库区滑坡成因

库区滑坡成因分析1.引言我国是滑坡灾害发生较为频繁的国家，且随着社会的发展，人类活动频率的加剧和范围的扩大，受滑坡危害影响的程度和规模也随之扩大。据统计，我国滑坡泥石流灾害分布区的面积约占全国的一半，每年由滑坡泥石流造成约100亿元的经济损失，死亡900余人，严重制约着当地社会经济的发展[1]。滑坡灾难在库区影响尤为严重。随着我国水电能源事业的蓬勃发展，各大江河流上相继建立了数百个拦水大坝，开发水电能源，为解决我国能源紧缺问题提供一线生机。然而，水库的修建改变了库区原始天然环境，库区斜坡岩土体应力状态重组，地层基岩岩性、水文条件发生巨大改变，岸坡原有稳定状态被打破，在库区水位变动及降雨或其他因素影响下，斜坡极有可能失稳破坏，酿成滑坡灾难[2][3]。尤其是1992年上马的三峡水利枢纽工程，引起众多学者对三峡库区岸坡稳定性的极大忧虑[5]。根据2001年三峡库区地质灾害防治总体规划[4]，三峡水库干、支流岸线长5300km，库区内有各类崩塌、滑坡体2490处，其中属受水库蓄水影响的1627处，在移民迁建区的863处，水库运行后，年水位变化将超过40m，使得库区岸坡的稳定性更加恶化。建坝至今，已有部分斜坡发生明显变形，个别已发生失稳破坏[6][11]。库区滑坡灾害不仅对库区生民财产和水库经济效益造成重大损失，并且极有可能威胁到大坝的安全，导致溃坝，给下游带来不可估量的损失。滑坡的形成是坡体内外因素共同作用的结果[7][8][9]。内在因素即滑坡本身地质特性，包括区域地质构造、地层岩性、地貌，这些因素构成了坡体的边界条件，从根本上决定了斜坡的稳定性。外在因素是滑坡触发因素，如自然因素的波浪冲刷、淘蚀坡脚、降雨、冻结和融化、库水浸泡、水位骤降、地震等，人为因素的坡脚开挖、采矿、填筑、破坏植被等，对斜坡稳定产生不利影响。2.滑坡影响因素分析1）岩层的结构和构造，对山坡的稳定性，滑动面的形成以及滑坡的发展，都有很大的影响。地质构造条件的具体差异，往往成为滑坡是否产生的重要条件。不同的地质构造单元，在地层的分布和岩石性质，褶皱和断裂的发育程度、地貌形态、地下水及不良物理地质现象的类型和分布等许多方面是不完全相同的。如在活动性大的大地构造单元和不同构造单元的交接带、褶皱带、断层等地区，山坡稳定性一般要比活动性小的大地构造单元差。2）滑坡的产生与组成斜坡的岩石和土的性质关系最为密切。软弱岩土是产生滑坡的物质基础，对于土石性质比较软弱，结构比较松散破碎而蓄水条件较好、排水不易的地层，就比较容易产生滑坡。如新生代构造盆地内沉积的湖泊相粘性土和粘土质岩土；华北、西北黄土高原大面积覆盖的第四系新黄土和老黄土；山地、丘陵地区河谷谷坡坡麓广泛分布的第四系松散堆积物容易产生滑坡。软质岩层易于风化，在构造应力和风化作用下，产生许多节理和裂隙，岩体整体性差，强度低，在一定条件下便会产生滑动；当软质岩体经风化剥蚀后形成的大量堆积物和有利于物质产生滑动的低洼地形，表面易被地下水软化，为滑动带的形成创造了有利条件。易滑软弱层在震动作用下易产生液化的灵敏土层，如在地下水作用下易受潜蚀的含水砂砾石层，地质构造作用造成的断层挤压带，对于滑坡的稳定是很不利的。3）地貌。研究发现滑坡大部分为曾经发生过崩塌或古滑坡地形处的重新滑动；没有特殊的外因而在不具滑坡地形的地方很少产生新的滑动。较易发生滑坡的地形有：由于岩性差异而形成陡崖与洼槽相间的单面山地形、由沿直线状延伸的断层壁产生的大量崩落物堆积于洼地而成的岩堆地形、陡坡区域中缓坡段、河流凹岸中的局部凸出、连续平台的突然降低、山区圈谷状和簸箕状洼地、与地质面接近一致的丘陵及山嘴斜坡等地形。4）水。水对坡体滑动带的形成具有十分重要的作用，如在透水性有很大不同的两个地层的接触面，渗透到地下的水以一定的流速通过透水层，而在不透水的层面上滞留，这样便形成了一个具有很大孔隙水压的含水层，引起透水层发生流砂和剪切破坏；且地下水的滞留促进岩石的风化和泥化，这样长期和反复作用，就渐渐形成了滑动面。此外，水对滑坡的影响是多方面的，如对岩石的软化和润滑作用，并且它也是滑坡发生的主要促发因子，这将在下部分内容有详细说明。5）地壳构造活动。