见下表：
表4 库水变动时凉水井滑坡安全系数表
时间（d）
0
5
10
15
20
25
30
35
库水位（m）
145
145
150
155
160
165
170
175
安全系数
1.318
1.318
1.317
1.315
1.313
1.311
1.309
1.306
时间（d）
55
95
135
175
235
240
241.67
243.34
库水位（m）
175
175
175
175
175
175
170
165
安全系数
1.270
1.193
1.137
1.072
1.054
1.054
1.055
1.057
时间（d）
245.01
246.68
248.35
250.02
275
300
325
355
库水位（m）
160
155
150
145
145
145
145
145
安全系数
1.059
1.061
1.064
1.066
1.137
1.198
1.252
1.318
库水位变动时凉水井滑坡稳定性系数变化曲线如下图所示：

图8　库水位随时间变动过程滑坡稳定性系数曲线
由表4和图8可知，凉水井滑坡在库水位以1m/d的速度上升工况下，稳定性系数随库水位的上升不断减小：库水位上升到175m初始时刻，滑坡稳定性系数为1.306；当库水位稳定在175m水位200天后，滑坡稳定性系数达到最小值为1.054。凉水井滑坡在库水位以3m/d的速度下降工况下，稳定性系数随水位的下降不断增大：水位下降到145m初始时刻，滑坡稳定性系数为1.066。
由以上凉水井滑坡在库水位上升和下降阶段不同的变化规律，可以确定，凉水井滑坡最危险的库水变动工况为：凉水井滑坡库水以1 m/d的速度上升至175米稳定200天后，此时滑坡仍处于稳定状态稳定性系数为1.054。由于滑坡此时仍处在稳定状态，根据凉水井滑坡滑体的渗透性，取不同降雨强度叠加库水上升并稳定在175 m水位后来计算。
表5 不同降雨强度下滑坡稳定系数变化表
时间/d
降雨强度
1
2
3
4
5
6
q=358mm/d
0.561
0.456
0.43
0.406
0.389
---
q=200mm/d
0.704
0.692
0.685
0.679
0.664
---
q=150mm/d
1.036
1.014
0.996
0.968
0.891
---
q=120mm/d
1.032
1.013
1.011
1.009
1.006
0.992
计算结果反映，随着降雨持时和降雨强度的不断增加，滑坡的稳定性系数不断减小。当降雨强度为150mm/d历时达到3天时滑坡稳定性系数降至0.996;当降雨强度为120mm/d历时达到4天时滑坡稳定性系数降至0.992。.

4 滑坡稳定性综合评价
通过计算结果分析得到，凉水井滑坡在库水位变动影响下较稳定，在降雨影响下稳定性变化较大，随着强降雨历时的持续，最终滑坡稳定性系数小于1，滑坡处于不稳定状态。凉水井滑坡的最危险工况为：库水位以1m/d的速度上升到175m稳定后，叠加百年一遇的降雨。因此选取凉水井滑坡复活阀值为：库水位到达175m稳定期间同时叠加达3天q=150mm/d(20年一遇)的降雨或库水位到达175m稳定期间同时叠加达6天q=120mm/d(10年一遇)的降雨。