水库区多滑面滑坡的发生规律与地貌地质控制机制研究

《Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering》：Landslides with multi-slip surfaces in reservoir areas: Occurrence and geomorphic and geological controls

本文针对水库区多滑面滑坡(MSSLs)形成机制复杂、分布规律不清等难题，以三峡库区为研究区，通过系统调查建立了83处MSSLs详实数据库，揭示了其受河流侵蚀、地质构造与软弱地层控制的集群分布特征，提出了多期次演化的概念模型，为MSSLs早期识别与灾害防控提供了重要科学依据。

　　

在全球水电工程快速发展的背景下，水库岸坡稳定性问题日益凸显，其中多滑面滑坡(Multi-slip surface landslides, MSSLs)因具有多个滑动面、形成机制复杂等特点，给灾害预测和防治带来巨大挑战。与传统单一滑面的滑坡不同，MSSLs的滑动体之间存在相互作用，常呈现分层位移特征，在库水波动、降雨等外界因素触发下，可能发生局部或整体失稳，甚至转化为高速滑坡，对基础设施和人民生命财产安全构成严重威胁。然而，目前对MSSLs的区域分布规律、控制因素及演化过程仍缺乏系统认识，制约了有效防控策略的制定。

针对这一难题，中国地质大学（武汉）工程学院的研究团队以地质灾害频发的三峡库区(Three Gorges reservoir area, TGRA)为天然试验场，基于过去二十年的地质调查、监测数据和实验分析，建立了包含83处MSSLs的详细清单，系统揭示了其空间分布规律、形成机制及地貌地质控制因素。该研究近期发表在《Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering》上，为水库区滑坡风险管理和灾害防控提供了重要科学依据。

研究人员综合运用地质调查、遥感解译、钻探、物探及地下位移监测等多种技术手段，结合GIS空间分析与统计方法（如信息增益、增强因子、条带剖面分析），对MSSLs的发育特征及控制因素进行了定量评估。研究重点关注了地形（高程、坡度、坡向、局部起伏）、岩性组合、斜坡结构、距河流距离、距断层距离等滑坡条件因子(landslide conditioning factors, LCFs)，并通过地质年代学数据分析了MSSLs的时空演化过程。

研究结果揭示了MSSLs在三峡库区的不均匀分布规律。空间上，MSSLs沿长江干流岸坡密集分布，尤其集中在褶皱核部附近，并可根据分布模式将库区划分为江津-忠县(JJ-ZX)、万州-巫山(WZ-WS)和巴东-秭归(BD-ZG)三个亚区。MSSLs总体积平均达1100×10⁴m³，90%以上属大型或特大型滑坡，且东部亚区的滑坡密度和规模显著大于西部。

根据物质组成和滑面配置特征，MSSLs被划分为两类：堆积层多滑面滑坡(Deposit landslides with multiple slip surfaces, D-MSSLs)和复合型多滑面滑坡(Composite landslides with multiple slip surfaces, C-MSSLs)。D-MSSLs（51处）的滑面发育在松散堆积层内，最深滑面位于堆积层-基岩界面，如白水河滑坡；C-MSSLs（32处）的滑面既存在于堆积层-基岩界面，也发育于下伏软弱岩层内，如马家沟滑坡，常具三层以上滑面。

影响因素分析表明：距河流距离是控制MSSLs发生的最主导因子，56%的D-MSSLs和76%的C-MSSLs分布在距河流1公里范围内。岩性位居第二，MSSLs显著偏好于含软弱夹层的特定层位（如T₂b和J₂s）和15°–25°的坡度区间。斜坡结构亦为重要因素，C-MSSLs仅发育在顺向坡中。而地形、坡向、局部起伏及距断层距离的影响相对较弱。

时空演化分析揭示：MSSLs多为中更新世以来阶段性构造抬升、河流下切和古气候变化的产物。其多期活动与间冰期暖湿气候对应，滑坡剪出口高程与河流阶地具有良好对应关系，表明显生代以来构造-气候-河流的耦合作用控制了多期次滑坡活动与复合堆积体的形成。

基于大量地貌遗迹和形成机制分析，研究提出了四种常见的多期滑动模式：沿先存滑面再次滑动、在前期堆积体内发育新滑面、滑坡后缘新增滑动以及深部软弱岩层中形成新滑面。实际MSSLs常为多种模式的组合。

结论与讨论部分强调：MSSLs的形成受河流下切、岩性和斜坡结构等内在因素的控制，而构造活动、气候波动和河流地貌过程的阶段性耦合则决定了其时空演化格局。三峡库区东、西亚区不同的地质构造背景和地貌演化阶段，导致了MSSLs类型和发育特征的显著空间分异。水库蓄水运行和降雨等外部触发因素，通过改变孔隙水压力和岩土体力学性质，复活了地质历史时期形成的复合堆积体，导致沿不同滑面的分层位移。该研究系统阐明了MSSLs的发育规律和控制机制，提出的概念模型和分布模式对MSSLs活跃区的早期识别、灾害防治具有重要指导意义，研究成果亦可为其他地质背景下的类似滑坡研究提供借鉴。