三峡库区的地质灾害.docx

岩土工程界 第 6 卷 第 6 期岩土论坛三峡库区的地质灾害刘传正(中国地质环境监测院)摘 要 介绍三峡库区的地质灾害情况 、移民工程建设过程中的地质问题和学术界的争论 ,重点陈述了“坠覆体”和“复合堆积体”两个概念提出的依据 ,期望引起注意 ,共同促进对三峡库区地质灾 害防治工程研究的深化 。关键词 三峡库区 地质灾害 “坠覆体” “复合堆积体”众所周知 ,长江三峡工程坝址区是一个“安全 岛”。与坝区的地质研究相比 ,三峡库区的工程地质 环境事实上是一个比较长期的被轻视的问题 。随着 城镇移民工程的建设 ,移民工程区的地质灾害问题 逐渐引起工程地质学家的重视 ,也逐渐为社会各界 所了解 。一个突出的事实是 ,位于三峡工程库首区 、 移民迁建任务最重和迁建时间最紧迫的几个县城遇 到的地质问题最多 ,是困扰主库段万州 、云阳 、奉节 、 巫山和巴东等县城移民工程建设多年的大难题 。由 于对工程开挖揭露出来的 、大范围分布的松动变形 结构的斜坡之成因及其后期改造认识不清 ,也就对 其工程建设的可利用性和对工程扰动的敏感性缺乏 科学界定 。结局必然是不仅使新城址的选定大费周 折 ,对其成因与工程性质的研究也就变得非常紧迫 。1三峡库区地质灾害根据编制三峡库区地质灾害防治规划时 (2001 年 10 月) 的系统统计 ,在三峡库区淹没影响区和移 民迁建区内共发现地质灾害 2548 处 ,其中崩塌 (危 岩体) 和滑坡 2490 个 ,泥石流 47 条 、地面塌陷 6 个 、 地裂缝 5 个 。2490 处崩滑体中受三峡水库 175 m 蓄水位影响的共 1627 处 ,分布在 175 m 回水线以上 的 (移民迁建区中) 共 863 处 。影响移民工程建设和 库岸防护的重点地段是万州 、云阳 、奉节 、巫山和巴 东等县城 ,也是地质成因争论最大的地段 。(1) 万州城区地层产状平缓 ,但滑坡成群出现 。 万州不仅是“川东门户”,也是我国著名的滑坡区 。 在城市迁建中多处遇到滑坡的困扰 ,如太白岩 、吊岩 坪 、枇杷坪 、安乐寺 、草街子和玉皇观等滑坡群 。(2) 云阳县旧县城等地滑坡灾害严重 。东城滑 坡位于县城后山 ,滑坡中部 175 m 高程一带为建筑 物密布区 。后缘稳定性差 ,滑动后将对前缘滑坡加载 ,触发其失稳 , 并危及滑体上建筑物安全 。2001 年 1 月 17 日 ,滑坡后缘的五峰山再次发生崩滑灾 害 。西城滑坡的性质与东城滑坡相近 。由于旧城 175 m 以上尚有十多个单位 、学 校及 6000 居民 ,30 万 m2 房屋 ,必须尽快进行地质灾害的防治 。城 东宝塔滑坡是库区四个上亿方的滑坡之一 ,其后部 和中部的稳定性都值得研究 。云阳县新县城迁到上游 (距旧城约 30 km) 的双 江镇 ,该地缓倾角滑坡发育 ,在成因上与万州滑坡具 有类似性 。(3) 奉节新县城建设中发现 ,自西向东 ,地形切 割剧烈 ,斜坡稳定性降低 。奉节县城中心的选定延 续了十年时间 ,多次改变规划 ,从草堂 、口前 冒风 岭 、莲花池 ,直至 1995 年最后选定三马山和杨家坟 一带作为县城中心 。该区较著名的滑坡有猴子石 、 卧龙岗 、宝塔坪 、白衣庵 、磷肥厂 、紫阳城 、黄瓜坪和 朱家湾等 。面临的地质问题是 ,大面积堆积体的成 因不明 ,结构不清 ,使合理开发利用地质环境和高边 坡的防护及岩溶塌陷防治等问题的地质依据不足 , 导致规划的新县城长达 12 km。(4) 巫山新县城斜坡结构松散 。巫山县新城迁 建区较大规模的滑坡约 27 处 ,影响严重的滑坡有北 门坡 、邓家屋场 、玉皇阁 、残联大楼 、烟厂后山和秀峰 寺等 。北门坡滑坡自 1989 年以来出现变形 、拉裂 等 ,造成房屋倒塌 ,对居住在该区的数千名居民生命 财产构成了严重威胁 。县城新址不稳定的库岸密 布 ,移民迁建新址主要地段的田家沟至林业局一带 , 既是滑崩堆积体分布区 ,又是不稳定的土质岸坡 ,直 接危及新城主体建设 。(5) 巴东县新城址紧靠老县城西侧 ,由于滑坡和 堆积体等地质灾害的制约 ,巴东新县城曾三次选址 , 两次变更搬迁 ( 1982 年确定黄土坡为县城中心 ;收稿日期 2003 - 04 - 21 岩土论坛geot echnical engineering world vol. 6 no. 61992 年扩迁至白土坡 、云沱和西壤坡 ,以云沱为县 城中心 ;1996 年调整为以西壤坡为县城中心) 。