三峡库区宝塔坪滑坡形成机制研究.pdf

第 4 6卷 第 9期 2 0 1 5 年 5 月 人 民 长 江 Ya ng t z e Riv e r Vo 1 46 No 9 Ma y， 2 01 5 文章编号 ： 1 0 0 1 4 1 7 9 ( 2 0 1 5 ) 0 9 0 0 4 6 0 5 三峡库区宝塔坪滑坡形成机制研究 李 华 章 ， 邓 清 禄2 ， 文 宝 萍 ， 章 广 成2 ( 1 遵义 师范学院 工学院 ， 贵州 遵义 5 6 3 0 0 2 ； 2 中国地质大学( 武汉)工程学院， 湖北 武汉 4 3 0 0 7 4 ； 3 中 国地 质大学( 北京)水资源与环境学院 ， 北京 1 0 0 0 8 3 ) 摘要 ： 宝塔坪 滑坡是三峡库 区现有成 因复 杂的 巨型老滑坡之一 ， 长期以来 ， 工程界对其形成机制一 直有 着不同 的认识。通过详细的现场调查和对勘 察资料 的深入分析 ， 基 于滑坡形 态和结构特征 ， 进一 步探 讨 了宝塔 坪滑 坡的形成机制和演化过程。研 究发现 ： 滑坡发 育受控 于巴东组三段泥灰岩 内部及其 与二段泥岩之 间的层 间错 动 带、 坡 体后部 卸荷 裂隙带和 长江下切提供 的高陡临空面。根据 巴东组 四段 紫红 色泥岩在滑坡 区不同高程 的 分布和滑坡结构分析 ， 滑坡 形成及演化具有典 型“ 多期 活动 ， 逐级 牵 引” 模 式 。该 滑坡共分 3期 活动历 史， 地 质 力学模式均为“ 临空面形成 一卸荷 裂隙带发 育 一泥化 的层 间错动 带塑流沉 陷 一蠕滑拉 裂 一滑 面贯 通” 。每 期 活动 牵引后部坡体 变形 ， 进 而重复前一期 的变形破坏过程 。 关键词 ： 卸荷 裂隙带；层间错动带 ；牵引式 ；多期性 ；宝塔坪滑坡 ；三峡 库区 中图法分类号 ： P 6 4 2 文献标 志码 ： A D OI ： 1 0 1 6 2 3 2 j c n k i 1 0 0 1 4 1 7 9 2 0 1 5 0 9 0 1 1 重庆奉节县宝塔坪位于长江北岸一级支流梅溪河 河 口东部宽阔地带。1 9 9 5年奉节县新城选址时 ， 曾有 以宝塔 坪为 中心 的“ 草 堂 一梅 溪河 方 案 ” ， 勘 察后 提 交 的迁建 城镇 新址 地质 论证 报告 认 为 ， 场 地 内发育 老 滑 坡 ， 即宝塔坪滑坡 ， 从而否定了该处的建城方案。因当 地土地资源非常紧缺 ， 同年当地政府决定在海拔 1 8 2 2 7 5 m之 间 的宝 塔坪 进行 居 民住 宅小 区 建设 。施 工 开挖过 程 中发现 ， 该小 区工程 地质 条件 异常 复杂 ， 宝塔 坪滑坡及其成因问题再次被学术界关注， 并引发 了颇 多争议 。 自宝塔 坪滑坡 被 确认 以来 ， 多家 科 研设 计 单 位 及 许 多学 者从 不 同角度 对其 进行 了研 究 ， 但 是对 其 成 因 机 制一 直 存 在 较 大 的 分 歧 。 比较 有 代 表 性 的 观 点 包 括 ： 崔政权等认为该滑坡为“ 坠覆体” 式斜坡 ； 田陵 君 等从 地貌 学角度 认 为 ， 滑 坡 是在 河 口 冲积 物 的基 础 上 发育 形成 ； 地 质矿 产部 地 质 灾 害 防治 工 程勘 查 设 计 院西 南分 院则从 地质 构造 角度 将此 滑坡解 释为 在构 造破碎带的基础上 发育形成 ； 胡海涛等认 为， 滑坡 形 态实 为隐伏 岩溶 塌 陷 ； 张 加 桂提 出宝 塔 坪 滑 坡 由 5处结 构 复杂 的 小 型 滑坡 组 成 ， 从 泥 灰 岩 的 变 形 机理 出发 ， 认 为该 滑坡 由岩溶 溶 浊作 用形 成 ； 祁 生文 、 伍 法 权等 提 出该 滑坡 具有 压致 拉裂 、 差异 卸荷 、 重 力蠕 变 一 滑移 一倾 倒和结构沉陷复合 的破坏模 式 J 。这些 分歧或不同认识 ， 一则说明该滑坡的复杂性 ， 二则反映 出再论其滑坡形成机理的必要性。笔者在对宝塔坪滑 坡及其周边地 区工程地质 条件进行深入调查 的基础 上 ， 基 于滑坡 形态 和结 构特征 ， 探 析 了滑坡 的形 成机制 和 演化 过程 。 l 地质背景 宝 塔坪所 在 区域 属 于 扬 子 准 地 台 之 次 级 构 造 单 元 四川台坳与 上扬子 台褶带 ( 亦称 八 面山 台褶 带 ) 、 大 巴山台缘褶 带 二 级构 造 带 的交 接 复 合部 位 。 