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中图分类号:P 562 文献标识码:B
摘要:三峡库区州屏山滑坡位移机制,从滑坡内在地质物质结构、外在因素,以及在强降雨或水库在145~175 m运行驱逐作用下,物质特征有所改变引起滑坡变形。为保证滑坡体长期稳定性,建议进行适当防护措施和安全监测预报工作。
关键词:三峡库区; 滑坡; 位移机制; 安全监测
沿连续贯通的剪切面(带)下滑是滑坡主要表现形式之一。它是一种地质灾害,发生这种地质灾害的原因,包括滑坡的物质组成、结构特征、环境条件等综合因素。在分析滑坡体稳定状态时,必须撑握宏观地质界面(断面、节理、层理、破碎带、滑动面等)的构造特征。用地质分析、理论计算、安全监测等综合资料相结合,对滑坡变形机理,区分主次不同因素对滑坡体带来的重要影响。
1 滑坡基本特征
滑坡位于长江三峡水库库区,距大坝365 km,是水库蓄水后被搬迁之一的忠县县城所在地。该滑坡体前缘高程约210 m,后缘高程约270 m,EN向,宽150~210 m,面积约3.68×104m2,体积约21.6×104m3。滑坡厚度变化于4~15m范围内。
1.1 滑坡体的形态特征
从平面上看,滑坡内近似有三级平台。一级平台宽50~80 m,分布在前缘190~192 m高程,其台面建有大量高层建筑,二级平台台面宽15~20 m,高程约为215 m,为整体斜坡型;三级平台台面宽50~80 m,分布高程为240~250 m(见图1)。另外,各台面间的斜坡内,还存在较多的次级削台砍,一般小于5 m,高约 0.5~2.0 m。
2 主要工程地质特征
2.1 物质组成
滑坡体主要物质是由粉质粘土夹碎石、零星块石、碎块石夹粉质粘土组成,从前缘贯穿二级平台后缘。
2.2 物质结构特征
2.2.1 一元结构型
它是由后缘基岩风化后解体物质的碎石夹土单一构成,分布在滑坡体中部和后缘平台上。
2.2.2二元结构型
它具有一元结构型物质特征。分布上层为土夹碎石及零星块石,下层为碎石夹土。上层早期崩滑的碎块石,裸露地面,长期风化作用;下层为颗粒较粗,碎块石受风化营力软化作用,二元结构分布在滑坡体中部。
2.2.3 三元结构型
它具有一、二元结构型物质特征,三元结构型的物质是分布在滑坡底部的一层滑带土
3 宏观稳定性分析
上述滑坡是一个古滑坡,80年代滑坡地表产生明显变形,表现在滑坡沿滑带土发生缓慢位移,可见台坎和地表裂缝,部分民舍被拉裂,后期变形减弱。滑坡的变形除地层结构因素外,外力作用也是变形的触发因素。
3.1 地质结构对滑坡稳定影响
滑坡为一基岩顺向坡,产状走向40°~50°,倾向SE,倾角9°~13°,与地形坡向基本一致。基岩面上的物质特征为三元结构,受风化作用,抗剪强度降低,一元结构抗滑稳定性较差,二元结构抗滑稳定性较好;基岩面上存在一层滑带土,如果在外力作用下发生整体位移的话,很可能首先沿滑带土位移;反之,若滑带没有位移,也就不会造成整体滑坡。也就是说,滑带土是基岩抗剪强度最薄弱的环节,是关系到整体稳定的关键,因此,地质结构是影响滑坡体变形的主要内因之一。
3.2 降雨诱发滑坡机制
三峡地区雨季在每年5~9月(见图3),库区历史上出现滑坡相当一部分是在雨季特别是暴雨期发生。如新滩滑坡发生在2天降雨量280 mm的时候,鸡扒子滑坡等也都是在连续降雨后引起滑坡复活。在该滑坡物质组成及结构为块石、碎块石及土混合堆积层结构较松散,富水性强,在降雨初期,雨水被滑坡内物质吸收,降雨持续一个阶段时,在雨量达到100 mm以上,物质处于饱和或半饱和状态,这样就形成雨水渗入岩体,导致堆积物和土滑带的软化;粘土矿物的水化作用,导致粘着力降低,甚至消失。降雨使地下水位升高,滑面上的有效正应力降低,产生动静压力。在1981年7月暴雨量达245 mm,受暴雨作用影响,滑坡产生剧烈变形,地表局部出现宽大1.5~30 cm的裂缝。可见,降雨是导致滑坡变形、诱发地质灾害的重要外因。
