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青藏高原东缘滑坡灾害特征与危险性研究成果

时间:2023-08-29 理论教育 版权反馈
【摘要】:滑坡体长期处于蠕滑变形状态,具有多次复活滑动的特点。泄流坡滑坡的滑动方式具有牵引式与推移式复合的特点,目前下部滑坡体的物质处于不断加积状态,呈推移式滑动变形,显示滑坡体处于累进变形的蠕滑阶段。降雨是泄流坡滑坡复活失稳的主要诱发因素。此外,地震和人类活动对滑坡的失稳下滑也起了促进作用。周场坪滑坡属于未知时代古滑坡的复活,于1982年6月发生整体快速滑动。目前,滑坡上游河流宽度为155m,滑坡处河流宽度为55m,残

青藏高原东缘滑坡灾害特征与危险性研究成果

(一)舟曲县泄流坡滑坡

1.滑坡基本特征

滑坡平面形态呈不规则的长舌状(图3-62),上部宽度较大,中下部窄,剖面形态为复合型(图3-63)。主滑方向285°,滑坡体长约2700m,宽度600~700m,厚度40~55m,总体积约6000×104 m3。滑坡无明显后壁,高程2040~2200m,前缘剪出口高程1310~1320m,相对高差750~900 m。滑坡体大致分为上下两段。上段岩土体结构:上部为马兰黄土,下部主要由碳质千枚岩板岩、碎块石等构成,结构杂乱,劈理、揉皱等变形现象非常发育,而且风化强烈;下段的滑体大多是由上段滑落下来的黄土、黄土状土、灰黑色片状岩屑、岩块等组成,与上段相比次生黄土含量较多,约占60%。整个滑体内部结构紊乱,岩性混杂,表面起伏不平,发育多个滑坡平台,鼓丘随处可见,前缘剪张裂缝、中部和后缘弧形拉张裂缝十分发育(图3-64)。

泄流坡滑坡由多个次级滑坡组成,发育多个次级滑动面,但勘测时未见完整统一的主滑面。滑坡体上段主要由白家山滑坡(1号)和黑山咀滑坡(2号)组成,下段分布几个小滑坡(3号、4号、5号、6号),尤其是南侧活动性较强。滑坡体上段较陡,坡度约20°,滑体中部形成高近100m的陡坎,坡度很大;下段较缓,坡度约15°,形成向白龙江倾斜的平台,滑坡前缘受白龙江冲刷,坡度在45°以上。

图3-62 舟曲县泄流坡滑坡平面图

图3-63 舟曲县泄流坡滑坡工程地质剖面图

1—次生黄土;2—碎石土;3—页岩;4—千枚岩、板岩;5—泥岩;6—灰岩透镜体;7—断层泥;8—碎裂岩;9—构造角砾岩;10—滑面

2.滑坡蠕滑变形特征

现场调查和监测结果表明,泄流坡滑坡一直处于蠕滑变形状态,变形特征显著。

(1)该滑坡长期处于不稳定状态,表现为蠕滑变形特点。据资料记载,20世纪以来,泄流坡滑坡在1904年、1907年、1922年、1931年、1949年、1961年、1963年、1981年先后共发生过8次大规模快速滑动,平均每10年滑动一次。自1981年发生大滑动后,近30年未发生整体滑动,目前总体处于蠕滑状态,但是有时变形比较强烈。2008年“5·12”汶川Ms8.0级地震后,泄流坡滑坡中下部局部滑动5~10m,滑坡体直接掩埋S313省道冲入白龙江,形成堰塞湖;2012年雨季,滑坡前缘发生局部滑动,形成4号滑坡,堵塞S313省道。滑坡体不同部位的滑动速度有所差异,从而形成多处小型台坎和鼓丘。

图3-64 泄流坡滑坡表面发育的宽大裂缝特征

(2)泄流坡滑坡各块体变形不均一,变形量差异较大。由2006年滑坡累计位移曲线可以看出(图3-65),下段滑坡体的上部、中部、下部监测桩的累计位移量与时间呈明显的线性关系,位移量随时间增长而增加,且滑体上部滑动较快、下部滑动较慢。2006年监测桩位移量最大达3300mm,最小达900mm。多年的监测桩累计位移曲线显示(图3-66),年与年之间的位移量相差较大,2009年的滑动量最大,可达5800mm,但是同一年中滑坡的各部位位移量变形特点是相似的。总体而言,泄流坡滑坡下段滑体的上部滑动较快,下部滑动较慢;由于滑坡体的蠕滑变形,滑坡体下部岩土体在一定条件下可能会发生大规模滑动。

