典型滑坡介绍三峡库区黄土滑坡上

1、自然地理

巴东县城为三峡工程水库移民城镇,由于三峡蓄水从老县城地势过低的地方搬迁至地势较高黄土坡处,在发现黄土坡是一个厚度和方量均很大的古滑坡体之后再次进行了整体搬迁,从以前的西壤坡到如今的官渡口。巴东县城位于湖北省西南部且隶属于恩施土家苗族自治州。巴东县城区所处南岸前部向长江凸出形成弧形,县城总体由五个社区构成,位于东经°04-°32、北纬30°28-31°28之间。黄土坡滑坡发育于巴东最东部社区,滑坡总面积约为1.3km2,占最东部社区总面积的81.25%。也就是说黄土坡滑坡基本覆盖了整个黄土坡小区。小区距在行政规划上隶属于信陵县,离新城区约2km。黄土坡滑坡具体位置区划见图3-1。

巴东县城处于长江中下游地区,地属亚热带季风气候,全年四季分明,少风,年平均风速不超过3.4m/s,东风和西南风发生频率较高。区内日照、温度和水分在垂直方向差异显著,山地型小气候特征表现突出。在日照方面,巴东县城太阳辐射总量低于全国大部分地区,日照总时最少为小时而最多也仅有小时;区内气温分布立体,无霜期在区间~天内;区域年平均降雨量最多约在mm左右并且集中在四月到九月之间,黄土坡滑坡区月平均降雨量见图3-2。

2、地形地貌

黄土坡地区总体呈近东西向展布且南高北低的顺向斜坡。黄土坡滑坡历史之中存在多次滑坡以及变形过程,受多期次坡体变形影响,黄土坡滑坡发育有多级缓坡平台。坡面走向与岩层走向基本一致但是局部有所变化,总体坡面形态呈上陡中缓临江陡特征,上部坡度在25°到35°之间,中部和临江坡度分别在15°到20°以及30°到35°之间。

巴东断裂影响黄土坡滑坡区的冲沟发育,在区内发育有呈南北向展布的三条大冲沟。三道大规模冲沟以二道沟、三道沟和四道沟命名分别位于滑坡的东部、中部和西部,是黄土坡滑坡边界划分的重要体现。二道沟地处黄土坡北东部位,总体北偏东30°方向延伸且总长度约为m;三道沟位于黄土坡中部,总体呈近南北向,全长m左右;四道沟是区内规模最大冲沟,它全长在m左右,总体走向呈北偏东10°。

综上所述,黄土坡地区在高程约m以上为NEE转NE方向向外突出的基岩山脊,此高程区段以下由三道沟划分为两个部分:三道沟以东前缘高程m左右,临江地带地形高陡,坡角30~40°,多形成高3~10m的陡坎,总体是由两侧山脊夹持的凹形缓坡;三道沟以西地区斜坡坡面呈折线型,折线上部与下部角度较大而中部角度较小,总体为由南西向北东缓倾的斜坡。三道沟以东总体是由两侧山脊夹持的凹形缓坡。高程85至m之间零星分布有人工平台,而在m高程以下有两级十余米高的陡坎。黄土坡地区总体地势东北低而西南高。

3.地层岩性

黄土坡地区地层岩性出露从深部到浅部主要是三叠系中统巴东组基岩(T;b)和第四系堆积物。黄土坡地区巴东组基岩(Tb)总体厚度约为m,第四系松散堆积物在二道沟到三道沟之间的高程大于m以上地方广泛分布,主要有滑坡堆积、残坡积-崩坡积和崩滑堆积三种成因类型。本地区地层为海陆交互相碎屑岩建造,在最底部岩层同下部基岩整合接触之间分布有碳酸盐岩沉积。

(1)基岩

该地区主要基岩三叠系巴东组地层总共分为五个亚段,测区主要出露的巴东组第二段和巴东组第三段地层,总体而言,巴东组第二段(Tb2)岩层岩石力学强度一般不高,具有遇水易软化泥化的特性并且伴随易风化特征,属于三峡地区典型易滑地层,主要分布在高程m~m区间以上斜坡区。由于该段地层易风化特征,区域内出露的Tb2岩体通常呈现一种强烈风化状态,强风化岩体结构完整性较差,厚度基本在1~5m之间;也有部分弱风化岩体出现在冲沟底部部分地段,弱风化岩体原岩结构完整,厚度基本在6~10m之间,远大于强风化岩体厚度。巴东组第三段(Tb3)岩层由于物质组成、岩性和结构等方面在上段和下端表现形式各异,根据不同特征将Tb3岩层划分为T:b31、Tb32两个亚段。上亚段Tb32与下亚段Tb31相比,岩性较为软弱且力学强度较低。具体黄土坡滑坡附近出露岩体特征见表3-1。