巴 东县新城址区的地形地质条件很差 ,总体为顺向坡 , 坡度较大 ,冲沟发育 ,岩性较软弱 、破碎 。该区古滑 坡发育 ,重要者是黄土坡滑坡和赵树岭滑坡 ,造成建岸防护的急迫需求 ,刘传正 (1999) 基于自己在三峡 库区多年的考察和专题研究提出了“复合堆积体”的 概念 ,这种斜坡包括了基岩 、古垮塌体 、古崩滑体 、现 代崩滑体和第四系沉积体等几种组合或全部组合 。 认为“坠覆体”论者对现象的观察是比较全面的 ,但设用地紧张 。在移民工程建设过程中 ,由于对斜坡成因分析定论失之于简单化 “;滑坡”论者只看到表岩体的强烈开挖扰动 、废水不合理排放等原因 ,新的 地质灾害又频繁发生 ,导致了重大经济损失和人员 伤亡 。2 科学认识水平针对上述问题 ,目前提出了“滑坡”、“复合堆积 体”“、坠覆体”“、松散堆积体”“、碎裂岩体”“、暗河古 垮塌体”和“溶蚀沉降体”等一系列不同的认识 ,由于 这些观点受个人研究的学科领域局限抑或对三峡地 区地质认识程度的不同 ,短时期内很难形成比较统 一的认识 。“坠覆体”一词出现于 1995 年 ,是负责三峡库区 城镇规划选址地质工作的崔政权大师对上述斜坡成 因给出的一个带有全局性的定性概念 。这个“新名 词”已被部分后继的研究者采用 ,同时也受到部分人 的非议 , 认为就是“滑坡”, 没有必要再创造“新名面化现象就下结论 ,难免失之于武断 。 “复合堆积体”概念建立的依据是奉节 、巫山和巴东等城镇揭露的地质灾害基本特征 :(1) 复杂斜坡后缘高程一般在 400600 m ;(2) 根据测年资料 ,三峡库区主要滑坡的发生时 间可分为 4 期 : (3545) 104a 、(2530) 104a 、 (815) 104a 和 (25) 104a ;(3) 斜坡主体结构复杂 ,岩土成分分层不明显 , 表现为松动 、架空 、块体与细土混杂 ,易于地下水活 动 ;(4) 坡体中没有统一的滑面或层面 ,但随机地存 在多个次级滑面或堆积间断面 ;(5) 斜坡的前缘常常被一 、二级阶地所覆盖 ,形 成阶地“超覆”;(6) 斜坡的工程地质性质远比一般意义上的滑坡地区要复杂 。词”。不管如何 “,坠覆体”一词的提出及其争论反映“复合堆积体”的成因是“长江上游川峡二江续了目前工程地质学家对三峡库区地质问题的认识深度和无奈 。针对“坠覆体”概念 ,崔政权 (1998) 曾做出如下 概括 :(1)“坠覆体”是指坠溃作用及其堆积物 ,是新提 出的一种斜坡失稳型式 ;(2) 主要出现在三叠系中统巴东组 ( t2 b) 地层 岸坡中 ;(3) 这种岸坡的变形破坏机理是 ,巴东组 ( t2 b) 地层在历次构造应力场作用下出现密集裂隙 ,后随 长江下切而松弛风化 ,形成松动域 ; 松动域下沉 、弯 曲并出现局部性剪滑 、倾倒 、崩塌及旋转 ,最后以“雪 崩式”崩溃 ,形成坠覆体 ;(4) 坠覆体中可分辨出不同阶段的堆积物 ,它们 与基岩的界面难以判断 ,因为基岩也十分破碎 “; 坠 覆体”的后期改造以局部性浅层崩滑作用为特征 ,不 具备整体性滑移条件 。3一种科学假说因为万州至巴东库段复杂斜坡的成因研究不是 一个简单的学术论题 ,而是指导移民工程建设和库24接地段岸坡演变过程探讨”(刘传正 ,2000) 一文提出 的科学假说 ,认为古川江和古峡江在奉节实现两江 东西续接贯通形成统一的长江是该地区第四纪时期 的一个重大地质事件 ,两江贯通带来的快速地质作 用是万州至巴东库段河谷岸坡发生快速再造 ,孕育 今日地质灾害隐患多发的深层次原因 。长江的川峡二江续接贯通这一重大地质事件伴 生了 3 种强烈地质作用 ,即“水锯”下切 、溯源侵蚀和 暗河垮塌作用 ,使其所在江段在较短的时间内 ( 约 3040 万年) ,塑造了高达 400 m 的复杂岸坡 。这 些作用引发的岸坡演化过程是 ,山体卸荷 松动 开裂 转动 泥化 垮塌 崩滑改造和阶地“超覆” 等 。目前的斜坡是该过程造就的“复合堆积体”,其 主体是垮塌 滑移体 。这类斜坡的工程地质环境质 量是较差的 ,不同于正常固结的土体或岩体 ,规划工 程建设用地或库岸防护应进行专门研究 。