构 造 以褶皱 为主 ， 断裂 较少且 规模 小 ， 但层 间错 动带 及 泥 化夹 层非 常发 育 ， 在 巴东 组 第 三 段 内部 及 其 与 第 二 段 界 面附近层 问错 动带 尤为 明显 ( 图 1 ) C s 3 。宝塔 坪 位 收稿 日期 ： 2 0 1 40 9 3 0 基金项 目： 国家重点基础研 究发展计划( 9 7 3 ) 项 目( 2 0 1 1 C B 7 1 0 6 0 6 ) 作者简介 ： 李华章 ， 男， 讲师 ， 硕士 ， 主要从 事岩土体稳 定性评 价与防治的教 学和研 究。Em a i l ： l i h u a z h a n g 1 6 8 1 2 6 c o m 通讯作者 ： x 清禄 ， 男， 教授 ， 主要研究方 向为地质 灾害分析与 防治 。E ma il ： d e n g q i n g l u s o h u c o m 第 9期 李 华章 ， 等 ： 三峡库 区宝塔坪滑坡形 成机 制研 究 4 9 临空面。临空面形成 的卸荷作用 ， 促进坡体 中卸荷裂 隙带 的形 成 。 表 1 滑 坡 各 区 基 本 特 征 分区 分布高程 m 形态及物质组成 ( 2 )层 间错 动 带 。 巴东 组 地层 是三 峡库 区 最主要 的易滑 地层 之 一 ， 受沉 积环 境 、 构造及 地 下水 的 长期作 用 ， 巴东组 地层 中已经 泥化 的层 间错 动 带非 常发 育 ， 在 坡体 自重作用下 ， 泥化 的层 间错动带 向临空方 向塑流 沉 陷 ( 压缩 变 形 ) ， 坡 体 随 之 缓 慢 蠕 滑 。如 此 ， 滑坡 区 发 育 的泥 化类 层 间错 动带 构成 了不 同期 次 滑坡 的主 滑 带 。据 钻 孔 揭 露 ， 滑 坡 前 部 主 滑 带 顺 沿 巴东 组 三 段 ( T ， b ) 与二段( T b ) 接触面的泥化层间错动带发育 ， 其他部位主滑带则顺沿巴东组三段 内的泥化层间错动 带发 育 。 ( 3 )卸 荷裂 隙带 进一 步 拉裂 。滑 坡 区卸荷 裂 隙 的 发育 特征 显示 ， 其 成 因为 斜坡 临 空 面形 成 后 追 踪 早 期 陡倾坡内节理形成的卸荷带 ， 坡 体沿 泥化 的层 间错动 带 向临空 方 向蠕 变 后 ， 卸 荷 裂 隙 带逐 渐 发 展 为 后 缘 蠕 滑拉 裂带 ， 进 而成 为 滑坡 分期 活 动 的后 缘边 界 ， 一旦 卸 荷裂 隙带 与 蠕滑 的 泥化层 间错动 带贯 通 ， 则滑坡 发 生 。 因此 ， 特殊 的地 层结 构 ， 节理 裂 隙发育 规律 和 江水 侵蚀 的综 合 作用 ， 导致 了宝 塔 坪 滑 坡 的形 成 。在 这 种 特殊 地 质条 件 下 ， 宝 塔 坪 滑 坡 的形 成 模 式 为 “ 临 空 面 形成 一卸荷 带发 育 一泥 化 的层 间错动 带 塑流沉 陷 一蠕 滑拉 裂 一滑 面贯 通 ” 。 3 2 滑坡演化模式与演化 过程 岩 质斜 坡发 育 的滑 坡形 成 ， 特别 是那 些大 型 、 特大 型的滑坡 ， 通常都不是一蹴而就 ， 在滑坡发生之前一般 需要 经 过 漫长 的变 形积 累 ， 完 整 岩体 逐 步解体 、 岩 体强 度逐步降低 ， 形成潜在不稳定斜坡 。根据巴东组 四段 在 宝塔 坪 滑坡 表层 不 同高 程 中 的 出露 ， 其 大致 经历 了 3期 滑动 过程 ( 图 8 ) 。 ( 1 ) I 期 。长 江 下 切 ， 当河 谷 切 穿 巴东组 二段 和 三 段 的界 面 ， 区域性 的层 间错 动 带在 地 表裸露 ， 在 地下 水的作用下不断泥化 ， 坡体沿层间错动带发生塑流变 形 、 伴随坡体的拉裂、 沉陷 ， 当卸荷裂隙与该层 间错 动 带 贯通 后 ， 潜 在 不 稳 定 斜 坡 沿 错 动 带 发 生 整 体 滑 动 。 滑动过程 中滑体内部岩体松动 、 岩块错列 ， 但是岩体保 持原始层序。滑坡发生后 ， 其后缘基岩形成陡坎 ， 促进 新 的卸荷 带 的形 成和 发展 ， 形成 新 的潜在 不稳 定斜 坡 。 图 8 宝 塔 坪 滑 坡 形 成 演 化 过程 示 慝 ( 2 )1 1 期 。