巴东组斜坡的失稳滑动一直制约着区域工程建设及经济发展,受其困扰严重的地区是湖北西部、西南部包括秭归、巴东、宣恩、建始等地以及渝东的巫山、奉节、云阳等县市。研究表明,鄂西-渝东及三峡库区均是我国地质灾害极易发区,区内地质灾害具有分布广、发生频率高、灾度重、突发性强等特点。其中以三叠系中统巴东组地层岩组发育的滑坡为典型,典型滑坡有巴东的黄土坡滑坡、黄蜡石滑坡、赵树岭滑坡,巫山的二郎庙滑坡,奉节的白衣庵滑坡、猴子石滑坡和三马山滑坡等。三叠系中统巴东组因富含蒙脱石、伊利石等亲水性粘土矿物,具有显著的遇水膨胀、崩解特性,是行业内生产单位与研究部门重视的易滑地层之一。因此,巴东组滑坡的研究与防治历来受到特别关注,对深化认识和推动巴东组斜坡地质灾害防治具有十分重要的理论和实践意义。本文依托三峡库区二期、三期以及后续规划实施的地质灾害防治实例,基于其中典型的巴东组滑坡的基本特征,依据工程地质学理论确定巴东组滑坡形成与影响因子,运用统计方法对巴东组滑坡的影响因子作用效应进行量化分析,采用主成分分析识别滑坡发育的主控因素,从而提出巴东组滑坡基本类型划分的因子系统,并概化出巴东组滑坡的三种基本类型;其次,利用数值模拟手段,结合巴东组滑坡所在段的鄂西—渝东地区孕灾斜坡地质背景,研究巴东组滑坡的成坡过程,并针对成坡后的巴东组斜坡,从巴东组斜坡结构改造、斜坡岩体力学性质变化角度研究该类斜坡演化过程与变形机理;接着,研究巴东组滑坡的有效勘察方法与手段,对其中的滑坡变形调查与识别、滑带识别、综合物探勘察、强度参数选取以及稳定状态划分和识别这五个关键性问题进行了讨论和实例分析,提出切实可行且适用于巴东组滑坡的有效勘察方法,为巴东组滑坡变形稳定状态的正确识别提供有效的基础数据;随后,针对概化的巴东组滑坡基本类型,从理论角度结合滑坡演化阶段研究了巴东组滑坡最优防治时间、关键防治部位以及针对变形机理的防治手段和措施;基于此,结合两个典型巴东组滑坡实例,论证其现有防治工程的有效性,并分析其最优防治时间和关键防治部位(或因素),通过对比不同方案下坡体中应力调整状况、位移变化及其控制状况确定其适宜的防治措施;最后,提出针对巴东组滑坡基本类型的有效防治方案。通过分析和研究,主要获得了以下结论:(1)三叠系中统巴东组地层在渝东-鄂西地区呈条带状出露、分布极为广泛,对区域内斜坡的稳定具有控制性作用。巴东组滑坡以规模大、形成条件与成因机制复杂、蓄水及运行条件下变形严重、危害特别重大、防治难于决策,具有代表性、典型性而著称。(2)地形地貌中凹型坡面形态、25~30°的地形坡度、200m以上的相对高差,斜坡特征中泥灰岩型岩性组合、0~20°的岩层倾角、顺向坡斜坡结构,滑体特征中局部变形破坏的变形特点、岩土混合型的物质组成,滑带特征中发育层位为软弱夹层型的因子特征发育滑坡灾害程度最高;斜坡结构、岩层倾角、地形坡度、物质组成以及变形特点五个因子是巴东组滑坡形成的内部主控因子;外界扰动环境因素为降雨入渗的对巴东组滑坡影响程度最高。(3)研究表明,三峡库区巴东组滑坡基本类型有三种。第一种类型是具有泥灰岩、局部变形破坏、滑体岩土混合、沿软弱夹层变形的特点,又可以分为两个滑坡亚类,即缓倾角、顺向坡类型和陡倾角、逆向坡类型。第二种类型是具有泥岩+砂岩、缓慢蠕滑的特点,也可以分为两个滑坡亚类,即缓倾角、顺向坡、滑体岩土混合、沿层面变形的类型与陡倾角、逆向坡、土质滑体、沿土岩接触面变形的类型。