地壳构造活动是滑坡的一个重要的内在因素。构造活动在长时期缓慢的运动中，局部地壳积累了巨大的应变能、势能，突然释放，触发滑坡。构造活动可以表现在多个方面，如地壳的隆升、断层错动、地震等，它们都直接或间接地影响着滑坡的形成与发展。地壳运动往往使附近岩体结构松动，给斜坡稳定带来潜在威胁。其中地震对斜坡影响的机理主要包括以下方面：a、从震源开始分布于地壳中的弹性震动，向周围截至传递时具有一定加速度，因此产生地震力，同时在地表物体和建筑物内部将产生一种与地震力大小相等、方向相反的惯性力；b、地震在斜坡内引起一种附加应力；c、地震还可以引起岩石结构和强度的不利变换，如抗剪强度的暂时降低、触变液化等。6）其他因素。如气候变化，使得岩石碎裂、风化、泥化，强度降低；河流冲刷、淘蚀及人工开挖，影响斜坡的形状，形成临空面。此外人类的不合理填筑、采矿、修建水库、破坏植被、爆破等活动恶化原始自然平衡条件，也会触发滑坡。3.库区滑坡特点水库库岸滑坡除具有一般山地滑坡的基本特征外，其特殊性在于水库蓄水使滑坡所赋存的地质环境发生变化，主要表现在如下几个方面：1）水的软化作用。对岩质斜坡来说，当岩体或其中的软弱夹层亲水性较强，有易溶于水的矿物存在时，浸水后岩石和岩体结构遭到破坏，发生崩解泥化现象，物理力学性质降低，而且这种软化往往具有不可逆性，从而影响斜坡的稳定。对于土质斜坡来说，遇水后软化现象更加明显，尤其是粘性土和黄土斜坡。2）水库蓄水引起的库岸再造作用，这主要是由水流的冲刷和淘蚀造成的。在水流冲刷和淘蚀作用下，河谷岸坡变高、变陡，在坡脚处形成临空面，不利于岸坡的稳定，发生坍塌，如果滑坡面的出露点恰好冲刷线影响范围内，则岸坡极有可能发生滑动。内外大量研究表明，库岸再造影响范围在库水位以上30～50m，个别可达80m[10]。3）静水压力。作用于斜坡上的静水压力主要有三种不同的情况：其一是当斜坡被水淹没时，若斜坡的表部相对不透水时，坡面上就承受一定的静水压力。由于该静水压力指向坡面且与其正交，所以对斜坡稳定有利；其二是岩质斜坡张裂隙充水时的静水压力，由于它的作用使斜坡受到一个向着临空面的侧向推力，易发生失稳；其三是作用于滑体底部滑动面(或软弱结构面)上的静水压力，如果斜坡上部为相对不透水的岩土体．则当河水位上涨或水库蓄水时，地下水位上升，斜坡内不透水岩土底面将受到静水压力作用，削减该结构面上的有效应力，从而降低了抗滑力，不利于斜坡的稳定。当河水位或库水位迅速消落时，由于地下水的滞后效应，结构面存在较大的静水压力，岸坡就容易破坏。4）动水压力。如果斜坡岩上体是透水的，地下水在其中渗流时由于水力梯度作用，就会对斜坡产生动力，其方向与渗流方向一致，指向临空面，因而对斜坡稳定是不利的。在河谷地带当洪水过后河水位迅速下降时，岸坡内可产生较大的动水压力，往往使之失稳。同样，当水库水位急剧下降时，库岸也会由于很大的动水压力而致失稳。5）浮托力。处于水下的透水斜坡，将承受浮托力的作用，使坡体的有效重量减轻，对斜坡稳定不利。穗6卷）序水库诱发地震离。界水位上升，使讲库区岩层应力挎重组，容易诱风发水库地震，闯在地震与库水王的耦和作用下齿，敲库岸促滑坡的稳定些很容易遭到破纠坏通。据统计音[10]逐，某世界上已经建袄成的水库中约京有缴1/1000尽曾发生水库诱妖发地震脂，利在世界上倘132酒例水库诱发地昌震中我国占轮22饶例疗，祸是世界上与发生水库诱发会地震最多的国欲家。印度学者水古哈心(序1981加年培)兄曾作了研究并虹认为水库诱发液地震的上限为米7禾级。但大于鼓6治级地震的实例扩也很多急，谊我国的新丰江肺水库搬6.1泰级、印度的柯悟依纳水库舌6.5耳级、希腊的古拢里马斯塔水库救6.3隆级等。如我国陈新丰江水库诱地发地震震中烈匠度达宵8越度济，叉右岸坝段产生虎82m琴裂缝旱，汤同时也诱发库安岸滑坡。阅7庭）好水库蓄水使得停岸坡变形加剧愚，为滑坡创造鹿条件。清水库蓄水虽然壤不足以使库岸暑滑坡发生破坏艺，糠但往往会促使葱其产生变形姐，技地表出现大量努裂缝后，香这就为地表水膊在滑坡体内富鲁集和运移提供盆了条件堡，铃从而促使滑坡岩发生滑动破坏洲。最为典型的著例子为长江鸡袜扒子