袁立為 劉勇 田巍
摘 要:隨著三峽水利工程的順利實施,庫區(qū)水環(huán)境地質(zhì)條件變化以及人類工程活動的加劇,致使庫區(qū)內(nèi)滑坡等地質(zhì)災害頻發(fā),對三峽工程和庫區(qū)人民生命財產(chǎn)安全造成威脅,通過對三峽庫區(qū)湖北秭歸縣墨槽滑坡的特征與影響因素的調(diào)查與研究,有利于后期治理工程的設計與施工開展。
關鍵詞:滑坡;特征;影響因素
一、滑坡規(guī)模與地形地貌
(一)滑坡規(guī)模
墨槽滑坡平面呈“長舌”狀分布,滑坡體發(fā)育高程128~235m,主滑方向329°,滑坡縱長314m,寬80~160m,面積4.04×104m2,滑體厚4.10~21.60m,平均厚約12.86m,滑體方量約52.0×104m3。屬中型土質(zhì)滑坡。
(二)滑坡地形地貌
滑坡區(qū)地勢南東高北西低,微地貌上滑坡兩側(cè)邊界為剝蝕殘丘,滑坡中部人工切坡形成兩級寬約4~8m的平臺,為新、老334省道。滑坡后緣多為陡坎地形,可見陡坎組成的圈椅狀地形,陡坎高約4~6m,滑坡前緣為滑坡鼓丘?;聟^(qū)地形坡度變化較大,滑坡后緣至中部老334省道一段地形坡度約25°,中部至前緣坡度相對變緩,約為15°。(如圖1)
二、滑坡空間形態(tài)
(一)滑坡周界特征
墨槽滑坡周界主要依據(jù)變形特征、微地貌及地層巖性差異綜合確定。
滑坡后緣位于高程235m一帶,微地貌上多為陡坎地形,陡坎沿40°方向展布,陡坎高約4~6m,可見其組成的圈椅狀地形,系滑移形成的后緣及側(cè)壁陡坎,陡坎高約4~6m。
滑坡右側(cè)邊界較為清晰明顯,微地貌上主要以陡坎為界,陡坎基巖裸露,滑坡外側(cè)出露巖性為溶崩角礫巖夾白云質(zhì)灰?guī)r等。內(nèi)側(cè)為第四系松散的滑坡堆積物,巖性為粉質(zhì)粘土夾碎石或碎塊石土。
滑坡左側(cè)邊界主要以微地貌及變形特征界定。微地貌上,滑坡中下部有構造剝蝕殘丘M2點控制,殘丘北東側(cè)有一微型凹溝,溝寬1~2m,深約1.5m;中部老334省道路面變形、地面裂縫控制了滑坡的左側(cè)邊界。
滑坡前緣位于童莊河河水面以下,高程為128m左右??辈槠陂g經(jīng)調(diào)查訪問,滑坡前緣涉水一帶小型坍滑時有發(fā)生,后又被復墾為農(nóng)田??辈槠陂g童莊河水位高程在150~160m之間,滑坡前緣受水位變動的影響,發(fā)育兩處小規(guī)模坍滑。
(二)滑面形態(tài)
根據(jù)滑坡殘體周界及勘探揭露的滑坡物質(zhì)結構特征分析,墨槽滑坡為土質(zhì)滑坡,滑面主要沿坡體中巖土接觸帶發(fā)育。后緣至ZK2號孔一帶,滑面坡度在30°左右;以ZK2號孔至前緣一帶,滑面坡度約10°;滑面總體表現(xiàn)為折線型,總體坡度約為20°,在橫剖面上,滑面呈向下凹的弧線型。
(三)滑坡空間形態(tài)特征
