岸坡破坏方式-长江中下游堤防研究

4.2.1　岸坡破坏方式

在长江中下游地区，除局部河段外，绝大多数岸坡为土质岸坡，高度一般小于20m，主要在水营力作用下，其破坏方式主要为塌岸和滑坡。一个大型崩岸过程中，塌岸和滑坡常常是相伴而生的。

1.塌岸

塌岸是指在诸如流水冲蚀、湖水浪蚀、地下水潜蚀等外营力作用下，岸坡中下部土体遭受破坏，使其上部土坡在重力作用下发生坍塌破坏，导致岸坡不断后退现象（照片6）。塌岸的形成速度较快，可以突然发生，也可以在几小时之内形成“崩窝”，有的则可断续崩岸数天或更长时间。

塌岸主要发生在迎流顶冲、深弘逼岸河段以及宽阔水面的湖岸岸坡地带，尤其是砂性土岸坡抗冲刷能力弱，深弘地带岸坡陡峻，水流作用易将岸坡下部物质带走，导致中上部土体临空失稳而产生崩塌作用。在老粘土岸坡河段，主流贴岸时岸坡的破坏往往表现为冲蚀作用。相对于砂性土岸坡而言，粘性土岸坡抗冲刷能力较强，在顺流的作用下呈现出一种渐变的破坏过程，严重时亦危及堤防工程的安全。在河面或湖面宽阔地带，风浪对岸坡的破坏作用非常明显，一方面，巨大的风浪不断地冲击岸坡；另一方面，浪击后的回流水将岸坡土体颗粒带走，使岸坡不断地遭到渐进破坏。

按塌岸的形态，一般将塌岸分为条崩和窝崩两种类型。此外，在长江下游地区特殊的岸坡地质结构及河流水动力条件下，可形成独特的“口袋崩”。崩岸的规模，小的几千立方米，大的可达百万立方米。

1）条崩

当河床侵蚀深泓呈长槽形时，往往形成条崩（图4－7a）。条崩的崩岸长度一般为数百米，大者可达数千米。

图4－7　长江中下游崩塌类型示意图①

a.条崩；b.窝崩；c.窝崩（口袋崩）

江西彭泽县马湖堤在河势上处于长江向南突出的弓形顶部，常年处于侵蚀冲刷环境。1996年围垦时，堤外有宽200～300m的外滩，逐年崩岸退缩，至1995年底，堤外滩地宽仅20m。^[1]

1996年1月3日和1月8日，马湖堤段各发生一起崩岸事件，损毁防洪堤长达1 210m。

崩滑体可分为两部分，上游段崩岸长约300m，宽约200m，体积（40～50）×10⁴m³；从崩岸前后水下－20m地形线对比，崩滑体推进入河床160～180m。下游段崩滑体长约560m，宽270～290m，体积（60～65）×10⁴m³；从崩岸前后－20m高程线对比，崩滑体推进入河床130～160m。

该堤段岸坡为“上粘下砂”地质结构。上部为粉质粘土夹薄层—极薄层粉细砂，粘性土饱水呈软塑状，厚16～25m；中部为粉细砂，中密状态，夹有薄层软塑状粉土，厚2～19m；下部为中细砂，厚0～9m；底部为砂卵石层，厚0～15m；下伏基岩为二叠系灰岩。“上粘下砂”地质结构有利于崩岸发生。该岸坡在高程5～15m之间的坡比为（1∶1.3）～（1∶1.5）。

1995年8月20日长江大洪水后，长江水位一直处于下降状态。到1996年元月崩塌前，长江水位从20.72m高程下降了12.72m，为8.00m。水位的下降，减小了岸坡的侧向水压力，增加了坡体的渗透压力（堤内侧鱼塘水位高出崩岸前江水位6.00m）。

另外，1995年11月至1996年元月，大堤加高2m，加宽6m，增加附加单宽荷载216kN/m。填土采用机械碾压，可能导致粘土层中的粉细砂层液化。

在上述综合因素的影响下，在没有任何先兆的情形下，该大堤加固完成3天即发生重大崩岸险情。从崩岸的形态及形成机理分析，马湖堤崩岸属于“崩滑型”崩岸，或是“先崩后滑型”崩岸。

2）窝崩^[2]

当侵蚀深泓呈潭形时常形成窝崩（图4－7b）或口袋崩（图4－7c）。大型窝崩可向河岸深入500～600m，口门宽600～700m。下游河段的大型窝崩，除了重力引起的崩塌作用外，还由砂土液化、崩塌涌浪冲击、水流运移地表水与地下水流速差异等作用共同完成如由岸线有序向坡内逐渐崩塌形成的大型窝崩即是由多种因素共同作用形成的（图4－8）。^[3]

