Eu tive um problema semelhante (o GDM3 mostra apenas a sessão do Xorg) na configuração de monitor duplo. Com apenas um monitor conectado, a sessão de Wayland estava presente. Do syslog parece que o GDM falha ao iniciar no Wayland quando não há um monitor definido como primário e retorna ao X.
A solução foi configurar um layout de exibição na sessão X e, em seguida, copiar um arquivo de configuração do monitor do diretório home para o diretório de configuração do GDM:
sudo cp ~/.config/monitors.xml /var/lib/gdm3/.config/
sudo chown gdm:gdm /var/lib/gdm3/.config/monitors.xml