An analysis on the destruction mode of Wuxia scissors peak down the shore slope in the Three-Gorges Reservoir area
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摘要: 剪刀峰岸坡位于三峡库区巫山县巫峡左岸，全长2.1 km。受北侧神女峰箱状背斜及南侧神女溪—官渡口向斜影响，岸坡为陡倾顺层岩质岸坡。岸坡坡度45°～89°，整体为陡坡与的陡崖复合地貌；岸坡出露的第四系地层主要为崩坡积碎块石土，出露的基岩含三叠系大冶组三段、四段及嘉陵江组一段至四段地层，地层多元化；岩组类别主要为大冶组及嘉陵江组碳酸盐溶岩组成的坚硬岩组及嘉陵江组二段岩溶角砾岩组成的较软岩组；岩体结构从极薄层至巨厚层状，岸坡地形、地层、岩组及结构复杂。岸坡上游至下游，2.1 km范围内，坡体结构变化大，岸坡变形破坏特征差异大，成因机制及破坏模差异大。根据岸坡不同的地质条件及特征，划分为6个大段、6个亚段。研究从岸坡宏观变形、破坏特征出发，将岸坡目前的变形、破坏总结为“构造切割及卸荷”“局部压裂、滑移”“地表溶蚀”“消落区岩体劣化”四个方面，并从岸坡成因机制上分析了各段的破坏模式。此外，本次研究还分析了库水位以上岸坡及库水位消落区的岩体劣化特征，从岩体劣化的角度提出了沿层面渐进式松脱滑移、沿软弱夹层溃屈滑移、沿“X型”节理滑移、沿层面倾倒溃屈四种岩体劣化及破坏类型。Abstract: Scissors peak bank slope is located in the left bank of Wushan gorge in the Three Gorges Reservoir area, with a total length of 2.1 km. Influenced by Shennv peak box anticline in the north and Shennv Xi-Guandukou syncline in the south, the bank slope is steeply sloping bedding rock bank slope. The slope of the bank is 45°～89°, and the whole is a composite landform of steep slope and steep cliff.The quaternary strata exposed on the bank slope are mainly cluvial gravel soil, and the exposed bedrock contains the strata of the 3rd and 4th members of the Triassic daye formation and the 1st to 4th members of the Jialingjiang formation. The strata are diversified.The rock groups are mainly hard rock group composed of carbonate lute of Daye formation and Jialingjiang formation and soft rock group composed of karst breccia of the second member of Jialingjiang formation. The rock mass structure ranges from very thin layer to very thick layer, and the slope topography, stratum, rock group and structure are complex. Within a range of 2.1 km from upstream to downstream of the bank slope, the slope structure changes greatly, the deformation and failure characteristics of the bank slope vary greatly, and the formation mechanism and failure modes differ greatly. According to the different geological conditions and characteristics of the slope, it can be divided into 6 large sections and 6 sub-sections.Based on the characteristics of the macroscopic deformation and failure of the bank slope, the current deformation and failure of the bank slope are summarized into four aspects: "structural cutting and unloading", "local fracturing, sliding", "surface dissolution", and "rock mass deterioration in the subsidence zone", and the failure modes of each section are analyzed from the perspective of the formation mechanism of the bank slope. In addition, this study also analyzed the deterioration characteristics of rock mass in the bank slope above the reservoir water level and the reservoir water level fluctuation area, and proposed four types of rock mass deterioration and failure types from the perspective of rock mass deterioration: progressive release slip along the plane, collapse slip along the weak interlayer, X-type joint slip, and toppling collapse along the plane.