已有研究证明 ,新构造期以来 ,青藏高原大幅度 隆升 ,川西逐渐成为我国地势的第二阶梯 ,这是长江 河谷东西贯通的大背景 。长江河谷东西贯通时间尚 无定论 ,多数意见定为新构造期以来 ,最早的定为白(下转第 35 页)岩土工程界 第 6 卷 第 6 期地基基础工程相关管线的正常运行 ,采用工字钢 、木板内支撑法 , 并在开挖的同时对裸露在外的管线进行加固 。依据 钻机的大小尺寸 、每根输油管间的间距和现场条件 , 工作坑的尺寸设计为 6 m 6 m 4. 5 m (分别为长 、 宽 、高) ,接收坑尺寸设计为 6 m 5 m 4 m。(2) 导向孔施工 : 在工作坑和接收坑制作完后 , 按照设计顺序安装 、调平导向钻机 ,确保安装牢固 , 管路连接准确无误 ,且瞄准靶位 。钻进过程中 ,始终 保持匀速钻进 ,采用低转速 、低泵压钻进 ; 导向仪器 严格监控钻进轨迹 ,确保轨迹是直线 。由于钻孔位 置要求严格 ,第一根钻杆一定要瞄准靶位 、调平 。(3) 扩孔拉管 : 按照设计要求进行一级扩孔 ,用 钻杆连接一级扩孔钻头 、分 动器 、168 拉管头及168 钢管 ,根据场地条件钢管加工为每段 5 m ,采 用电焊联结 。焊接要求满焊 、焊缝牢固平整 。拖管 时 , 注 意 每 根 钢 管 两 端 出 露 工 作 井 壁10 cm。5结语通过此项工程的顺利完成 ,得出了以下结论 :(1) 导向钻进作为一种高功效 、低环境影响的新 型管道施工工艺 ,在本工程中充分体现了其不可替 代的工艺优势 ;(2) 对于油管套管水平控制的严格要求 ,通过利 用先进的导向仪器 ,配合钻机钻进参数的严格控制 , 使管线水平误差始终控制在设计允许的范围内 ,最 后完成管线的最大水平轴心误差仅为 60 mm ,较好 地实现了施工控制目的 ;(3) 应根据现场的场地条件 、固有地下管线分布 情况和相关的地质资料来决定施工方法及应采取的 施工工艺 。参 考 文 献1 林宗元. 岩土工程勘察设计手册. 沈阳 : 辽宁科学技术出版社 , 1996 .2 中国非开挖技术协会 ,中国地质大学 (北京) 工程技术学院. 水平定向钻进技术. 2000 .3 刘宪全等. 导向钻进铺设污水管施工工程. 岩土钻凿工程.1999 (23) .第一作者通讯地址 :北京市海淀区学院路 29 号中国地质大 学探工楼 206 室 邮编 :100083(上接第 24 页)垩纪 ,最新定到 1517 万年 。有意思的是 ,早期的 研究 (本世纪初) 定的时间老 ,后期 (八九十年代) 提 出的时间新 。就三峡地区而论 ,古川江的草堂河和古峡江的 大溪河切过齐岳山形成瞿塘峡实现两江续接贯通以 来 ,本地云梦期 (三峡期) 夷平面的两个代表性高程 分别为 400 、600 m ,形成时间在中更新世中 、早期 , 在其东西两侧的同级夷平面高程皆低于本区 ,说明 中更新世以来本区切割深度 (上升幅度) 最大 ,相应 的下切速度达 1 mma - 1 。因此 ,我们倾向于长江河 谷东西贯通时间为中更新世早期 (约 4560 万年) 。古川江和古峡江在奉节瞿塘峡实现两江东西续 接贯通是有其深刻的地质历史背景的 ,如在大地构 造方面 ,该地区是川东褶皱带 、大巴山弧和淮阳山字 型西翼反射弧 (黄陵背斜) 三者的汇而不交区 ; 是地 质演化史上的的岩溶垮塌区 ,世界奇观“天坑地缝” 就在本区 。自然 ,这方面的探索已超出本文的范围 。 4三峡水库蓄水运行是一个新的重大人为地质事件2003 年 6 月 , 三峡水库将开始蓄水运行 , 到2009 年 ,水库水位将普遍抬升 100 m 。三峡水库正 常运营后 ,水库水位每年将在 175 m 和 145 m 之间往复变动 ,这将是一个新的重大人为地质事件 ,三峡 水库岸坡随之将进入第二个剧烈塑造期 ,局部的库 岸再造和整体的斜坡稳定性将是工程界和学术界必 须考虑的重大问题 。令人欣慰的是 ,经国务院批准 的三峡库区地质灾害防治规划(2001 年 10 月) 专 门列入了“三峡库区滑坡塌岸防治专题研究”和“三 峡库区地质灾害监测预警工程建设”内容 ,为沉着应 对可能出现的问题奠定了基础 。参 考 文 献1 沈玉昌. 长江上游河谷地貌. 北京 :科学出版社 ,1965 .2 田陵君. 长江三峡河谷发育史. 成