2.3 滑坡发育分布规律
西部水电工程滑坡发育规律研究,选取了成都院作为主设计单位的9个水电工程枢纽区及库区发育的77个滑坡作为研究对象;9个水电工程分别是楞古水电站、乐安水电站、锦屏一级水电站、官地水电站、共科水电站、紫坪铺水电站、十里铺水电站、溪洛渡水电站和大岗山水电站,涉及的流域包括雅砻江、岷江、金沙江和大渡河。
77个典型滑坡发育分布位置示意如图2.3-1所示,发育分布特征见表2.3-1,发育工程地质特征统计见表2.3-2。
2.3.1 滑坡分布特征
西部高山峡谷区,滑坡主要发育在河谷两岸堆积体和风化卸荷严重的岩体中。经过对77个典型滑坡的统计,分别从流域、高程、体积、岸别和类型对滑坡分布特征进行研究。
图2.3-1 滑坡发育分布示意图
表2.3-1 滑坡发育分布特征
续表
表2.3-2 滑坡发育工程地质特征
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1.流域
河谷临空面为滑坡的形成提供了有利的地形条件和运动空间[112]。77个滑坡涉及4条河流:岷江、雅砻江、金沙江和大渡河;河流地质环境的差异导致滑坡发育的数量的差异(表2.3-3,图2.3-2),20个滑坡分布于岷江,36个滑坡分布于雅砻江,13个滑坡分布于金沙江,8个滑坡分布于大渡河。
表2.3-3 滑坡发育流域统计
2.高程
按照滑坡发育的高程对77个滑坡进行分类 (表2.3-4,图2.3-3),其中74个滑坡可准确统计出前后缘高程。高程在500~1000m的滑坡发育14个,占总数的19%;高程在1000~2000m的滑坡发育38个,占总数的51%;高程超过2000m的滑坡发育22个,占总数的30%。综上,西部水电工程滑坡多发育在高程1000m以上。
3.体积
图2.3-2 滑坡发育流域对比图
《水电水利工程边坡设计规范》(DL/T 5353—2006)关于滑坡体积的分类统计,滑坡可分为巨型、特大型、大型、中型、小型5类。依据上述分类标准对准确估算出体积的75个滑坡进行统计(表2.3-5),并绘制出不同类型对比图(图2.3-4)。
表2.3-4 滑坡发育高程统计
图2.3-3 滑坡发育高程分布
表2.3-5 滑坡发育体积分类统计
图2.3-4 滑坡发育体积对比图
依据统计表,巨型滑坡发育8个,占总数的11%;特大型滑坡发育34个,占总数的45%;大型滑坡发育23个,占总数的31%;中型滑坡发育9个,占总数的12%;小型滑坡发育1个,占总数的1%。综合分析,西部水电工程发育的滑坡以体积超过100万m3的大型、特大型和巨型滑坡为主,这是由西部水电工程复杂的地质环境造就。大型、特大型和巨型滑坡是水库蓄水后库区工作重点关注对象,是制约水电站水库正常安全运行的关键。
4.左右岸
77个滑坡,分属于4个不同的流域,按照不同流域对滑坡发育岸别进行统计。岷江流域共发育滑坡20个,11个位于左岸,9个位于右岸,表明该流域滑坡发育对河流岸别不具有明显的选择性;雅砻江流域共发育滑坡36个,9个位于左岸,27个位于右岸,表明该流域滑坡发育对河流岸别具有明显的选择性,即雅砻江右岸发育;金沙江流域共发育滑坡13个,6个位于左岸,7个位于右岸,表明该流域滑坡发育对河流岸别不具有明显的选择性;大渡河流域共发育滑坡8个,5个位于左岸,3个位于右岸,表明该流域滑坡发育对河流岸别具有明显的选择性,即大渡河左岸。