（1）安徽六合圩窝崩。1998年12月3日11时，安徽省长江右岸官州河段六合圩突然发生大规模窝崩（图4－9）。窝崩首先从距堤30m处下滑，涌浪高出地面1～2m。崩窝发展到窝口长80m，窝中长140m，向岸坡深入约90m，形成口小肚子大的崩窝；此后7天，崩窝逐渐发展到窝口长135m，窝中长210m，深入岸坡最大宽度114m，距同马大堤顶仅7m，崩入江中土体约40×10⁴m³，崩窝稳定后的水下地形平均坡比为1∶10。该崩窝的成因分析如下：(www.xing528.com)

其一，由于右岸吉阳矶挑流作用，崩窝河段属于水流强烈冲刷部位，且1989年长江流量较大，而输沙量小于同期平均值，致使深泓贴岸，河床底高程－30m，岸坡平均坡比为1∶2.5，高程5～10m为1∶1，高程6～20m为1∶2，形成不稳定岸坡。

其二，岸坡物质组成。距堤内钻孔资料，自地面起高程15.7～7.0m为人工填土，高程7.0m以下为细砂层；据河岸露头观察，岸坡表层为壤土，下部主要由细砂层组成，抗冲性能差，且易被水流带走。

图4－8　窝崩过程示意图①

图4－9　安徽六合圩窝崩示意图②

其三，长江高水位时间长，后又快速下降，增加了坡体内的渗透压力。1989年6月22日，附近安庆站水位14.62m，7月20日上升至16.9m，9月27日下降到14.0m，持续98天平滩水位，土体饱和时间长，秋雨较多，地下水位较高。之后，长江水位从9月27日的14.0m降至12月3日的9.0m，平均每天下降7.35cm，其中11月23日至12月3日的10天内平均每天下降11.6cm。

其四，该河段无抛石护岸。

其五，崩塌土体形成的涌浪对岸坡的冲击震动可导致松散粉细砂层液化，强度降低成为岸坡继续崩塌的动力；崩塌物质不断地被水流带走，又留出了进一步崩塌的空间，形成新一轮崩塌，直至形成稳定岸坡。

（2）江苏潜州窝崩。江苏潜州窝崩是一个规模巨大的窝崩。崩窝口门宽570m，窝长680m，窝宽680m，－25m高程线深槽楔入岸坡240m。崩塌堆积物向河床推移280m，堆积物向上、下游分别延伸760m和810m，平均堆积厚度达10m，总体积约693×10⁴m³。

崩岸区地层为第四系全新统沉积物，上部为砂质粉质壤土，厚一般1～5m；下部以粉细砂为主，夹有砂质壤土。

潜州窝崩属于巨大的“口袋崩”类型，这种崩岸形式不能单纯用水流侵蚀造成的重力失稳来解释。其变形特征是：连续不断地逐次向坡内崩塌，直到稳定为止。根据众多研究者的分析，有以下因素综合形成：

其一，贴岸侵蚀水流冲刷形成河床深槽，使岸坡变陡，稳定性降低。潜州窝崩在崩塌前河床深槽已经逼近岸坡，崩后形成的深槽－25m高程线楔入岸坡240m。

其二，岸坡主要由砂性土组成，上部粘性土很薄，且为粘粒含量少的粉质壤土或砂壤土，抗冲性能差，在震动下易于液化。

其三，粉细砂颗粒在一定流速下可以随水流运出崩窝区，并为后期崩塌留出空间。在崩窝区内测得的回流速度达1.5～2.0m/s，足以将粉细砂带出崩窝。

其四，崩塌涌浪可对坡体稳定性造成不利影响。据观察，每块崩塌体下滑时，造成的涌浪可高出岸坡。这实际上产生了多种作用，块体下滑时造成岸坡外侧水位骤降，而涌浪造成水位骤升，两种截然相反的作用对未崩塌坡体挤压、拉张、震动，并造成坡体内地下水渗流状态及孔隙水压力的急剧变化，也可能造成砂性土层液化，强度降低，从而导致第二块体失稳、崩塌。周而复始，形成巨大的口袋崩窝。

一个大的窝崩的形成，崩塌的物质要不断地被窝内回流带出口门外，并随江水搬运至上下游堆积，在窝崩内留出下一轮崩岸的空间，这样窝崩才能不断地向岸坡纵深发展。如果崩塌物质不能被水流带走，则崩塌很快就会停止。因此，大的窝崩一般发生在上覆粘性土不厚、坡体以砂性土为主的河段。

2.滑坡

滑坡主要发生在岸坡地层中有抗剪强度低的软弱层或夹层的地质结构河段。软弱层或夹层可成为滑带，在其他因素的配合下形成滑坡或塌滑。

发生在岸坡上的单个滑坡一般规模较小，但数量往往较多，一般具有塌滑的特点。当岸坡上部为全新统粘性土、下部为老粘土时，由于这两类粘性土具弱—微透水性，汛后或洪峰过后，上部土体内地下水不能及时排出，一方面增加了坡体所受重力，另一方面使该部位的土体软化，导致其强度降低，从而发生滑坡。