图3-65 泄流坡滑坡2006年监测桩累计位移曲线

图3-66 泄流坡滑坡2006年、2007年、2009年监测桩累计位移曲线

(3)滑坡体的滑动速率呈变小趋势。当地于1991年始建泄流坡滑坡监测站。监测资料表明:1991—2001年期间,滑坡体的滑动速率为10.6~33.6mm/d;2002年以来,滑坡体的滑动速率为6~15mm/d。总体上,滑坡体的滑动速率有变小的趋势,但这并不意味着滑坡的稳定性变好,若遇地震、强降雨等因素诱发,滑坡体还将加速下滑,且有可能发生整体滑动。

综上所述,泄流坡滑坡体主要由次生黄土和破碎带岩块、岩屑组成,属松散堆积层滑坡,发育有多个次级滑动面,由多个次级滑坡组成。滑坡体长期处于蠕滑变形状态,具有多次复活滑动的特点。滑坡体各部位变形滑移量差异较大,且上部位移量大于下部,各次级滑坡块体变形既相互独立又相互影响。泄流坡滑坡的滑动方式具有牵引式与推移式复合的特点,目前下部滑坡体的物质处于不断加积状态,呈推移式滑动变形,显示滑坡体处于累进变形的蠕滑阶段。该滑坡的变形破坏与断裂长期活动有关,坪定-化马断裂控制了泄流坡滑坡的形成和发展。降雨是泄流坡滑坡复活失稳的主要诱发因素。此外,地震和人类活动对滑坡的失稳下滑也起了促进作用。

(二)茂县周场坪滑坡

1.滑坡基本特征

周场坪滑坡位于四川省阿坝州茂县南新镇周场坪村南侧、岷江大拐弯下游400m左岸,南距汶川县城15km,北距茂县县城23km,原G213国道从滑坡前缘通过(图3-67)。周场坪滑坡属于未知时代古滑坡的复活,于1982年6月发生整体快速滑动。据当地村民介绍,该滑坡在1982年以前就已开始缓慢滑动。

图3-67 周场坪滑坡地理位置图

根据现场调查,1982年发生复活的滑坡斜长约850m,后缘宽约380m,中部宽约500m,前缘宽约290m,后缘山脊处高程1784m,前缘平台高程1445m,前缘拔河高度15m,前后缘高差约350m,初步估算1982年形成的滑坡体积约3.3×107 m3,滑坡主滑方向为310°(图3-68)。滑坡右侧边界为高度1~10m的下错陡坎,该陡坎从坡脚一直延伸到滑坡后缘,长500~600m;滑坡左侧下错运动较强,滑坡后缘左侧陡崖高度约30m,前缘左侧发育高1~5m的陡坎,这些因下错形成的陡崖和陡坎构成了滑坡左侧边界;滑坡后缘发育近直立的碎石土陡坎,陡坎边缘伴生不规则的拉裂缝。根据滑坡前缘伸入到岷江的形态及河道地形判断,周场坪滑坡形成时曾短暂堵江。目前,滑坡上游河流宽度为155m,滑坡处河流宽度为55m,残留滑坡堵江宽度约100m,河中可见大型灰岩块石。河流对岸为岷江Ⅰ级阶地和Ⅱ级阶地,Ⅱ级阶地为人口聚集区。

图3-68 周场坪滑坡工程地质剖面图

1—灰岩夹千枚岩;2—碎石土层;3—原地面线(推测);4—基岩面线(推测);5—古滑坡滑带(推测);6—1982年滑坡滑带(推测);7—现今复活滑坡滑带(推测);8—原岷江河道(推测)

2.滑带特征

滑带土是滑坡的重要组成部分,针对滑带土发育特征及其力学性质的研究对滑坡稳定性至关重要。在周场坪滑坡共发现两处保存较好、特征较明显的滑面,分别代表了滑坡的浅层滑带和深层滑带。