5.类型
按照堆积层滑坡和基岩滑坡对77个滑坡进行分类,其中变形体划入基岩滑坡中;基岩滑坡发育43个,堆积层滑坡发育34个。综合分析,西部水电工程所处的高山峡谷区,河谷深切且狭窄,岩体风化卸荷强烈,受卸荷裂隙等结构面控制的岩体发展演化到一定阶段易形成岩质滑坡。
2.3.2 滑坡发育分布与地形地貌的关系
地形地貌条件很大程度上决定了滑坡体在滑面上的重力分量,因此它是影响滑坡发育的重要地质因素[113]。不同地貌单元间滑坡的类型、发育程度等差异明显,同一地貌单元区不同规模和形态的岸坡区段滑坡的类型、发育程度等也不尽相同。在描述地形地貌条件的多个参数中,坡角和坡高是最主要的,因为斜坡的坡度、坡高等几何形状,不仅决定着斜坡体内的应力大小和分布,而且决定着重力产生的下滑力的大小,从而也决定着滑坡体的规模、运动速度、稳定性及破坏类型等[114、115]。
1.坡度
西部水电工程发育的77个滑坡,其中65个滑坡可准确统计出坡度。统计结果表明(表2.3-6,图2.3-5),63%的滑坡其坡度在30°~40°,22%的滑坡其坡度在40°~50°,11%的滑坡其坡度在20°~30°,3%的滑坡其坡度在50°~60°,1%的滑坡其坡度在10°~20°;表明西部水电工程地区滑坡最易发生在坡度30°~50°,占总数的85%。
表2.3-6 滑坡发育坡度统计
2.坡高
流域滑坡与其坡高的关系密切,合适的坡高能为滑坡的发育和形成提供必需的势能和物质积累条件[116]。西部水电工程发育的77个滑坡,其中74个滑坡可准确统计出坡高。统计结果表明(表2.3-7,图2.3-6),36%的滑坡其坡高在200~400m,20%的滑坡其坡高在400~600m,19%的滑坡其坡高在600~800m,15%的滑坡其坡高在0~200m,10%的滑坡其坡高在800~1200m;表明西部水电工程地区滑坡最易发生在坡高200~800m,占总数的75%。
图2.3-5 滑坡发育坡度统计图
图2.3-6 滑坡发育坡高统计图
表2.3-7 滑坡发育坡高统计
2.3.3 滑坡发育分布与地层岩性的关系
地层岩性作为流域滑坡发生、发展的物质基础,其对滑坡的控制主要体现在岩土体力学性质上的差异。不同的岩土体具有不同的力学性质,由不同岩土组成的斜坡具有不同的稳定性,如在坡高和坡度相同的情况下,岩土体越坚硬,抗变形和抗风化能力越强,斜坡越稳定,如花岗岩等坚硬岩石组成的边坡等。不同岩性发育的滑坡类型和规模也不同,如千枚岩、板岩、片岩等变质岩类岩体组成的反倾岸坡较易发生倾倒变形并演化为整体滑移—拉裂破坏,且一般发育规模相对较大[116]。
西部水电工程发育的77个滑坡,其中69个滑坡统计出发育地层。统计结果(表2.3-8,图2.3-7)表明,49%的滑坡发育在三叠系地层中,39%的滑坡发育在奥陶系、志留系地层中,4%的滑坡发育在泥盆系地层中,寒武系和元古界地层中发育的滑坡各占3%,2%的滑坡发育在二叠系地层中。综合分析,三叠系、奥陶系和志留系地层中发育的滑坡占总数的88%,上述三组地层是西部水电工程区的易滑地层;三叠系地层岩性为砂岩、变质砂岩夹页岩、板岩及煤层,奥陶系、志留系地层岩性为砂岩、粉砂岩、泥岩、页岩、千枚岩、砂质页岩夹泥灰岩、泥质灰岩。