墨槽滑坡為一土質(zhì)滑坡,形體特征明顯,邊界較為清晰。平面上滑坡呈不規(guī)則長舌狀,而在縱向剖面上則表現(xiàn)為前緩后陡。后緣至ZK2一帶,地形坡度在25°左右,ZK2至滑坡前緣150m高程一帶,地形坡度為15°,中部有兩級臺階,為人工切坡修路所致,分別為新、老334省道,平臺寬度4~8m。平臺前方多為陡坎,陡坎高度3~6m,陡坎坡度35~50°,滑坡整體縱向平均坡度約20°?;轮星安吭跈M向上總體表現(xiàn)為起伏不平,但坡度變化不大,坡度5~10°,滑坡兩邊界處多以沖溝或陡坎接觸,陡坎一般高3~5m??傮w表現(xiàn)為南東高北西低。
三、滑坡物質(zhì)組成及結構特征
(一)滑體物質(zhì)組成及結構特征
根據(jù)地面測繪,墨槽滑坡滑體物質(zhì)主要由粉質(zhì)粘土夾(含)碎石、碎石土及碎塊石土組成。粉質(zhì)粘土(含)碎石:多為灰黃色,稍濕,呈可~硬塑狀,碎石含量10~15%,碎石成分主要白云質(zhì)灰?guī)r、溶崩角礫巖、泥巖、粉砂巖、砂巖等,大小在1~5cm居多,棱角~次棱角狀;土石比8:2~7:3,結構較松散,地形上形成陡坡或階狀迭坎地形,碎塊石直徑一般為1~5cm,最大可達1.0m,碎塊石成分混雜,以灰白~灰黃色白云質(zhì)灰?guī)r及溶崩角礫巖為主,偶見有砂巖、粉砂質(zhì)泥巖等。從探槽、鉆孔揭露的滑體垂向物質(zhì)結構來看,不同區(qū)段滑體垂向結構有所不同。
滑坡體表層物質(zhì)主要為人工填土、粉質(zhì)粘土夾(含)碎石,厚度1~12m。其下為碎塊石土,厚度2.3~9.5m,厚度分布特征為前緣至后緣由厚變薄。
(二)滑體厚度空間變化情況
墨槽滑坡滑體縱向上反映了隨高程增加厚度減小的特點,即前緣厚,后緣簿。而在橫向上具有中間厚,兩邊簿。反映了滑坡早期滑移加載的特點,滑體中部平臺至前緣鼓丘一帶厚度較大,反映出滑坡局部多期活動推移加載的特征。鉆探資料表明,受多期座滑及原始地形制約影響,墨槽滑體厚度空間分布差異性較大。
(三)滑帶土特征
據(jù)鉆探巖土性狀特征分析判斷,滑帶主要沿土巖(上部土層與砂巖、白云質(zhì)灰?guī)r)接觸帶發(fā)育。ZK1取出的滑帶土呈灰黃色~灰綠色,主要由含礫粉質(zhì)粘土組成,土石比8:2~7:3,礫石成分為灰白色白云質(zhì)灰?guī)r、溶崩角礫巖,粒徑以0.5~1cm為主,次圓狀,局部粘粒含量占80~90%,其強度較低,干燥時用手可捏成粉狀,遇水極易軟化,呈可塑—軟塑狀。粘性土多密實細膩,呈潮濕可塑狀,其間偶見有層狀或片狀剪裂面,局部可見有斜向擦痕及綠褐色薄膜,顯示出遭受滑移擠壓的性狀特征。
(四)滑床特征
根據(jù)鉆探揭露,滑床從后緣至前緣可劃分為上、下二個巖性段。
上段:地面高程142~230m,據(jù)鉆孔ZK2、ZK3揭露,滑床巖性為三疊系巴東組(T2b1)灰黃色~黃綠色的粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖和泥巖組成,巖質(zhì)較軟,巖體破碎,總體產(chǎn)狀190~210°∠36~41°。粉砂巖較堅硬,而粉砂質(zhì)泥巖和泥巖則性較軟弱,遇水易較化并且具粘性和滑感。
下段:地面高程142m以下,即ZK1附近至滑坡前緣童莊河水面以下,根據(jù)鉆探揭露,該段滑床巖性為三疊系嘉陵江組(T1j3)灰白色白云質(zhì)灰?guī)r夾灰白~灰黃色溶崩角礫巖組成。白云質(zhì)灰?guī)r具層狀構造,巖石堅硬,力學強度高。溶崩角礫巖主要由巖溶崩塌重新膠結而成,膠結物為鈣質(zhì),巖石性脆,力學強度較高??傮w產(chǎn)狀210~230°∠36~41°。
