【中国地大武汉 胡新丽 JRMGE】水库区多滑面滑坡:发生特征及地貌地质控制因素

J. Wang, X. Hu, N. Li, et al., Landslides with multi-slip surfaces in reservoir areas: Occurrence and geomorphic and geological controls, Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering.

https://doi.org/10.1016/j.jrmge.2025.10.028

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摘要

研究背景与意义

水库运行条件下（蓄水、消落以及降雨等外部扰动）滑坡易发生变形与复活。多滑面滑坡的突出特点是：滑体可能在不同深度、不同滑动带上出现长期的分层位移，变形持续多年到数十年，且各子滑体活动性不同，具有更强的不确定性与隐蔽性；若工程治理仅针对单一主滑面，可能无法识别深部滑动面，从而带来失效风险与额外经济成本。本研究围绕多滑面滑坡的类型、空间聚集规律、控制因素排序以及长期地质时间尺度的演化背景展开，以便为库区该类滑坡的识别与风险理解提供系统依据。

研究方法

研究首先在三峡库区范围内开展多滑面滑坡识别与编目，最终建立包含83处多滑面滑坡的清单，并据滑体物质组成与滑动面发育位置将其划分为D-MSSLs与C-MSSLs两类。随后对多滑面滑坡的空间分布进行核密度分析，并据分布特征将库区划分为三个分区：江津—忠县（JJ–ZX）、万州—巫山（WZ–WS）与巴东—秭归（BD–ZG）。在控制因素分析方面，研究采用信息增益（information gain, IG）对多种滑坡控制因子进行重要性排序，并引入增强因子（enhancement factor）评价不同类别因子对多滑面滑坡易发性的贡献程度；同时提取沿长江干流5 km宽的带状剖面（swath profile），将滑坡分布与地形起伏、河流下切、地层与构造等区域要素进行对比。最后，研究结合地质年代学资料与既有测年结果，将多滑面滑坡的形成与多期活动置于新构造抬升、河谷演化及古气候变化框架下进行时间序列分析。

研究结果

（1）

总体规模与空间聚集特征：研究在三峡库区共识别83处多滑面滑坡，平均体积约为1100×10⁴ m³；最小体积约21×10⁴ m³，最大体积超过10,000×10⁴ m³，跨越约三个数量级；按常用体积分类，90%以上属于大型或特大型滑坡。多滑面滑坡在空间上呈明显聚集，主要分布于长江干流两岸岸坡，并在大型褶皱核部附近更为集中；东部相较西部密度更高、规模更大。基于分区统计，JJ–ZX段集中9处（10.9%），WZ–WS段集中45处（54.2%），BD–ZG段集中29处（34.9%），其中JJ–ZX段滑坡分布相对分散且平均体积约200×10⁴ m³，明显小于其他分区（Fig. 4）。

（2）类型划分与结构特征差异：D-MSSLs共51处，通常表现为多期块体滑动与堆积在垂向上的叠置结构，多数仅发育两条滑动面：在51处中仅2处出现三条滑动面，其余49处为两条滑动面；其体积一般为10×10⁴–200×10⁴ m³，垂直落差约50–350 m，平均滑体厚度约15–70 m。以白水河滑坡为例，钻孔揭示上部砾质土层与下部碎裂土层之间存在厚度约3–6 m的黏土夹层，上滑动面可发育于黏土层内；同时可在更深部识别到具剪擦痕迹的下滑动面，库水与降雨可触发不同深度的位移并呈不同速率。研究指出子滑坡往往更活跃，蠕变速率可由毫米级到数米/年不等，持续时间可达多年到数十年。C-MSSLs共32处，其上部为松散堆积体、下部为相对完整或软弱破碎的岩体，上滑动面多位于堆积体—基岩界面，而一条或多条下滑动面可发育于软弱或破碎岩层中；在C-MSSLs中，70%以上存在3条或更多滑动面，泥岩、炭质页岩等弱夹层常作为主要滑动带物质，且其平均体积与厚度整体大于D-MSSLs，二者均偏好出现于**15°–25°**坡度范围。

（3）典型案例揭示的分层变形与工程影响：马家沟滑坡体现了C-MSSLs的典型复杂性。三峡水库蓄水后滑坡变形明显，2007年安装了16根抗滑桩，但早期调查未识别深部滑动面，随后桩后出现裂缝并暴露出治理失效风险；2012年进一步开展更全面的地下勘查与监测并设置两根试验桩，开挖揭示了多条潜在滑动带，测斜监测在不同深度出现位移突跳，从而精确识别出三条滑动面：上滑动面位于堆积体—基岩界面，中部滑动面位于泥岩夹层内，下滑动面位于破碎泥岩层中（Fig. 6）。

