三峡库区八字门滑坡稳定性对库水位升降作用响应分析

【摘要】为研究水库库岸滑坡的稳定性，选取三峡库区八字门滑坡为研究对象，探讨了库水位升降作用对滑坡稳定性的影响。

采用Geo-studio 软件，运用考虑饱和- 非饱和渗流场与应力场耦合的刚体极限平衡的方法，分析了八字门滑坡在水库一个调度年度中库水位升降工况下稳定性的变化规律。分析结果表明：八字门滑坡在库水位作用下是稳定的，且安全系数随库水位的上升不断增大，随库水位的下降而不断减小。研究成果可为水利水电工程防灾减灾工作提供一定的参考借鉴价值。

【关键词】三峡库区；八字门滑坡；库水位升降；稳定性【中图分类号】P642 文献标识码：A

滑坡是斜坡岩土体沿着惯通的剪切破坏面所发生的滑移现象，其机制是某一个滑移面上剪应力超过了该面的抗剪强度所致。滑坡常常给工农业生产以及人民生命财产造成巨大损失、有的甚至是毁灭性的灾难。作为河道型水库的三峡库区是滑坡等地质灾害的多发地带，也是防灾减灾领域研究的重中之重[1-3]。国内外有关水库诱发滑坡的重大地质灾害事件屡见不鲜，对库岸地质环境、水库正常水运通航、库区人民生命财产安全、渔业和旅游业等产生较大危害。根据三峡库区地质灾害防治指挥部统计资料显示，截止2012 年库区巨型和大型涉水滑坡达325 个。库水位变动是库区滑坡失稳的重要因素，三峡库区库水位在145m 到175m 变动和降雨作用下极有可能使滑坡复活而再度失稳。因此，开展三峡库区滑坡稳定性分析的研究对滑坡失稳机理和预测预报研究有重要的意义。论文选取了三峡库区八字门滑坡为研究对象，开展了库水位变动对滑坡稳定性影响分析。

1 八字门滑坡概述

八字门滑坡行政区划属于秭归县归州镇香溪村，地理位置处于香溪河右岸，距河口0.8km，距三峡坝址38km。八字门滑坡的滑坡发育特征较典型，砌平面形态呈不规则扇形，两侧边界发育同源冲沟，后缘明显呈圈椅状形态，前缘已没入135m 库水。滑坡主滑方向NW110°，上部较窄，宽约100 ～ 110m，下部较宽约350m，纵长520m，总面积约11.78 万m?，平均滑体厚度20m，总体积235 万m3。滑坡地形上前凸后凹，以上陡下缓的连续斜坡形态兼具三级堆积平台地貌。

图1　滑坡全貌

2 滑坡稳定性分析

2.1 计算剖面

本次稳定性分析选取八字门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。

2.2 计算模型

八字门滑坡计算模型如图2 所示。

图2　八字门滑坡计算模型

2.3 计算参数选取

八字门滑坡计算力学参数采用工程类比法，参数选取可参照文献[2] 设置。

2.4 计算工况和荷载组合

库水位以1m/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。

2.5 计算结果分析

采用Geo-studio 软件，通过运用考虑饱和- 非饱和渗流场与应力场耦合的刚体极限平衡的方法，计算上述工况下八字门滑坡的稳定性变化情况，计算结果如表1 所示。

表1　库水位变动时八字门滑坡安全系数表

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1.173 1.173 1.175 1.176 1.178 1.179 1.181 1.182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1.169 1.165 1.161 1.157 1.154 1.154 1.152 1.150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1.148 1.145 1.143 1.141 1.158 1.163 1.168 1.173由表1 可知，八字门滑坡在库水位以1m/d 的速度上升工况下，稳定性系数随库水位的上升不断增大，有两个原因，一是由于上升过程中滑坡的下滑段不断被淹没，而造成下滑力的减小；二是由于在库水上升过程中滑坡体内地下水位形成较大的反翘，滑体受到库水的“倒灌”作用的影响增大了抗滑力。八字门滑坡在库水位以3m/d 的速度下降的工况下，稳定性系数随库水位的下降不断减小，这是因为在库水下降的过程中不仅由于下滑段不断地出露，下滑力逐渐增加，而且滑体受到较大的动水压力作用。

由以上八字门滑坡在库水位上升和下降阶段不同的变化规律，可确定滑坡仍处于稳定状态。

3 结语

通过计算结果分析得到，在库水位上升过程中，滑坡下滑段逐渐被淹没，滑坡下滑力不断减小，稳定性系数Fs 随库水上升而略有增加；随着水位下降，滑体内地下水相对库水位逐渐形成较高的水头差从而产生较大的动水压力，滑坡稳定性系数Fs 随库水下降而减小。目前，八字门滑坡在库水位变动作用的影响下较稳定，但在后期的研究工作中还需要考虑降雨对滑坡稳定性的影响。

参考文献：

[1] 杨强，叶振南，高幼龙. 库水波动条件下滑坡体消落带响应关系研究[J]. 灾害学，2014，29（2）：29-320.

[2] 曾刚. 库水升降作用下水库库岸滑坡稳定性分析[J]. 三峡大学学报（自然科学版），2011，33（4）：15-18.

[3] 鲁涛. 三峡库首区某滑坡变形特征及影响因素分析[J]. 水电能源科学，2011，29（8）：106-108.