表2.3-8 滑坡发育地层统计
图2.3-7 滑坡发育地层统计图
2.3.4 滑坡发育分布与地质构造的关系
驾驭着印度大陆的印度洋板块,在始新世末渐新世初最终与欧亚板块相撞以来,使青藏高原地区岩石圈缩短。在构造运动上,由原来以水平运动为主转为以垂直运动为主。这种构造运动方向性的转化,不仅造就了青藏高原周边及其内部的一系列深大断裂,而且也使西部水电工程区域褶皱、断层、节理极其发育[117]。
经过统计,77个滑坡中受地质构造影响明显的滑坡有26个,其中10个滑坡受褶皱影响,16滑坡受断层影响。受褶皱影响的滑坡如雅砻江锦屏一级水电站发育的三滩右岸变形体Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ都受到三滩同倾向斜的影响,雅砻江楞古水电站发育的唐古栋滑坡、夏日变形体和雨日堆积体都受到楞古—孜河背斜的影响;受断层影响的滑坡如金沙江溪洛渡水电站库区发育的付家坪子滑坡、大枫湾滑坡和花坪子滑坡都发育在莲峰断裂附近,雅砻江官地水电站发育的梅子坪滑坡和周家坪滑坡都受到周家坪断裂的影响,雅砻江楞古水电站发育的周家滑坡和八通滑坡都受到前波断层的影响。
2.3.5 滑坡发育分布与岸坡结构的关系
斜坡是由多种不同性质的岩层组成的非均质体,各种类型的岩层在坡体内或与河谷走向的不同组合,构成不同结构类型的斜坡,其稳定性有所不同[116]。按岩层倾向与岸坡的关系分类,可划分为顺向坡、逆向坡、斜向坡和直立坡,一般情况下,顺向坡普遍比逆向坡更易发生滑坡。
针对西部水电工程滑坡所发育的岸坡结构类型,统计出其中50个滑坡的岸坡结构,作不同岸坡结构类型滑坡发育统计表(表2.3-9)和统计图(图2.3-8)。统计结果表明,54%的滑坡发育在顺向结构岸坡,44%的滑坡发育在逆向结构岸坡,2%的滑坡发育在斜向结构岸坡;表明西部水电工程地区顺向结构岸坡相较于逆向结构岸坡发育滑坡优势不明显;西部高山峡谷区陡倾岩层的逆向结构岸坡,风化卸荷强烈,易发生倾倒变形,最终演化为基岩滑坡。
表2.3-9 滑坡发育岸坡结构统计
除了控制流域滑坡的发育分布规律,岸坡结构类型对流域滑坡的成因机制亦有较大影响;顺向结构岸坡中发育的滑坡成因机制大体较一致,以滑移—拉裂型、蠕滑—拉裂型、滑移—弯曲型为主;逆向结构岸坡中发育的滑坡成因机制,以倾倒—拉裂和倾倒—剪切—滑移为主。
2.3.6 滑坡发育分布与其他关系
1.降雨
图2.3-8 滑坡发育岸坡结构统计图
一般情况下,降雨是激发滑坡最主要,也是最活跃的因素。西部水电工程区,降雨较少,降雨在该地区不是滑坡的主要诱发因素,仅色古变形体变形破坏与降雨有直接关系。色古变形体区域全年降雨集中、雨量大,变形体后缘缓坡平台可形成局部汇水区。后缘缓坡平台内裂缝的形成、发展主要发生在雨季,枯水季节变形不明显。
2.蓄水
水库蓄水,引起水电工程地区环境地质发生改变,主要有以下几个因素的变化:①侵蚀基准面抬升;②侵蚀范围扩大;③水位的反复升降,导致涉水滑坡体前缘岩土体性质降低;④水流速度减小,静水压增大[118]。除去第四个因素对滑坡稳定性有利,其余的因素均会引起滑坡稳定性降低。除去色古变形体的76个滑坡,有75个滑坡都受到水库蓄水的影响,仅解放沟左岸变形体是受工程开挖影响。