西南地区深切河谷大型堆积体工程地质研究成果简介

西南地区地处青藏高原东部边缘地带，区域构造背景复杂，断裂构造发育，地震活动强烈，高山峡谷地貌特征突出，山区河谷地带广泛发育和分布第四纪大型复杂松散堆积体，工程地质问题突出，对工程建设及人民生命财产安全具有重要的影响，研究意义重大。通过系统研究，取得以下几方面的成果。

(1)大型堆积体可在按堆积体要素进行分类的基础上，按粒度组成、结构特征及空间形态特征等进行工程地质分类。依据堆积体底界面几何形态特征，可将堆积体分为平面型、曲面型、槽谷型和阶梯型4种；根据堆积体空间形态特征可将堆积体分为扁豆型、扇面型及条带型3类。以影响堆积体稳定的主要因素作为分类依据进行组合，可将堆积体分为4个大类、8个亚类。天然状态下大部分堆积体为稳定性较差或潜在不稳定堆积体，部分为基本稳定堆积体，少量为稳定或不稳定堆积体。

(2)西南地区地质环境条件复杂，深切河谷大型堆积体具有灾变成因、多期成因、混合成因等形成机理及相应的时空演化特征。大型堆积体属于典型的内外动力耦合作用产生的成因复杂、土石混合且与地质灾害密切相关的复合地质体，河谷地带(包括河床及河谷斜坡地带)、活动断裂带及特殊岩性组合地带是堆积体集中发育分布地带。

(3)大型堆积体工程地质勘察应考虑不同工程设计阶段、不同成因类型及不同分布地点的技术要求，采取“以3S技术为指导，地质测绘为基础，工程物探为辅助，工程勘探为重点，试验研究为支撑、各种手段相互验证”的综合勘察技术方法，对工程选址及建筑物安全有重大影响的大型堆积体应进行专题研究。前期应重视工程区及影响区(包括工程及其外围区、近坝库区、居民点区、临建或附属工程区)分布的大型堆积体地质勘察；施工期应加强施工地质工作，动态跟踪堆积体开挖、处理、变形或破坏情况，及时采取应对措施；工程运行期应开展堆积体的系统监测，确保堆积体的稳定与安全。

(4)大型堆积体具有物质成分多样性、结构特征不均一性、力学性质差异性及材料介质非连续性等土石混合堆积物特点，具有独特的强度特征及动力学特征。堆积体物理力参数的选取应采用综合比较分析方法确定。堆积体与基岩明确分离，界面清晰，堆积体底界面即是堆积体的物理边界，也是堆积体稳定性的重要控制性界面。河谷大型混合堆积体物质组成与结构特征极其复杂，总体上具有土石混合介质特性、不均匀性及成层性。

(5)大型堆积体变形失稳基本诱发模式可分为“开挖牵引型、加载推移型、库水作用型、暴雨渗透型、地震促发型、洪水冲刷型及综合诱导型”等7种，且变形特征具有明显的时空效应。大型堆积体失稳模式主要表现为沿堆积体底界面产生整体(或局部)平面型滑动失稳模式、沿堆积体内部已有滑移面产生滑动失稳模式及受最大剪应力面控制的局部牵引式圆弧形滑移失稳模式。

(6)大型堆积体具有天然稳定性、潜在不稳定性、动态稳定性及空间稳定性特征，堆积体工程边坡应根据堆积体所属枢纽工程等级、建筑物级别、边坡所处位置、边坡重要性和失事后的危险程度，划分边坡类别和安全级别，采用不同安全控制标准。影响堆积体稳定性的诸多因素归纳起来可分为主控因素(内因)和诱发因素(外因)，其中主控因素为地质环境因素，而诱发因素则包括动力环境因素和人类工程经济活动因素等。虽然大型堆积体天然状态下多处于整体稳定状态，但稳定程度相对较低，不少处于临界稳定状态，在工程场址选择、方案布置原则上应尽量避让，若避让不开，对工程有影响的要进行综合勘察、设计与治理。