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0. 前言
老滑坡是斜坡长期变形稳定后的产物，通常处于稳定状态，但不排除在其他外部因素诱发下复活[1-2]。老滑坡的复活多是受降雨、地震、河流侵蚀、冰雪冻融、人类工程活动引起，目前尤为常见。陇海铁路沿线、川藏公路沿线、关中天水盆地以及舟曲县均存在多处老滑坡，这些老滑坡的活动迹象一直是工程建设关注的主要问题[2-8]。
舟曲县位于甘肃省南部，处于中国西藏高原隆起的东北缘，属西秦岭南部构造带。舟曲县因其特殊的地形、岩性和地质构造，是长江中上游著名的滑坡易发区域。由于气候多变、地震频繁、山体脆弱等因素，滑坡和泥石流多发。它也是甘肃省乃至全国地质灾害最严重的地区之一。据1993年调查统计，舟曲县发生山体滑坡100多起，其中灾害性山体滑坡超过30处[9]。区内曾经发生多起老滑坡复活事件，例如，舟曲县峰迭乡水泉沟西南滑坡受2010年泥石流影响，局部发生变形，滑坡前缘受到降雨冲刷，具有一定危险性[10]。舟曲南桥滑坡，属碎屑流滑坡，近二十年来有活动迹象，受降雨和地震影响，有蠕动变形特征[11]。舟曲锁儿头滑坡一直在发生变形，受降雨影响活动性明显，目前的已对该滑坡进行了长期监测，监测显示滑坡位移与降雨量呈增长趋势[12]。舟曲泄流坡滑在2008年汶川地震后开始活跃，该滑坡属顺层页岩滑坡，缓慢蠕动变形，近年来受到降雨的影响，有复活趋势[13]。舟曲南峪江顶崖滑坡在长期的降雨影响下，以及河流侵蚀坡脚，经过持续的活动变形，在2018年7月12日发生复活[1]。以上滑坡均受到了2008汶川地震影响，导致该地区脆弱的地质环境急剧恶化，加剧了地层结构的破坏，增加了松散的岩屑和沉积物。县城老滑坡所在坡体有变形产生，随后一些滑坡发生复活，尤其是降雨季节滑坡的稳定性问题显得尤为重要。
北京时间2019年7月19日晚18时，垭豁口滑坡复活，约3.92 × 106 m3滑体顺坡而下，堵塞河道，造成河水位上升，交通中断。这次滑坡只是局部以流滑形式产出，整体还处于变形阶段。该滑坡的关键问题在于：(1)它的复活原因；(2)特殊的动力学机制；(3)特殊的地貌和地层特征。鉴于此，本文主要报道2019年7月垭豁口滑坡事件的发生原因，并探讨滑坡的形成机制，以期为工程应急处置和具体工程防治提供借鉴。
1. 地质环境特征
垭豁口滑坡区位于甘肃省舟曲县境内，舟曲县属于构造侵蚀地貌，山高谷深，沟壑纵横，该区的地质特征和岩性单元主要受构造活动和地震活动影响较大。舟曲县历史上常发生强烈地震，历史记录中曾发生过16次Ms≥7.0级的地震。垭豁口滑坡位于在两条走滑断层之间，研究区内的两条走滑断层分别呈近东西向和北东向（图1）。舟曲县年平均降雨量为435.8 mm，汛期6—9月降雨量通常高于平均值。汛期时最大日降水量63.3 mm，最大小时降水量47.0 mm。
研究区可见地层为下石炭统板岩、中—上石炭统灰岩、泥盆系千枚岩板岩和第四系冲洪积物。垭豁口滑坡周边基岩主要为下石炭纪的泥质板岩。这类岩体风化严重，易于形成黏土质风化层，并且遇水时膨胀，抗剪性能极差。滑坡前缘为岷江，由南向北流动。滑坡周边、坡脚处以及滑坡对岸有部分建筑物（图1）。研究区内坡体破碎，结构松散，斜坡较陡。总体而言舟曲县地质环境脆弱，水土流失较为严重。地层一直遭受断层活动、历史强震、降雨以及人类工程活动的影响。因此，舟曲县是甘肃乃至全国地质灾害发育的地区。
垭豁口滑坡1989年首次发生时，形成了堰塞湖，造成过严重灾害。本次通过遥感解译，并结合野外详细勘察，查明了原始滑坡以及新复活滑坡的边界。图2为摄于2019年6月30日的垭豁口老滑坡全景图。
2. 2019年复活的垭豁口滑坡
根据滑坡工程地质图（图1），处于休眠期的垭豁口滑坡前后缘海拔分别为1300 m和1960 m，滑坡东西长约1.3 km，滑坡覆盖面积约0.197 km2。而2019年复活后的垭豁口滑坡覆盖面积约0.33 km2。图3（a）和图3（b）分别为垭豁口滑坡2019年复活前后的遥感影像图，表1为垭豁口滑坡历史变形破坏事件统计。