第三种类型具有缓倾角、顺向坡、滑体岩土混合的特点,并兼具有泥灰岩、局部变形破坏、沿软弱夹层变形和泥岩+砂岩、缓慢蠕滑、沿层面变形的组合特性。本文所提出的巴东组滑坡基本类型可为巴东组滑坡识别和防治提供参考。(4)通过巴东组滑坡成坡过程数值模拟分析,发现两岸斜坡在河谷下切过程中产生了明显的“卸荷回弹”现象。这种卸荷回弹变形的范围主要集中在当时河床高程以上的斜坡坡体内。随着河谷下切,这一回弹变形区逐渐向深部扩展。对于结构为逆向坡的斜坡,模拟表明上覆巴东组第三段泥灰岩地层由于下伏地层的自身压缩变形而获得了更多的下座空间,加剧了重力作用变形,在地层接触面处位移最大;对于结构为顺向坡的斜坡,模拟表明上覆巴东组第三段泥灰岩地层岩体顺着层面发生滑动,下伏泥岩+砂岩地层则发生向临空面的整体蠕滑变形特征。(5)巴东组滑坡第一种类型变形演化机理是:在外部风化和雨水淋滤作用下,遇水易软化,风干易碎的泥灰岩裂隙大量发育,加剧了岩体与外界的水分和空气交换,使得坡体在较大范围内以相互接近的程度同时受到风化,坡体发生强烈的结构松动而进入强变形阶段,不断发展直至最终整体结构崩溃、解体,迅速下错形成混杂堆积体;巴东组滑坡第二种类型变形演化机理是:在物理风化作用下,一方面由于坡体中的泥岩岩石的颗粒发生一定的差异性变化,如粒度降低、孔隙增多、孔隙尺寸减小;另一方面由于在泥岩与砂岩互层结构中,泥岩和砂岩两种物质在粒度、孔隙尺寸等方面差异明显,导致在其接触面处易发生错动变形。这两方面使得岩体整体性不断降低,滑坡稳定性日益恶化,表现出“蠕变”的变形特点,不断发展直至最终破坏;巴东组滑坡第三种类型除了兼具有第一种类型和第二种类型的变形演化特征外,还表现出了利用滑坡变形破坏的组合效应。(6)巴东组滑坡勘察需要解决的关键问题是识别滑坡的要素,特别是滑带及其发育状况。对于发育在巴东组泥灰岩地层的滑坡坡段,泥化软弱夹层是滑带极易发育层位;而对于发育在巴东组泥岩+砂岩组合地层的滑坡坡段,层面和土岩接触面是滑带极易发育层位。(7)从宏观的角度提出巴东组滑坡的勘察方法和顺序:工程地质测绘—物探—坑槽探—钻探,这一套勘察方法能够有效地确定巴东组滑坡边界、物质组成、地下水埋深分布以及滑带的分布埋深等信息;提出从微观角度掌握巴东组滑坡滑带土岩性、微观结构特征、颗粒成分、矿物成分与物理力学特性;提出综合采用浅层地震法+高密度电阻率法+声波测井法的物探方法勘察巴东组滑坡;提出利用地下水分布层位特征辅助识别滑带的方法;提出巴东组滑坡滑带土强度参数选取方法;论文从物质、结构以及变形特征三个方面提出了巴东组滑坡的稳定状态识别指标:岩体崩解裂化程度、风化程度、节理裂隙、声发射、变形特点、变形速率,并且给出了利用不同指标判识滑坡稳定状态的判据。(8)对于缓倾角顺向斜坡结构的巴东组滑坡,有效的防治方法组合为:地表截排水工程+监测工程+抗滑桩支挡+削坡减载工程+钢筋混凝土格构锚护坡+护坡前缘防冲挡墙。而对于逆向坡结构的巴东组滑坡,有效的防治方法组合为:排水工程(地表截排水+地下排水)+监测工程,同时根据具体情况选用抗滑桩支挡和削坡减载工程。(9)考虑到巴东组地层的复杂性,应分别从防治方案和稳定效果两个方面按照层次分析原则对巴东组滑坡防治效果进行评价。该研究成果对区域性滑坡防治具有重要理论指导意义。