(2)第四系松散堆积层

分布于基岩上的第四系松散堆积层根据成因不同主要分为六种。崩滑堆积层(Qcol+del)结构松散,岩性为碎块石土。残坡积-崩坡积堆积层(Qe+d)主要厚度约为5-~9m,碎石成分以灰岩、泥质灰岩和灰质白云岩为主。滑坡堆积层(Q

)主要分布于四道沟两侧的滑坡,一般规模较小,滑体厚5~30m,滑体物质以碎(块)石土为主,偶见有少量具原岩层状结构的块裂岩;泥石流堆积层(Qsf)由碎(块)石土或粉质粘性土夹碎块石组成,碎(块)石成分较复杂,以灰岩、泥质灰岩为主,泥岩、粉砂岩次之,块径大小混杂,结构松散,厚度变化较大,一般厚0.5~3m;冲洪积层(Qal+pl)和人工堆积层(Q)厚度和物质成分变化较大,主要为不同类型建筑垃圾以及碎块石土等。

4、地质构造

巴东地区基本构造在印支期形成,发展至燕山期得到定型,接着进一步在喜马拉雅期进行改造与加强,造成黄土坡滑坡地区褶皱断裂等地质构造发育。

在大地构造上巴东县在上扬子台褶带八面山弧形褶皱带的东北段,属于扬子准地台次级构造单元,它的北部、西部和东部依次为大巴山台褶带、四川坳陷和江汉坳陷。八面弧形褶皱带由系列褶皱组成,其构造线在南部为NNE走向,向北延伸逐渐转为EW走向,其中官渡口向斜是其北端的一个次级线性褶皱。官渡口向斜轴总体走向近EW,因河流弯曲该向斜核部跨越长江两岸。官渡口向斜主题褶皱为两翼对称,轴面近垂直的复式向斜。平面上看,为延伸不远的次级线装系列平行褶皱群;剖面看这些次级褶皱的核部一般较平缓开阔,向斜宽缓而背斜稍紧闭,并且沿着官渡口向斜翼部呈斜列式展布,也就是次级褶皱枢纽的高程随着核部向翼部逐渐升高。

5.水文地质

根据水介质特征、水动力以及补径排特征,黄土坡滑坡及其邻近地区地下水可以划分为:碳酸盐岩岩溶水、碳酸盐岩夹碎屑岩裂隙岩溶水、碎屑岩裂隙水和松散堆积层孔隙水。碳酸盐岩岩溶水赋存于三叠系嘉陵江组碳酸盐岩类中,主要集中在测区南部及其周边地区;碳酸盐岩夹碎屑岩裂隙岩溶水赋存于三叠系巴东组Tb、Tb3的泥质灰岩、泥灰岩、灰岩夹泥岩、泥质粉砂岩中。地下水主要在裂隙和溶蚀裂隙中流动,其富水性弱,动态变化大;碎屑岩裂隙水赋存于三叠系巴东组Tb2泥岩、粉细砂岩,含裂隙潜水,其富水性弱,动态变化大;松散堆积层孔隙水赋存于各类松散堆积体重,不同土体的含水透水性差异较大。

受滑坡区大气降雨补给和库水位升降的综合影响,在滑坡前缘,地下水受水位升降影响,而在坡体中后部,大气降雨补给起主导作用。地下水水质类型主要为重碳酸硫酸钙型水(HCO3-SO4-Ca)、重碳酸钙型水(HCO3-Ca),地下水的PH值7.05~7.59,为弱碱-中性水。

6、黄土坡滑坡总体结构形态

黄土坡滑坡空间上由四个次级滑坡组成,分别为临江1号滑坡、临江2号滑坡、变电站滑坡和园艺场滑坡,其体积方量达万方,现按照滑坡前缘高程不同对其分别进行介绍。临江1号滑坡和临江2号滑坡的前缘位于m水位以下,以三道沟梁分界,两者滑坡方量分别为.5万方和万方,是黄土坡滑坡的形成主体,两者约占滑坡总方量的61%;变电站滑坡位于临江1号和临江2号滑坡后部,其前缘高程集中在~m,后缘高程约m左右,滑坡方量约.5万方;园艺场滑坡前缘北东侧覆盖于变电站前部而北西侧位于临江1号滑坡上,前缘高程集中在~m,后缘高程约m,滑坡方量约.9万方。黄土坡次级滑坡分布形态见黄土坡滑坡工程地质平面图3-4。