表 1 垭豁口滑坡变形破坏事件统计Table 1. Approximate timeline of slope deformation and failure at the Yahuokou landslide时间轴 垭豁口滑坡活动特征 1989年 滑坡首次滑动，堵塞河道形成堰塞湖 2019-07-16 斜坡中部可见20 cm裂缝，并且该部位30 m的下部土方松动。 2019-07-17 在斜坡下部的路面上可见22 cm的裂缝 2019-07-18 道路塌陷，滑体向前移动约20 m，堆积宽度约30 m。 2019-07-19 滑坡再次发生。在中间部分，滑体向前推动45 m，宽度为50 m。一条300 m长的公路在滑坡的前缘被毁。滑坡体积约
3.92×106 m3，主体距岷江100 m。2019-07-20 滑体又向下推动了10 m，道路周围的农田都发生变形。 2019-07-21 安装了滑坡监测仪器(图3) 2019-08-09—12 滑坡仍在变形。滑坡体处于连续滑动状态，前缘变形区向岷江扩展。 2019-08-14—16 滑坡前缘和中部裂隙增大、变宽，隆起高度增大，偶有碎块落入河中。山体滑坡的松散堆积物坠入河中堵塞宽度约4～8.5 m，部分河道窄至4.8 m。河道上下游水位差约0.4 m，河床略有抬升。 ![]()
图 3 滑坡发生前后遥感影像图及工程地质剖面图Figure 3. Remote sensing images and profile of the Yahuokou landslide历经多日连续降雨后，2019年7月19日垭豁口滑坡发生复活，约3.92×106 m3滑体一滑而下，堆积坡脚堵塞河道，向坡前推移约45 m，300 m长的公路被滑坡摧毁。滑坡可见高陡后壁，滑动方向约为120°，坡体平均坡度30°，坡度较缓，滑体平均厚度约为20 m（图3）。坡脚堆积的滑体坠入岷江，滑坡前缘剪出口清晰可见，剪出口岩体为揉皱的灰质板岩，层理清晰，局部覆盖碎石土。滑坡下部开口宽度约400 m，中部较窄200 m。中部滑坡流滑区域狭长，前缘堆积体从平面图上看呈现出近似扇形堆积体。滑坡上部区域分为南北两块，见图3（b），此次滑坡发生主要来源于南部区域。
在2019年7月19日之前，滑坡就存在变形迹象。2019年7月16日至19日期间，滑坡上部可见明显裂隙，而在滑坡下部，路基也有鼓胀现象。在7月19日滑坡下滑后，第二天，上部滑体仍然有变形，滑体又向前推移了10 m，毁坏道路及农田。并且滑坡下部排水渠道也被破坏，部分滑体涌入河道，见图4（a）—图4（c）。
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图 4 2019.07.16—22日垭豁口滑坡变形的证据Figure 4. Field evidences and damages caused by the landslide reactivation in 16—22 July 2019垭豁口滑坡自复活后，变形持续发生，滑坡整体还有可能滑动，因此，对该滑坡进行详细的应急调查，清理了河道淤积滑体，并且通过钻探查明了滑坡地层，并在钻孔中布设了滑坡滑速监测仪，见图3（b）。
自7月至8月滑坡一直有活动迹象，监测数据显示（图5），自7月21至8月3日，滑坡上部块体滑速逐渐降低，并趋于稳定。但是，自7月21日至7月30日，滑坡中部和下部块体的滑速达到了0.9 m/h。
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图 5 滑坡位移及降雨监测数据Figure 5. Data of landslide displacement monitoring and regional rainfall8月9日至8月12日，滑坡又发生变形，坡体中下部小路已被冲毁。滑坡体处于蠕动状态，前缘变形区向岷江扩展（图6）。到8月14日至8月16日，滑体前缘南侧裂缝增大、逐渐拓宽，隆起高度增加，偶有碎屑流坠入河中。滑体松散堆积物逐渐坠入河中，堵塞部分河道，原先8～10 m宽的河道变窄至4.8 m。8月15日15时至8月16日7时，滑坡后缘产生1.6 cm裂隙。滑坡中部产生了1 m滑动，平均速度为0.1 m/h。而滑坡下部滑塌了1.83 m，平均速度为0.2 m/h，滑坡前缘向河流推进0.8 m。随后监测到滑体滑动速度有所下降，至8月16日午时后，滑体的滑速度下降到0.1 m/h以下。图5也说明了7月30日至8月14日之间，降雨确实对滑坡活动产生了一定的影响。