(1)浅层滑带。位于滑坡后缘,整个裂缝宽约30cm,滑带土在地表出露[图3-69(a)]。滑带土主要呈土黄色,滑面较光滑且擦痕清晰可见,部分滑带土表面覆盖有一层厚1~2mm的石膏薄膜,呈灰白色,石膏表面可见擦痕,推测该石膏层是与滑带同时形成的。滑带土中的碎石与裂缝顶部和底部碎石土中的碎石相比,粒径明显要小,并且滑带土密度大,较坚硬,与顶底两侧碎石土区别明显。在滑带位置还分布厚度约1cm的方解石晶体[图3-69(b)],推测是滑坡滑动过程中的高温高压环境促进了碎石土层中碳酸钙结晶。

(2)深层滑带。滑坡后缘平台下部出露深层滑带,厚度0.5~1m,主要呈灰黑色[图3-69(c)],岩性主要为含碎石角砾粉质黏土。滑带土中碎石呈定向排列,多为灰岩、千枚岩碎石,碎石粒径以2~7mm为主,含量约占20%。滑带土在干燥条件下质密、较坚硬,用手可掰断。在降雨侵蚀作用下,强度会明显降低,在出露的滑带土表面可见雨水侵蚀的沟痕[图3-69(d)]。滑带内部发育次级滑面,光滑镜面和擦痕明显。由于滑带形成过程中受到高温高压的作用,部分滑面表层覆盖有2~5mm的方解石脉,晶型较好。

3.滑坡局部复活变形特征

前已叙及,周场坪滑坡在1982年之前就开始缓慢滑动,1982年6月发生快速滑动,随后滑坡体处于局部蠕滑状态,变形主要集中在滑坡前缘和中后部,发育大量拉裂缝和下错陡坎,中部变形较小。根据滑坡复活迹象,大致可划分出4个复活区(图3-70)。

图3-69 周场坪滑坡滑带特征

图3-70 周场坪滑坡复活分区图(镜向SE)

在滑坡后缘发育较多的纵向裂缝,边缘出现许多圈椅状的陡坎,由于滑坡体碎石土中粉砂含量较高,胶结程度低,黏聚力较低,在边缘陡坎附近发育平行于陡坎的拉裂缝[图3-71(a)],并且很容易形成落水洞[图3-71(b)]。滑坡中后部的复活形迹主要有多条次级滑面在地表形成的拉裂缝,伴随滑坡平台和陡坎[图3-71(c)],裂缝一般宽1.2m,陡坎高约2m,延伸长度约70m。在滑坡中后部的右侧壁发育多级错断陡坎[图3-71(d)],高度一般8~15m,个别陡坎从滑坡底部一直延伸至山脊处[图3-71(e)]。在滑坡前缘主要发育拉裂缝,呈弧形裂缝或拉裂槽[图3-71(f)],宽度20cm~3m不等,延伸方向大致垂直于滑体的运动方向。据村民介绍,分布于滑坡体表面的耕地面积每年都会因滑坡复活变形减少很多。

图3-71 周场坪滑坡复活特征

(三)黑水县西尔瓜子滑坡

1.滑坡基本特征

西尔瓜子滑坡位于四川省阿坝州黑水县麻窝乡、黑水河右岸,东距毛尔盖水电站约3km,西距黑水县城约23km。滑坡区属侵蚀型深切河谷地貌,位于龙门山NE向构造带、秦岭EW向构造带和马尔康NW向构造带交汇区。滑坡区基岩为三叠系上统侏倭组(T3 zh)变质砂岩夹千枚岩和三叠系中统杂谷脑组(T2 z)变质石英砂岩,岩层陡倾坡内,破碎明显。

西尔瓜子滑坡为典型的古滑坡堆积形态,圈椅状地貌明显,两侧以狭长冲沟为界,后缘以陡坎为界,滑坡体平面形态不规则(图3-72)。滑坡后缘高程2644m,前缘剪出口位于河床以上高程2040m处,前后高差达600m。滑坡斜长约1057m,最大横宽达450m,滑体厚35~65m,体积约1341×104 m3,主滑方向为40°(图3-73)。滑体物质成分从表往里依次为表层黄土、浅层碎石土和深层的块石土。碎石粒径多为6~15cm,含量占50%~55%,块石粒径20~50cm,占5%~10%,偶见块径为100cm以上的块石。碎石间充填角砾、粉细砂及少量粉质黏土等(郭健等,2013)。

图3-72 黑水县西尔瓜子滑坡全貌特征及分区(镜向SW)

