深切河谷大型堆积体工程地质研究：空间形态特征分类

堆积体的空间形态特征不仅与堆积体堆积环境、成因机制有关，还与堆积体的稳定性密切相关，因此探索堆积体的空间形态特征分类具重要意义。

2.2.3.1　按平面几何形态特征分类

根据陈红旗、黄润秋等对大型堆积体边坡的空间工程效应研究成果，依据堆积体平面几何形状，可将堆积体分为敞口型堆积体、锁口型堆积体、条带型堆积体和哑铃型堆积体等4种，见图2.5。

图2.5　堆积体空间形态

(1)敞口型。堆积体前缘较后缘有更为宽敞的空间，多分布于岸坡阶地平台底部。在堆积过程中，堆积物向前扩散，前缘横向分离度相对要高。若堆积物块度较大，则容易在前缘隆起。该类型堆积体边坡自然工况下，一般较为稳定；在遭受横向整体切脚开挖或前缘浸入水中时，容易引起变形失稳，往往以蠕动变形为主。

(2)锁口型。堆积体后缘较前缘更为宽敞，多分布于沟口部位，物源区面积较大。在堆积过程中，堆积物向沟口堵塞，后续堆积物向收缩部位汇聚，使得前缘遭受挤压，变得密实，并在堵塞部位形成支撑拱效应。该类型堆积体边坡的稳定主要受前缘控制，当前缘锁口部位遭受破坏，将变形失稳，为此，对前缘的保护尤为重要。

(3)条带型。堆积物沿坡上冲沟或条带形洼地运移，堆积物主要受堆积体边界挟持和提供抗滑力。由于堆积路径前方没有显著的抗滑体，因此这类堆积体边坡往往处于次稳定状态，既可能存在受局部地形控制的局部稳定性，坡角开挖或后缘加载，也有可能导致整体变形。

(4)哑铃型。堆积体中部存在收口部位，在收口部位后缘具有锁口型堆积体边坡特征，而前缘具有敞口型堆积体边坡特征。典型的哑铃型堆积体边坡较为少见，但具有局部哑铃型特征的堆积体却较多。

2.2.3.2　按底界面形态特征分类

大型堆积体按底界面形态特征可分为4类，见图2.6。

图2.6　大型堆积体底界面形态特征

1.平面型

堆积体堆积于斜坡、河谷岸坡及阶地上，底界面起伏较小，长宽比相当或宽度大于长度。

(1)缓倾平面型。底界面平缓，总体倾角小于30°。一般为河床冲洪积堆积体，泥石流堆积体及阶地堆积体等。如梨园水电站左岸坝前下咱日堆积体(图2.7)及阿海水电站水库区新建堆积体Ⅰ区(图2.8)。

图2.7　金沙江梨园水电站左岸坝前下咱日堆积体地质纵剖面图

图2.8　金沙江阿海水电站水库区新建堆积体Ⅰ区地质纵剖面图

(2)陡倾平面型。底界面较陡，总体倾角大于30°。一般为斜坡堆积体。如金沙江梨园水电站水库区达可堆积体(图2.9)、古水水电站左岸坝前堆积体(图2.10)。

图2.9　金沙江梨园水电站水库区达可堆积体地质剖面图

图2.10　澜沧江古水水电站左岸坝前堆积体地质纵剖面图(据张恒，2006)

2.曲面型

堆积于河谷岸坡靠近河床部位或古河道内，长宽比相当或宽度大于长度。底界面起伏较大，呈锅底型或撮箕型。

(1)锅底型。堆积体底界面具有后缘陡，中、下部平缓，前缘翘起的特点。如鲁布革水电站发耐堆积体(图2.11)、乌东德水电站金坪子堆积体(图2.12)。

图2.11　黄泥河鲁布革水电站发耐堆积体剖面图

图2.12　金沙江乌东德水电站金坪子堆积体剖面图(据徐永辉等，2006)

1—角砾岩；2—碎石、卵石夹砂；3—灰岩；4—碎石夹土；5—碎石层；6—钻孔；7—平洞；8—竖井

(2)撮箕型。堆积体底界面具有后缘陡、中、下部平缓的特点。如阿海水电站新建堆积体Ⅲ区(图2.13)、徐村水电站儿以摩错落崩塌堆积体(图2.14)。

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图2.13　金沙江阿海水电站水库区新建堆积体Ⅲ区地质剖面图