（4）控制因素贡献排序与关键阈值特征：信息增益排序结果表明，距河流距离是影响多滑面滑坡发生的主导因子，D-MSSLs中56%、C-MSSLs中76%分布在距河流1 km以内；同时有62处滑坡的坡脚位于库水水位以下，强调了河流下切与库水涨落对多滑面滑坡发生的显著作用。岩性的重要性排名第二，多滑面滑坡更倾向于出现在含弱岩层的基岩中；坡向、坡度、局部起伏度以及距断层距离的总体影响表现为中等或较弱（Fig. 7）。

（5）地质时间尺度演化与活动阶段性：多滑面滑坡在时间上呈现明显聚集特征，库区最早记录可追溯至约420 ka B.P.；多期运动主要发生在温暖湿润的间冰期。研究指出，多滑面滑坡活动常滞后于断层活动阶段，并在过去约180 ka随岩体抬升速率增强而趋于加强；河谷地貌与阶地发育反映了持续河流下切与构造快速抬升—稳定交替过程，体现了构造、气候与河流过程的耦合作用。以Outang滑坡为例，其至少经历了4次滑动与堆积事件，测年约为130、105、68、49 ka B.P.，对应特定间冰期阶段（Fig. 12）。

Fig. 1: ( a) 单滑面滑坡和 (b, c) 不同类型的 MSSL 的示意图。

Fig. 3: 易滑坡地层、滑移带物质和滑移面证据：（a，b）侏罗纪地层和三叠纪巴东组的砂岩和泥岩互层；（c）TGRA 中广泛发育的泥岩剪切带；（d，e）粘土和碳质页岩中的滑移面露头；以及（f）地下位移的跳跃表明舒平滑坡中存在两个滑移面。

Fig. 4: TGRA中 MSSL 的总体分布模式：（a）MSSL 的大小和空间分布，以及核密度估计；（b）长江干流沿线 MSSL 的核密度；（c-f）三个子区域中 MSSL 的体积、垂直落差、平均厚度和坡度的统计数据。

Fig. 5: 白水河滑坡的形态和结构特征：（a）滑坡的航拍照片；（b）滑坡的地质剖面图；（c）粘土夹层，插图显示碳化的植物残骸；（d）可见剪切划痕的滑坡体；（e）QZK1 倾斜仪记录的地下位移。

Fig. 6: 马家沟滑坡的形态和结构特征：（a）滑坡的航拍照片；（b、c）防滑桩与土壤分离表明滑坡控制工作失败；（d）滑坡的地质剖面；（e）通过开挖暴露的三个滑动面；（f）倾斜仪测得的地下位移表明沿三个滑动面的分层运动。

Fig. 8: 区域地质和地貌条件对 MSSL 的影响。(a–e) 高程、坡度、局部地形、MSSL 密度和岩组的剖面图。横坐标中的缩写表示县；(f) 不同岩组中的 MSSL 数量；(g–l) 三个子区域中山坡、滑坡和 MSSL 的地质单元和坡度分布（RO 表示相对发生率，即特定地层和坡段内 MSSL 频率与总滑坡频率的比值）。

Fig. 10: 三个子区域中，按（a）地质单元和（b）坡度区间划分的 MSSL 增强因子。

Fig. 14: TGRA中常见连续滑动过程的概念模型：（a，b）初始滑坡形成和由于间歇性构造抬升、河流下切和古气候变化相互作用而发生的连续滑动事件；以及（c）多阶段大规模运动的连续滑动模式。

研究结论

研究在三峡库区识别了83处多滑面滑坡，指出其以大型、特大型滑坡为主，沿江岸坡呈明显聚集分布，并常与主要褶皱核部附近的地质构造位置相关。多滑面滑坡可分为多滑面堆积滑坡与多滑面复合滑坡两类：前者体现多期堆积体垂向叠置与双滑面结构占主导，后者常发育三条及以上滑动面且弱夹层控制显著，滑动面隐蔽性更强、治理风险更高。定量控制因素分析表明，距河流距离与岩性对多滑面滑坡发生的影响最为关键，库水波动与河流下切共同塑造其高易发性；而部分地形因子与距断层距离的影响相对较弱。时间演化结果显示，多滑面滑坡在地质时间尺度上呈间冰期主导的阶段性活动特征，并在近约180 ka内与区域抬升加速共同增强；其形成与演化是中更新世以来阶段性构造抬升、河流下切及古气候变化耦合作用下多期块体运动与堆积叠置的结果。

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