2.滑坡复活变形特征

西尔瓜子滑坡前缘局部复活,形成长约425m、最大横宽418m、体积约450×104 m3的新滑坡。该复活部分后缘高程2320~2340m,由于滑体滑动速率不同,致使复活体的后缘在平面上呈“M”形锯齿状。复活滑坡体下游侧边界与古滑坡前缘边界重合,而上游侧边界则为古滑坡体内的一条小冲沟。根据古滑坡现今的变形特征,可将其分为复活Ⅰ区和蠕滑Ⅱ区。复活区又可细分为3个亚区,即Ⅰ-1、Ⅰ-2、Ⅰ-3。Ⅰ-1区变形相对微弱,主要破坏形式为库岸再造;Ⅰ-2区整体处于蠕滑状态,在高程2210m处出现反向台坎,表明该区表层滑动快于深层变形,存在次级解体的现象;Ⅰ-3区变形强烈,中部发育密集的拉张裂缝及多级错台,中前部库岸再造和次级解体现象明显。古滑坡中后部目前受库水变化影响较小,未发生整体复活。需要指出的是,古滑坡具有多层次潜在滑面,并通过滑坡复活表现出来。

图3-73 黑水县西尔瓜子古滑坡工程地质剖面图

(据郭健等,2013)

3.影响因素分析(www.xing528.com)

西尔瓜子古滑坡在2008年汶川地震中总体保持稳定,但地震引起的震松效应导致原本固结的滑体变得松弛,有利于地下水的活动。该古滑坡的复活发生在2009年9月,毛尔盖水库蓄水高程至2083m后,古滑坡体前部被库水淹没浸泡软化,同时库水位升降导致坡体内孔隙水压力和动水压力发生变化,相应地影响斜坡渗流场和应力场,促使岩土体稳定性降低,古滑坡前缘发生局部复活。可见,库水位变化是西尔瓜子古滑坡复活的直接诱因,汶川地震是促进古滑坡复活的重要因素。

(四)汶川县漩口滑坡

1.滑坡基本特征

漩口滑坡位于四川省汶川县漩口镇集中村,地处紫坪铺水库寿江与岷江汇流处左岸,距汶川地震震中映秀镇约18km(图3-74)。构造上位于龙门山构造带中南段的赵公山向斜北西翼,区内发育周家坪-龙溪断裂、漩口北-古仙洞断裂、麻溪-猴子坡断裂。漩口滑坡总体为顺向坡,基岩为三叠系上统须家河组(T3 x)的泥岩、泥质粉砂岩、砂岩,底部为厚层灰岩。上覆厚2~10m的第四系堆积层,主要物质成分为崩积、残坡积碎石土。根据野外调查及钻探工程揭露,浅层滑面位于第四系松散堆积物与基岩接触面,深层滑面位于三叠系上统须家河组(T3 x)软弱泥岩中,为多级蠕滑型滑坡。滑坡平面呈半圆形,长、宽各约800m,地表坡度平均15°(图3-75)。

图3-74 汶川县漩口镇漩口滑坡全貌(镜向NNW)

图3-75 漩口滑坡工程地质剖面图

2.滑坡复活变形特征

漩口滑坡为一蠕滑型古滑坡,2004年紫坪铺水库建成蓄水后开始出现变形,2008年汶川地震后变形显著加速,呈现出整体变形的特征(图3-75)。漩口滑坡由多个次级滑坡构成,活动最强烈的区域位于滑坡东侧。该次级滑坡长约450m,宽130m,体积约100×104 m3,滑体内发育多个次级剪切滑移面。滑坡中后部出现数条深大拉裂缝、下错陡坎,局部发生滑塌,多处建筑物出现歪斜、墙体开裂、地表沉降和房屋基础脱空等现象。根据2012年7月至2014年对该滑坡的地表位移、深部位移、地下水变化的监测结果,滑坡前缘的变形量最小,中部最大,后缘次之,表明滑体中后部处于推挤状态,前缘处于抗剪状态,滑坡整体处于发育阶段。当遇短时强降雨时,地下水位迅速增加,坡体变形明显。例如,2013年7月10日川西地区普降特大暴雨,漩口地区24h降雨量达到230mm,滑坡表层位移量达30cm。

3.影响因素分析

漩口滑坡是汶川震区规模较大的顺层复活型滑坡。汶川地震产生的剧烈震动对漩口滑坡产生显著的扰动,岩土体结构进一步破坏。对于漩口滑坡这种有明确深层滑动带的大型滑坡而言,无论是降雨还是库水位变化所诱发的滑坡变形,都要通过地下水位的变化来体现。根据降雨和滑坡表层位移监测资料,二者具有明显的正相关性,说明浅层滑带直接受到降雨作用的影响。深部滑带位于坡面以下深18~32m,为一厚层泥岩,透水性差,其下即是细砂岩含水层,该层地下水的渗透压力直接影响上层泥岩滑带的物理力学性质,从而对滑坡稳定性有重要影响。因此,漩口滑坡的复活是斜坡结构、地震作用、降雨和库水位波动联合作用的结果。