图2.14　漾濞江徐村水电站儿以摩错落崩塌堆积体地质剖面图

3.槽谷型

堆积于河谷或沟谷之内，堆积体长度远大于宽度。横断面呈U形或V形。

(1)缓倾槽谷型。底界面呈槽状，总体倾角小于30°。一般为山区河谷河床堆积体或岸坡宽缓沟谷堆积体。如梨园水电站念生垦堆积体，见图2.15。

图2.15　金沙江梨园水电站念生垦堆积体基岩等值线图

(2)陡倾槽谷型。底界面呈槽状，总体倾角大于30°。一般为河谷岸坡深切沟谷堆积体。如小湾水电站饮水沟堆积体。堆积体下伏基岩面的总体形态为一顺F7断层发育的近U形的古槽地，槽底部基岩面起伏不平，还存在一系列的纵向及横向展布的小型古沟槽，在横剖面上(上、下游方向)两侧陡峻，坡度大于45°，中间为总体平缓但有起伏呈台坎状的古槽地见图2.16；在纵剖面上是向西倾斜并呈阶梯似台坎状的斜坡，台坎大致分布在高程1230.00～1250.00m、高程1440.00～1480.00m、高程1560.00～1590.00m等几个缓坡地段，见图2.17，平均坡度约25°～30°；下伏基岩面总体向河床方向倾斜。

图2.16　澜沧江小湾水电站饮水沟堆积体横剖面图

图2.17　澜沧江小湾水电站饮水沟堆积体纵剖面图

4.阶梯型

堆积于斜坡或河谷阶地之上，底界面呈阶梯状，长宽比相当或宽度大于长度。

(1)缓倾阶梯型。底界面呈阶梯状，总体倾角小于30°。一般为受构造影响的宽缓山区河谷地段阶地堆积体。如其宗水电站徐卡阶地堆积体，见图2.18。

图2.18　金沙江其宗水电站徐卡阶地剖面图

(2)陡倾阶梯型。底界面呈阶梯状，总体倾角大于30°。一般为纵向河谷软硬相间层状结构岸坡形成的堆积体或狭窄河谷阶地堆积体。前者如金安桥水电站近坝库岸B1堆积体，分布在坝轴线上游420～930m范围内，分布高程1380.00～1680.00m。堆积体厚度一般15～37m，体积达246万m3，堆积体堆积在阶梯状凝灰岩夹层阶地上，底界面呈阶梯型，见图2.19。后者如澜沧江河谷阶地堆积体(图2.20)。

2.2.3.3　按空间三维形态特征分类

堆积体三维空间形态是指堆积体由长度、宽度、厚度三维度所形成的空间形态。受堆积地点地形地貌特征及动力作用方式的控制，不同成因堆积体空间三维形态差异较大。但总体上堆积体按空间形态特征可划分为以下3类(图2.21)：

(1)扁豆型堆积体。堆积体剖面上呈扁豆状，平面呈敞口型或不规则，底界面呈平面型、曲面型或阶梯型，堆积体前缘临空或位于河床岸边，堆积物具有中间厚、四周薄的特点，常堆积于斜坡和河谷岸坡地带，如坡崩积堆积体、崩滑堆积体、冰水堆积体、碎屑流堆积体等，整体稳定性一般较差。如阿海水电站左岸坝前堆积体，平面及剖面形态见图2.22。

图2.19　金沙江金安桥水电站近坝左岸B1崩塌堆积体剖面示意图

图2.20　澜沧江阶地剖面示意图

图2.21　堆积体空间形态特征

(2)扇面型堆积体。堆积体剖面上呈钝角三角形，平面呈扇形，底界面呈平面或曲面型，堆积体具有后缘狭小厚度较薄、而前缘宽阔厚度较大的特点。一般堆积于冲沟口或陡崖下。如洪积堆积体、冰水堆积体、泥石流堆积体、崩塌堆积体等，整体稳定性相对较好。如阿海水电站近坝库岸东联堆积体，平面及剖面形态见图2.23。

图2.22　金沙江阿海水电站左岸坝前堆积体平面及剖面形态图

图2.23　金沙江阿海水电站东联堆积体平面及剖面形态图

(3)条带型堆积体。堆积体剖面形态呈槽谷型，平面形态呈条带型或哑铃型，底界面形态呈平面型，堆积于河流或沟谷内。如河床堆积体(包括阶地堆积体)、沟槽堆积体、堰塞堆积体，堆积物具有中间厚，两岸薄的特点。堆积体表明面由于受水流运动的影响，具有动态变化特征，稳定性相对较差。