3.3 库水位上升、下降对滑坡体的稳定性影响
三峡水库正常蓄水位175 m,壅高坝前水位最大达110余m,每年5月末水库降雨至防洪限制水位145 m。汛期6~9月间,水库一般维持在此低水位运行。每年10月份,水位逐步升至175 m运行,由此看来,水库水位上涨下落达30 m。在三峡水库达到正常蓄水位时,滑坡体前缘被淹没。库水位对滑坡稳定影响为:其一,前缘物质将长期受水软化、浸泡,极大减小前缘支撑力作用;其二,前缘在长期风化后被库水位浸泡,前缘局部会出现崩塌现象;其三,水库水位运行175 m时,滑坡内的孔隙水增多,内部水压力作用,滑坡体下滑力减小;当库水位下降到145 m时,下滑力增大;最后,水库蓄水后,还可能诱发地震发生,导致滑坡体的复活。
3.4 极限平衡分析
根据极限平衡原理分析该滑坡稳定性,是求解可能滑面的安全系数进行的。安全系数一般定义破坏面上的抗滑力与下滑力之比(见图4)。根据库伦定律,单位面积上抗剪强度:
τf=c+σtan,一点安全系数可写成:假定破坏面上各点的安全系数处处相等,则滑面安全系数可写成: Fs=τf/τ=(c+σtan)/τ (1)
Fs=CL+NtanT (2)
若将重量W分解为N和T,即N=Wcosθ, T=Wsinθ,则
Fs=CL+(Wcosθ)tanWsinθ (3)
在滑坡体处于稳定状态时,未受外力作用下, Fs>1,说明滑坡是安全的。在强降雨和库水位作用下,滑坡体受外部环境的作用,改变重量N和T变化,Fs=1处于临界状态,滑坡体处于变形发展动态,须改善滑坡的外部环境,为保证滑坡的稳定安全,使Fs大于1,须进行加固处理等方式,使滑坡达到新的平衡,保持稳定。
4 对滑坡防治措施与安全监测的建议
4.1 防治措施
保持对地表排水沟畅通,使雨水不能渗入滑体内,这样可以降低地下水活动,保持土体力学强度不受破坏;在滑坡中前部适当修建阻滑桩;前缘修建钢筋混凝土嵌入岩体中的灌注桩(墩)等;对不稳定状态的堆积体进行减载等支护措施;保持植被与前缘土壤完好。
4.2 安全监测
建立安全监测系统,目前国内外普遍采用深部位移监测,它是将铝合金套管埋设在钻孔内,穿过堆积层入基岩下3 m左右,用活动式倾斜仪每 0.5 m段测量一次,可得出不同高程水平位移和孔口累积位移,这种监测手段,在三峡库区新滩滑坡、黄腊石土坡以及链子岩危岩体等已进行观测10余年,并取得丰富保贵的资料。并结合大地变形、滑坡体地下水位和渗透变形、地面、地下裂缝及滑面位移自动化和全球定位测量系统(GPS),进行滑坡长期观测预报工作。结合地质分析,理论计算。这二者的结合,对滑坡从宏观到微观逐步认识,掌握滑坡量变变化,才有助于滑坡搬迁移民决策起到重要科学依据。
5 结语
分析上述滑坡主要变形因素的同时,建议各级政府将库岸稳定措施落实到位,对重大型滑坡,必须做好地质勘察和防治工程的前提下,要建立安全监测系统,对滑坡体在水库运行期进行安全预报工作,确保水库安全运行和滑坡区居民的安全生产与生活。
参考文献
[1] 张保军等. 从隔河岩库岸监测实践谈三峡库岸滑坡监测[J]. 中国三峡建设,2001,(9).
[2] 张喜发主编.岩土工程勘察与评价[M]. 长春:吉林科学技术出版社,1995.
(编辑:寇卫红 黄华)
收稿日期:2002-02
作者简介:陈采章,主要从事地质勘察方面的研究工作,工程师。
文章编号:1006-6349(2002)04-0034-02
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