长 江 继续 下 切 ，I 期 滑坡 的前 缘 被 河 流冲积 物 覆盖 ， 在 I期 滑 坡 后 部 坡体 中前 部 沿 巴东 组 三段内部发育的层间错动带 ， 塑流变形、 伴随坡体拉裂 和沉 陷 ， 中后部 则 追踪 卸荷 裂 隙带蠕 滑拉裂 ， 随 后形 成 期 滑动 ， 继 而后 部坡体 继 续新 一轮 的变形 。 ( 3 )期 。重 复 期 ， 形 成 期滑 坡 。经 过 3次 滑动后 ， 受外界条件影 响， 滑坡局部受后期改造 ， 多次 出现 小型 滑坡 ， 形 成如 今被 地质 界关 注 的宝塔 坪滑坡 。 每期 滑动 ， 其 中前 部 主要 沿 着 区 域性 层 间错 动 带 滑动 ， 中后部则 追 踪卸 荷裂 隙带 滑动 ， 为局 部切 层或 局 部顺 层 。前一 期 的滑 动有助 于后 一期 滑坡 的形 成 和发 展 ， 因此 前期 滑坡 对后 期具 有牵 引作 用 ， 所 以滑 坡演 化 具有 “ 多期 活 动 ， 逐 级牵 引 ” 的模 式 。 4 结 论 宝塔坪滑坡 的特殊地质条 件及滑坡结构 特征显 示 ， 该 滑 坡 的形成 受控 于长 江下 切作 用 、 坡 体后 部卸 荷 裂隙带及 巴东组地层发育的区域性层 间错动带 。滑坡 形成 具有 “ 临 空面 形成 一卸 荷 裂 隙带 发育 一泥 化 的层 间错 动带 塑 流 沉 陷 一蠕 滑拉 裂 一滑 面贯 通 ” 的 地质 力 学模 式 。宝塔 坪 滑坡 演 化 分 3期 进行 ， 后 一 期 滑 坡 发 育受前期牵引， 所 以滑坡演化具有“ 多期活动 ， 逐级牵 引 ” 的模 式 。 5 0 人 民 长 江 2 0 1 5芷 参 考文献 ： 1 崔政权 三峡迁建城镇新址选择及 地质 问题 J 中国三峡 建设 ， 1 9 9 9， ( 1 2 ) ： 4 6 2 田陵君 ， 李平忠 ， 罗雁 长江三峡 河谷发 育史 M 成 都： 西南 交通 大学出版社 ， 1 9 9 6 3 地质矿产部地质 灾害防治工程勘 查设 计院西南分 院 重庆市巫 山 县 北门坡 滑坡 灾害勘查报 告 R】 重庆 ： 地质 矿产 部地质 灾 害防 治工程勘查设计 院西南分院 。 1 9 9 7 4 胡海涛 ， 欧正 东， 袁志梅 长江三峡 工程 重点库段 国土整治与移 民 迁建的地质环境 问题 J 大 自然探 索， 1 9 9 8 ， 1 7 ( 4 ) ： 4 5 4 9 张加桂 三峡库 区泥灰质岩石的 变形机理及地质灾害危险性研 究 M 北京 ： 地质 出版社 ， 2 0 0 5 祁 生文， 伍法权 三峡地 区奉节县城缓 倾层状 岸坡 变形破 坏模 式 及 成因机制 J 岩土工程学报 ， 2 0 0 6 ， 2 8 ( 1 ) ： 8 8 9 1 李华亮， 邓清禄 ， 易顺华 三峡库 区区域构造及 巴东组构造 变形特 征 J 地质科技 情报 ， 2 0 0 7 ， 2 6 ( 4 ) ： 3 13 6 唐辉 明， 邓清禄 三峡工程 库 区巴东组斜坡 变形特性及 其机理 研 究 R 武汉 ： 中国地质大 学出版社 ， 2 0 0 5 邓清禄 斜坡 变形构造 M 武汉 ： 中国地质大学 出版社 ， 2 0 0 0 ( 编 辑 ： 赵 凤 超 ) S t u dy o f f o r m a t io n m e c h a nis m o f Ba o t a ping l a nd s l ide in Thr e e Go r g e s Re s e r v o ir r e g io n L I H u a z h a n g ， D E N G Q in g l u ， WE N B a o p in g 。 ， Z H A N G G u a n g c h e n g ( 1 F a c u l t y o f E n g i n e e r in g a n d T e c h n o l o g y ， Z u n y i N o r m a l C o l l e g e ， Z u n y i 5 6 3 0 0 2 ， C h i n a ； 2 F a c u l t y o f E n g i n e e r in g ， C h i n a U n i v e r s i t y of G e o s c i e n c e s ，W u h a n 4 3 0 0 7 4 ， C h i n a ； 3 S c h o o l of Wa t e r R e s o u r c e s a