(五)炉霍县呷拉宗滑坡

1.滑坡基本特征

呷拉宗滑坡位于四川省炉霍县仁达乡以南约1.5km的呷拉宗村、鲜水河左岸,下距鲜水河电站1km。滑坡后缘形态为圈椅状,滑坡后壁高约5m,前缘直抵鲜水河,左侧以冲沟为界,右侧以山脊为界。滑坡后缘高程约3450m,前缘高程约3060m,高差达390m。滑坡主滑方向为235°。滑坡纵长700m,宽1000m,滑体平均厚度约45m,体积约3150×104 m3。鲜水河断裂从滑坡前部通过,两条NE向的大型冲沟将滑坡切割为3部分(图3-76、图3-77、图3-78)。

呷拉宗滑坡所在斜坡由残坡积物、崩滑堆积物以及下伏三叠系上统两河口组粉砂质板岩和碳质板岩组成,滑体主要由粉质黏土夹碎块石以及风化破碎的碳质板岩组成。滑坡地表整体坡度约20°,坡上发育多个缓坡平台,每级平台宽8~15m,每两级平台之间以陡坎形式相连,高2~5m不等。根据钻孔资料,斜坡基岩产状变化较大,滑坡中上部岩层倾向坡外,下部基岩微倾向坡内,坡脚处基岩产状为80°∠15°。滑坡发育多级滑带,埋深较浅的滑带位于第四系松散堆积体与碳质板岩的界面处,埋深3~25m,而主滑带位于深部基岩软弱层中,埋深30~65m(图3-77、图3-78)。

2.滑坡复活变形特征

根据现场调查,滑坡右侧部分表面岩体结构破碎,发生了多处浅层滑塌。滑坡体地表裂缝发育,延伸方向多近垂直于滑坡主滑方向。滑坡后部地表宏观变形明显,在滑坡后缘滑壁外发育多条与滑坡边界近似平行的冠裂缝,为主滑体滑移后形成的侧向卸荷裂隙,在滑壁下方坡体可见长达20~50m、宽达1~2m的弧形拉裂缝。

图3-76 呷拉宗滑坡发育特征(镜向NE)

图3-77 呷拉宗滑坡工程地质剖面图

图3-78 呷拉宗滑坡高密度电法物探剖面图

根据InSAR监测结果(图3-79),呷拉宗滑坡目前整体稳定性较好,左右两侧各发育一个活动性较强的次级滑坡。右侧的次级滑坡中部在图3-79中显示紫色异常明显,滑动速率为10±0.6mm/a。左侧的次级滑坡位于前缘,干涉图像蓝色偏紫,滑动速率为6±0.32mm/a,变形速率小于右侧的次级滑坡。滑坡后部较为稳定,变形不明显,仅在滑坡的右上局部出现较大变形,滑动速率为7.4±0.46mm/a。总体而言,目前呷拉宗滑坡的中前部蠕滑变形较明显,后部趋于稳定。但是由于次级滑体朝不同方向发生变形,呷拉宗滑坡不同部位的稳定性比较复杂,值得深入研究。

图3-79 呷拉宗滑坡变形特征InSAR解译结果图

3.影响因素分析

呷拉宗滑坡位于鲜水河断裂带内,岩体结构破碎,中前部持续蠕滑变形,受断裂活动控制明显。在历史地震作用下,呷拉宗斜坡在炭质板岩内发生了整体位移,形成古滑坡。随后,平行于滑动方向的剪切裂缝在地表水作用下逐渐发育为大型冲沟,构成现今两条大型冲沟切割滑坡的地貌特征;炭质板岩风化严重,结构松散,力学性质差,在后期降雨作用下,又多次发生局部浅层顺坡向滑移,形成多级滑坡平台;随着冲沟切深加大,两侧浅表层岩土体向沟内滑移,出现多处小型溜滑体。目前,滑坡附近的断裂左旋走滑速率达10mm/a以上,对滑坡产生强烈的牵引作用,可能加速滑坡的整体蠕滑。

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