(7)除少量古堆积体稳定性较好外，大部分堆积体天然状态下稳定程度较低，是潜在的不稳定体，是产生滑坡的主要载体，是工程建设的危险源。在强降雨、地震、水库蓄水及人类工程活动影响下，极易产生新的地质灾害。堆积体地质灾害防治，应坚持“预防为主，避让与治理相结合”的原则。根据堆积体变形特征与成灾特点，宜采取综合预防措施，能避让的要尽量避让，不能避让的要进行有效的防治，对引起地质灾害的人为因素要加以有效控制，防患于未然。为增强处理措施的适宜性与针对性，大型堆积体的处理应采取分级布置、分区治理、分期实施的综合处理措施。对于潜在不稳定及不稳定堆积体，均应视为地质灾害加以重视，并作为地质灾害易发区加以治理和保护。(www.xing528.com)

(8)对涉及工程开挖的大型堆积体，对开挖料应研究加以利用，既节约工程投资，又有利于环境保护。一般以土为主的大型堆积体是良好的防渗料，而以石为主的大型堆积体则是良好的堆石料，大型河床堆积体(深厚覆盖层)则是应用广泛的天然砂砾料。工程实践证明，坝基部位分布的大型堆积体可研究保留或部分加以利用。深厚覆盖层具有成因复杂、结构松散，层次不连续、力学性质不均匀的特点，利用其作为坝基，稳定问题突出，但只要做好地基勘察与处理，深厚覆盖层建高堆石坝不仅技术上可行，而且经济效益明显，具有广泛的发展前景。

(9)河谷地带古老的大型堆积体，经长期改造，处于整体稳定状态，由于地貌上常形成缓坡平台，加之土层较厚，不少大型堆积体成为了人类赖以生存和发展的土地资源和生存家园，部分堆积体还成为工程建设场地加以利用。鉴于西南地区河谷深切，自然地质灾害发育，地质环境脆弱。由于人类工程活动会进一步诱发或加剧堆积体地质灾害，因此，应坚持开发与治理相结合，同时加强堆积体发育区地质环境保护。

面对复杂的大型堆积体，尽管国内外不少学者进行过多方面的研究，但在现有基础上，仍有值得进一步研究或探讨的课题。

(1)堆积体还没有规范的试验方法及标准来研究其抗剪强度性质，寻求从堆积体堆积时间效应(成因机制与演化过程等)与空间上的结构特征(细观结构特征、堆积模式及胶结程度等)对堆积体抗剪强度的响应度确定合理的试验方法，并结合实际工程需要，研究适用于确定土石混合体力学参数的方法。

(2)由于堆积体造成的危害具有发育频率高，分布广，危害大等特点，准确评价堆积体灾害发生的理论与方法仍是当前工程地质学研究的关键问题之一。目前，堆积体致灾预报仍然是一大难题。探究堆积体三维宏观与微观结构特征与强度的相关性，掌握堆积体堆积过程响应的破坏力学机制，并从边坡的内在物质结构出发，建立科学合理的堆积体失稳破坏预测模型，将具有重要的科学意义。

(3)鉴于大型堆积体的复杂性和前期地勘工作的局限性，依据传统分析方法确定的工程措施往往在适应性方面存在缺陷，而目前的边坡工程尚缺乏适应现场综合条件的信息化动态优化，往往造成治理措施与实际情况脱节，部分边坡部位的实际安全指标不足、部分又超标过多的缺乏针对性情况，一方面带来工程投资的浪费，另一方面也隐伏下边坡安全隐患。因此应加强堆积体的三维数字化模拟、动态化设计、信息化施工及远程自动监测的集成系统研究，综合考虑处理措施的适应性、可靠性、经济性及合理性。

(4)大型堆积体的变形失稳与岩、土、水的相互作用有关，与工程建设活动更是密切相关。对岩、土、水自身特性与相互作用机理的研究，目前已有深厚的理论基础，而人类活动对岩、土、水自然特性及相互作用的影响的研究相对不足，加强岩、土、水与人类活动相互作用的研究，将成为大型堆积体研究的发展方向。