n d E n v i r o n m e n t ，C h in a U n i v e r s i t y o f G e o s c i e n c e s ，B e n g 1 0 0 0 8 3， C h i n a) Abs t r a c t ： Ba o t a p in g La n ds l id e is o n e o f t he gia n t o l d l a n d s l id e s c a us e d by c omp l e x f o r ma t io n me c ha nis m in t he Th r e e Go r g e s Re s e r v o ir Ar e a，a n d d if f e r e n t u nd e r s t a n d in g s o f it s f o r ma t io n me c ha n is m ha v e e x is t e d f o r a l o ng t ime Th r o u g h d e t a il e d fi e l d s u r v e y a nd de e p a n a l y s is o n t he g e o l o g ic a l in f o rm a t io n，we ma d e a f u r t h e r s t ud y o n t he f o rm a t io n - me c h a n is m a s we l l a s t h e e v o l u t io n pr o c es s ba s e d on t h e f o rm a n d s t r u c t u r e c h a r a c t e r is t ic s o f t he l a n ds l id eThe r e s e a r c h fi nd ing s p r o v e t ha t Ba o t a pin g La n ds l id e d e v e l o p me n t is c o n t r o l l e d b y t hr e e f a c t o r s ：t h e in t e r l a y e r d is t u r b e d be l t s b e t we e n t he 3 r d s e c t io n o f Ba d o n g ma r l g r o up a n d t h e ma r l o f 2n d s e c t io ns ，t he u n l o a ding f r a c t u r e d z o ne in t h e b a c k o f s l o p e，a s we l l a s t h e h ig hs t e e p f r e e f a c e c a u s e d by t h e un d e r c u t t ing o f Ya n g t z e Riv e r Ac c o r d in g t o t h e f a c t t h a t d if f e r e n t a l t it u de s o f t he f o u r s e c t io n s o f p u r p l is h r e d mud s t o n e a n d t h e l a nd s l ide s t r uc t u r e s，we c o nc l u de t ha t t h e f o r ma t io n a n d e v o l u t io n o f Ba o t a p in g L a nd s l ide h a s a t y p ic a l mo d e a s ”mul t i p ha s e a c t iv it ie s a n d p r o g r es s iv e l y t r a c t io n”Th e a c t iv it y his t o r y o f t he l a n d s l id e c a n b e d iv id e d in t o t hr e e p ha s e s，a nd t he g e o l o g ic a l