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图 6 2019.08.09—16日滑坡再次变形破坏的证据Figure 6. Field evidences and damages by the landslide reactivation in 9—16 August 2019滑坡前缘河床轻微隆起，河道上下游水位差约0.4 m。此时开展了第二轮应急抢救，使用挖掘机清理河道及道路滑坡堆积体。8月16日后，滑体中部滑速小范围内波动，滑坡仍处于蠕变阶段。值得庆幸的是，复活的滑坡只造成了部分经济损失，未造成人员伤亡。
3. 滑坡机理探讨
垭豁口滑坡属碎屑流，滑距较长，见图3（c）。滑坡基岩为反倾的碳质板岩，滑坡体主要为板岩碎屑以及部分黏土。钻孔揭示滑坡体岩性由上至下依次为：上层为碎石土和卵砾石，中部为灰黑色砾石及黏土，砾石多为板岩岩屑；下部为含水较高的风化灰色板岩。钻孔岩心可见，滑动面具有明显的擦痕，与水平向夹角8°～19°（图7），且滑动带平均厚度0.6 m，滑体上部较薄，下部逐渐增厚，上部滑动面深度在1.5～8.8 m，中部滑动带深度在15.8～16 m，而下部滑动带深度可达22.6～24 m。
滑坡探槽（图8）揭示该滑坡属缓慢流滑形式，滑带上的擦痕清晰顺直，相对较为光滑。上部滑体为松散的碎屑，下部滑体为软黏土（图8、图9），且滑带厚约0.6～1.0 m。
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图 9 2019垭豁口滑坡变形特征Figure 9. Field evidences and damages by the landslide reactivation in 2019垭豁口滑坡诱发因素有降雨、地震、人类工程活动、河流侵蚀和断层活动等。该区域内新构造运动非常活跃，区域断层水平滑动速率约1.3 ± 0.1 mm/a，垂向滑动速率约0.39 ± 0.04 mm/a[14]。由于该滑坡位于两条断层之间（图1），近30年来，在该区域附件震级大于Ms5.0的地震多有发生[7, 14-20]，地震及滑坡的活动性均受控于区域内的走向断层。
因此，该滑坡的活动性与活动断裂关系密切。根据此次滑坡的应急调查，以及滑速监测，初步判定滑坡复活的主要因素是降雨。强降雨冲刷坡面，连续降雨通过裂隙渗透至滑坡内部，导致滑带软化，抗剪强度急剧降低。降雨及滑速监测数据表明(图5)，在集中降雨日，滑坡上中下块体滑动速度呈波动状态，滑坡持续蠕变，且变形逐渐增加。河流对滑坡的侵蚀主要表现为前缘坡脚的侧向侵蚀和冲刷，削弱了滑坡前缘支撑。在滑坡体上修路建房，开挖或加载均对滑坡稳定性造成一定影响。
表1统计了垭豁口滑坡的变形发展历史，此次滑坡复活后，通过详细勘察，初步将滑坡的发生机制总结为（图10）：
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图 10 滑坡变形过程及发生机理示意图Figure 10. Schematic diagram of landslide event process and mechanism（1）滑坡发生的主要原因是滑体内部含水量过高，来不及排出，导致滑体发生塑性挤出和缓慢滑动。在滑坡上部(图3和图10)，北部块体首先发生滑动。随后，上部南侧块体受到牵引作用，逐渐滑动。上部块体先发生缓慢的塑性流动，在陡坡段滑速加剧。最终，滑坡上部整体滑塌，失稳。上部滑体堆积在中部平台地段，形成“滑移-加载效应”。因而在滑坡中部(图10)，受上部堆积体的加载和推挤作用。逐渐产生塑性流动，在中部滑体后缘形成拉槽。该滑坡的变形模式可概括为：蠕变-拉裂-流滑。最终，在滑坡体下部（图10），也以此方式复活。总之，滑坡的上、中、下三部分均以此方式传递应力，逐步被激活，缓慢滑入江中。同时，在蠕变和产生张拉裂缝的作用下，形成了三个相对独立的滑体。