四、滑坡水文地質(zhì)
(一)地表水
勘查區(qū)地形坡度約20°,地表水主要經(jīng)新老334省道內(nèi)側(cè)排水溝連接北東側(cè)沖溝自然排泄,直接匯于童莊河,部分入滲地下形成地下水,最終排向童莊河。排水溝及沖溝雨季流水,勘查期間無水,地表水徑流條件較好,主要受大氣降水補給。
(二)地下水
勘查區(qū)地下水以孔隙水為主,基巖裂隙水次之。
孔隙水主要源于大氣降水,多在沖溝邊、陡坎下溢出,且多呈散浸狀形式溢出。本次調(diào)查測得泉點S1流量為0.009L/s,受降雨影響明顯,季節(jié)性動態(tài)變化較大。本次勘查主要針對勘查區(qū)滑體物質(zhì)粉質(zhì)粘土夾碎石進行試坑滲水試驗,試驗結果滲透系數(shù)為4.08×10-3~5.30×10-4cm/s,透水性中等~弱。
據(jù)鉆孔穩(wěn)定水位觀測,其中只有ZK1可見終孔穩(wěn)定水位,為1.35m,其余孔內(nèi)均無穩(wěn)定水位。由于墨槽滑坡滑體物質(zhì)結構及厚度上存在較大的差異,滑坡堆積物分布區(qū)未形成穩(wěn)定連續(xù)的地下水位?;虑熬壱粠Щw物質(zhì)長期經(jīng)庫水位侵蝕,結構松散,水力坡降較大,透水性較強而不含水。區(qū)內(nèi)地下水主要靠地表水補給,由于地形坡度較緩補給條件較好,地下水自高向低通過孔隙和裂隙通道徑流,其徑流途徑較短,最終排泄入童莊河。滑體中的地下水與滑坡穩(wěn)定性的關系較密切,庫水位變動引起滑坡地下水位的響應對滑坡穩(wěn)定性影響較大。
勘查區(qū)水樣測試取一組地下水樣,水中SO42-為39.65mg/L,HCO3-為135.44mg/L,Mg2+為10.03mg/L,Cl-為28.36mg/L,水質(zhì)分析成果表明:勘查區(qū)地下水水化學類型為HCO3~Ca、K+Na型,總礦化度237.81 mg/L,pH值為7.12,總硬度為150.96mg/L,為弱堿硬—極硬低礦化淡水。水中侵蝕CO2檢測結果為0.00mg/L,水質(zhì)分析成果表明勘查區(qū)地下水對混凝土結構無腐蝕性。
五、滑坡變形特征及主要影響因素
通過調(diào)查發(fā)現(xiàn)墨槽滑坡自1997年后時有小規(guī)模坍滑發(fā)生,2003年蓄水后,該滑坡形成。滑坡變形主要表現(xiàn)為滑坡體上電桿傾伏、滑坡體中部老334省道外側(cè)產(chǎn)生拉張裂縫并造成擋墻滑移、滑坡前緣堆積形成滑坡鼓丘。
墨槽滑坡近期主要表現(xiàn)為局部的、小規(guī)模的地面裂縫、局部坍滑(塌)(共5處),主要受庫水位波動及持續(xù)降雨影響。
影響滑坡穩(wěn)定性的因素可分為內(nèi)在因素與外部因素兩類。內(nèi)在因素與滑坡區(qū)環(huán)境地質(zhì)條件及自身特點有關,主要包括滑坡區(qū)的地質(zhì)構造、地形地貌條件與滑坡物質(zhì)結構條件等;外在因素主要有大氣降水及人類工程活動及庫水位的變動等,現(xiàn)分述如下:
(一)地形地貌
墨槽滑坡表層的松散堆積有具有良好的水流匯集入滲地形條件,滑坡宏觀上總體呈現(xiàn)前緩后陡的空間形態(tài),中上部分別有兩級寬約4~8m的平臺,為新老334省道,平臺下方有3~6m陡坎,為滑坡的產(chǎn)生提供了較好的臨空條件,為滑坡變形破壞奠定了良好的基礎條件。
(二)物質(zhì)結構
坡體物質(zhì)結構較為松散,且厚度較大,各區(qū)段物質(zhì)結構不盡相同,其物理力學性狀與含水透水性有較大差異,利于水流的入滲與局部富集?;w物質(zhì)為含碎石粉質(zhì)粘土、碎石土及碎塊石土,其下是由三疊系巴東組(T2b1)灰黃色~黃綠色的粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖和泥巖及三疊系嘉陵江組(T1j3)灰白色白云質(zhì)灰?guī)r夾灰白~灰黃色溶崩角礫巖構成的滑床頂面,透水性較弱,為相對隔水層,滑體物質(zhì)在水流入滲后物理力學強度降低。特定的巖性組合為滑坡變形奠定了有利的物質(zhì)基礎條件。
(三)大氣降雨
大氣降雨是滑坡發(fā)生的誘因。降雨特別是連續(xù)的暴雨后,滑坡土體由于飽水而重度增加,增加了坡體荷載,同時降水入滲還使土體C、φ值降低,地下水易在基巖面富集而形成徑流通道,不利于滑坡的穩(wěn)定。
(四)庫水位的變動
童莊河水位受三峽蓄水影響,水位變動在145~175m之間。蓄水期間庫水位上升時,坡下松散巖土飽水自重增加和軟化,強度降低,但懸浮增重效應增大了滑坡體的穩(wěn)定性。而在水位消落時,懸浮增重影響因素消失,隔水層面、即為巖土接觸面出現(xiàn)剩余空隙水壓力,降低了坡體的抗滑力,介于庫水位與地下水位之間的滑體受到動水壓力的作用,地下水水力梯度顯著增大,此種情況對坡體的穩(wěn)定性極為不利,易沿相對隔水層面、即為巖土接觸面產(chǎn)生滑動。庫水位變動因素為滑坡發(fā)生的主要誘因,為滑坡前緣的兩處坍滑體發(fā)生的直接誘因。
(五)人類工程活動
不合理的農(nóng)業(yè)耕作、人工筑房修路切坡等,對滑坡區(qū)地質(zhì)環(huán)境產(chǎn)生了較大的破壞,降低了滑坡抗沖蝕能力和局部穩(wěn)定性,增加了大氣降雨的入滲速度和入滲量,對滑坡的整體穩(wěn)定性和局部穩(wěn)定性均產(chǎn)生不利影響。
六、結語
綜上所述,墨槽滑坡體前緩后陡,中部新老334省道一帶為地表水匯水的聚集地,滑體在庫水位變化及降雨作用下,滑體土逐漸飽水,重度增加,滑體物質(zhì)在地表水入滲后C、φ值下降,在庫水位消落后,隔水層面、即為巖土接觸面出現(xiàn)剩余空隙水壓力,滑體受到動水壓力的作用,地下水水力梯度顯著增大,地下水易在巖土接觸面富集并向下徑流排泄,致使維持滑坡平衡的阻滑力下降。在諸多不利滑坡穩(wěn)定平衡的因素共同作用下,滑坡順滑床向下變形移動,形成破壞。通過對墨槽滑坡的特征與影響因素的調(diào)查與研究,對后期治理工作的設計與施工有重大的實際意義。
作者簡介:袁立為(1972.11- ),男,湖北鄂州人,本科,水工環(huán)工程師,研究方向:水工環(huán)技術。