黄土坡滑坡区总体为近东西向展布、南高北低的顺向斜坡。滑坡走向与岩层走向基本一致但局部有所变化。坡面形态整体呈陡缓相间的折线形,坡面上部与临江陡峭而中部平缓,上中下坡角分别为25~35°、15~20°和30~35°。区内沿纵向张裂隙发育冲沟,从东向西发育了二道沟、三道沟和四道沟三条规模较大冲沟。

二道沟位于黄土坡滑坡北东部,全长约m,平面上呈北东向展布,大体可分为三段:下段自巴东宾馆以下至江边,沟谷切深40~50m,老城至新城区主干道跨沟而过,沟谷呈不对称“V字型,北西侧岸坡高陡,坡角40~50°,断续见有Tsb3泥质灰岩、灰岩出露;沟南东侧坡体下缓上陡,下部坡角20~30°,上部40~50°,由松散碎(块)石土组成。中段自巴东宾馆向上至县政府大院,大部受人工改造,主体沟道已不十分显现,仅表现为浅切沟槽。上段为县政府大院以上沟段,分为东西两支,沟谷深切,切割深度一般20~30m,大部分区段在沟底出露有Tb3灰岩、泥质灰岩。

三道沟位于黄土坡中部,全长约m,平面上呈近南北向展布。两侧岸坡高陡,坡角30~40°。三道桥至国道旧线段两侧岸坡坍滑较为剧烈,沟口见有近期冲洪积碎((块)石土呈扇形展布。金堂路以上沟道分为东西两支,受后期人工改造呈浅切洼槽。

四道沟为滑坡区内最大规模的冲沟,位于黄土坡西侧,全长m,平面上呈北东向展布,大部分沟段两侧出露基岩。四道沟汇水面积较大,平均纵坡降33.5%o,沟床中多见因岩石软硬相间形成的跌水陡坎。雨季沟道水流剧增,对岸坡冲刷破坏强烈,易诱发边坡失稳,岩湾桥-愈家坡段沟谷两侧岸坡发育多处坍滑堆积体,前缘已逼近主沟道。水流与堆积于沟床中的坍滑碎(块)石土混为一体,易形成泥石流,对位于沟口的王家滩油库造成危害,一桥至沟口处残留的泥石流堆积物即为佐证。

滑坡区内二道沟、三道沟、四道沟在空间形态上将黄土坡滑坡分离成不同的区域,并为其提供了地面汇流和排泄的主要通道。黄土坡地区地势总体北东低而南西高,高程~m以上为基岩山脊,以下以三道沟为界大体可分东侧凹形缓坡和西侧近南北向展布的山脊。地区前缘临江,坡度较陡且易形成陡坎,局部可见泥灰岩和灰岩出露;中后部可见零星缓坡平台,呈陡缓相间的阶梯状。

7、野外监测系统

通过对滑坡环境因素、地表变形、深部变形、地下水动态,以及宏观地质现象进行全方位、多手段持续监测,实时掌握滑坡体的变形破坏情况,评价治理工程效果,为滑坡危险性评价与灾害预警提供可靠的监测数据与决策依据。

黄土坡滑坡监测内容由环境影响因素、地表变形、深部变形,以及地下水位4个主要部分组成。其中环境影响因素监测包括大气降水监测、三峡水库水位监测和人类工程活动监测;地表变形监测手段为宏观地质现象监测和GPS卫星定位监测;深部变形监测手段包括钻孔倾斜监测、深部变形TDR监测和地下隧洞群裂缝监测;地下水位通过钻孔水位计定期监测。监测点按照3纵3横,共6条监测剖面布置,各监测点平面位置见图3-5。

8、黄土坡滑坡野外大型综合试验场

黄土坡野外综合试验场采用隧洞群型式对临江1号滑坡进行揭露研究,隧洞位置见图3-6。试验隧洞群由主洞、五个支洞和两处试验平硐(位于3号支洞和5号支洞中)构成,主洞全长m,呈弧形分布于临江1号滑坡中后缘,大部分位于滑床中,其中70m追踪主滑带。支洞和试验洞累计长m:1号、4号支洞开挖及支护各5m,预留试验所需;2号支洞开挖及支护10m,用于地震波测试;3号支洞开挖及支护m、5号支洞开挖支护30m;3号、5号支洞末端各开挖支护长10m的试验平铜,主洞每隔一定距离设1个试验窗口,在两侧洞壁相间分布,窗口宽lm,高1.5m。1号到5号支洞分别位于主洞的K0+m、K0+m、KO+m、KO+m以及K0+m处。

黄土坡野外综合试验场是迄今为止对黄土坡滑坡开展的最深入最全面的勘察工作,能更彻底和更直接的揭露滑坡地质模型结构,后期配套建立的实时监测系统,能准确把握降雨、库水位和地下水之间的变化规律和彼此联系,该试验场的建立和发展能大大推动黄土坡滑坡的研究进程。



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