（2）目前滑坡仍处于活跃期，威胁滑坡对岸居民安全（图11）。应急处置只是疏通河道，周边居民部分搬迁撤离。已经实施了滑坡的滑速监测，急需进一步开展具体的防治工程。
4. 结论
2019年7月19日，垭豁口滑坡复活，约3.92 × 106 m3滑体顺坡而下，堵塞河道，造成河道水位上升，交通中断。为查明滑坡的发生机制，判断滑坡后期的活动性，本文基于现场详细勘察、物探工程，以及滑坡监测等手段，探讨了滑坡的动力学过程，主要得到以下结论：
（1）滑带证据显示该滑坡属于流滑运动机制。滑坡的主要诱因是降雨，降水入渗至滑体内部，造成滑带含水率剧增，导致的塑性挤出和缓慢蠕动，最终发生流滑。滑坡发生过程可概括为：首先是上部滑体发生缓慢的塑性流动和滑移，滑坡上部总体滑塌，失稳。其次，上部滑体堆积在滑坡中部，然后对中部原始块体进行预加载和推压。中部块体开始变形，至中部块体后缘形成拉槽，发生塑性流动，失稳。最后，中部块体堆载至滑坡下部，又连带下部滑体复活，三部分滑体一起流入江中，上部块体和中部块体依次对其下部滑体造成堆载，即“滑移—加载效应”。总的变形过程为蠕变—拉裂—流滑。特殊之处在于，滑坡的上、中、下三部分均以这种方式传递应力，逐步被激活，同时形成了三块相对独立的滑体，缓慢地滑入江中。
（2）经过持续降雨后，2019年7月20日至8月16日，垭豁口滑坡历经初期的复活，只是局部以流滑形式产出，而整体仍然处于蠕变阶段，威胁着河对岸的居民。初步的应急处置措施已经实施，包括立警示牌，疏通河道，开展滑坡的监测，后期需要具体的工程防治措施以确保滑坡的稳定。
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图 6 岸坡局部鼓胀、压裂及岸坡早期滑痕
Figure 6. Local bulging, fracturing and early slippage of bank slope
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图 8 第一段岸坡上游断面溶蚀裂缝发育特征图
Figure 8. Dissolution fracture development characteristic map of upstream section of the first section of bank slope
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图 9 岸坡消落区岩体劣化特征图
Figure 9. Rock mass deterioration characteristic map of bank slope fluctuation zone
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图 17 沿软弱夹层滑移溃屈破坏机理图
Figure 17. Failure mechanism diagram of slip and collapse along weak interlayer
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图 18 剪刀峰—孔明碑一带工程地质剖面图
Figure 18. An engineering geological section in the area of Kong ming, scissor peak
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图 19 剪刀峰一带崩塌失稳模式及形成的三角面和V形沟
Figure 19. Collapse mode and V-shaped gully in the vicinity of scissor peak
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图 20 孔明碑一带顺向岸坡结构及沿层面倾倒溃层失稳模式
Figure 20. Structure and failure mode of consequent bank slope along Kong ming monument
表 1 岸坡分段及特征表
Table 1 Sectional characteristics of downstream bank slope
分段 航道里程编号 长度/m 主要分段
依据主要地质特征 第Ⅰ段 155 km+500 m～
155 km+600 m100 地形地貌、地层岩性、坡体结构及破坏模式 岸坡主要为大冶组4段及嘉陵江组一段中厚至厚层状灰岩，岸坡坡体相对较完整，破坏模式为表层岩体沿临空区域进行渐进式松脱-滑移破坏。 第Ⅱ段 Ⅱ-1段 155 km+265 m～
155 km+500 m235 地层岩性、坡体结构及破坏模式 岸坡主要为嘉陵江组一段中厚至厚层泥质灰岩，除消落带劣化严重外，其余坡体结构相对较完整，破坏模式为表层岩体沿临空区域崩塌-坠落。 Ⅱ-2段 155 km+086 m～
155 km+265 m179 地层岩性、坡体结构及破坏模式 该区域为轿顶峰1号斜坡区域，临江侧岸坡含嘉陵江组二段的岩溶角砾岩，此外主要岩体为薄至中厚层泥质灰岩，岸坡表层岩体劣化严重，局部呈碎裂状。岸坡除岩临空区域崩塌坠落外，后期局部区域还可能受软弱夹层及岩体劣化影响，出现滑移-溃屈破坏。 第Ⅲ段 154 km+783 m～
155 km+086 m303 地形地貌、地层岩性、坡体结构及破坏模式 该区域为轿顶峰2号斜坡区域，临江侧岸坡由嘉陵江组二段、三段地层组成，其中二段岩溶角砾岩呈连续分布，走向下游侧倾坡内。该段上游侧二段为薄至中厚层泥质灰岩及岩溶角砾岩，劣化较严重；下游为嘉陵江组薄至中厚层泥质灰岩及燧石灰岩，劣化相对上游较好。岸坡目前主要的变形破坏为临空区域以及浅表层的崩塌及滑移破坏后期局部区域还可能受软弱夹层及岩体劣化影响，出现滑移-溃屈破坏。 第Ⅳ段 154 km+527 m～
154 km+783 m256 地形地貌、地层岩性、坡体结构及破坏模式 临江面岸坡主要为嘉陵江组三段中厚至厚层燧石灰岩及泥质灰岩，后侧为嘉陵江组二段薄至中厚层泥质灰岩及岩溶角砾岩，但二段角砾岩发育在冲沟内侧至坡顶区域，对坡体整体稳定性影响小，岸坡主要的变形破坏为消落带区域的劣化以及上部局部区域的崩塌坠落。 第Ⅴ段 Ⅴ-1段 154 km+185 m～
154 km+527 m342 地形地貌、坡体结构及破坏模式 岸坡主要地层为嘉陵江组三段薄-中厚层泥质灰岩夹中厚层白云质灰岩，岸坡倾角变陡，主要发育的两组构造裂隙呈“X”型节理，岩体较破碎～较完整，前期差异劣化-崩塌形成了较多浅表层的凹岩腔。该区域岸坡主要变形为构造节理的切割及差异劣化后导致的浅表层崩塌。 Ⅴ-2段 153 km+885 m～
154 km+185 m300 地层岩性、坡体结构及破坏模式 临江面岸坡主要为嘉陵江组三段中厚层灰岩，局部夹中厚层白云质灰岩，岸坡倾角变陡，主要发育的两组构造裂隙呈“X”型节理，岩体相对较完整。该区域岸坡主要变形为构造节理的切割及差异劣化后导致的浅表层崩塌，下游侧边界受地形及构造切割影响易形成危岩发生滑移破坏。 第Ⅵ段 Ⅵ-1段 153 km+629 m～
153 km+885 m256 地形地貌、地层岩性、坡体结构及破坏模式 该段岸坡岩体主要为嘉陵江组三段中厚至厚层的灰岩夹中厚层状白云质灰岩，岩层层厚较厚，整体完整性较高，临江面岩体易发生卸荷，主要破坏模式为岩体卸荷、构造切割、差异劣化等导致岸坡浅表层局部发生崩塌坠落。 Ⅵ-2段 153 km+500 m～
153 km+629 m129 地层岩性、坡体结构及破坏模式 该段岸坡岩体主要为嘉陵江组三段厚层的灰岩，岩层层厚较厚，质地硬，整体完整性较高，临江面岩体卸荷程度高。该区段岩体近直立，局部呈反倾状，其可能出现倾倒式-溃屈破坏。 
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