影響岸坡穩(wěn)定的主要因素

影響岸坡穩(wěn)定的主要因素

三峽是著名的大型工程。三峽工程建成后,僅在重慶轄區(qū)內(nèi)將形成寬1～2km、長600余km,同時(shí)還包括10多條支流河道的庫區(qū)水域。形成水域面積達(dá)1045km2、庫容量為393億m3的多分枝河道的人工湖。同時(shí),三峽庫區(qū)也是我國重力地質(zhì)作用異常活躍的地區(qū)之一,崩塌、滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害頻繁發(fā)生。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),三峽庫區(qū)各種類型大小潛在的致災(zāi)山體就有2500多處,其中崩滑體災(zāi)害點(diǎn)2490處。這些地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)的評(píng)價(jià)和治理是移民工程和庫區(qū)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的重要影響因素之一,三峽工程是一個(gè)整體,防治地質(zhì)災(zāi)害和生態(tài)環(huán)境建設(shè),是三峽工程密不可分的組成部分。大量的工程實(shí)例和研究證明,在岸坡穩(wěn)定性分析評(píng)價(jià)中,控制岸坡穩(wěn)定的主要因素有岸坡巖性組合特征、巖體結(jié)構(gòu)類型和岸坡結(jié)構(gòu)類型,三者既有區(qū)別也有一定的聯(lián)系,但它們?nèi)叩慕M合往往構(gòu)成了岸坡的基本地質(zhì)模式,并且組合類型通常決定了岸坡的穩(wěn)定狀況及主要變形破壞方式和規(guī)模。1巖質(zhì)、工質(zhì)及亞類通過野外調(diào)查,結(jié)合三峽庫區(qū)的地質(zhì)情況,在巖組類型的劃分中首先將巖土體劃分為巖質(zhì)和土質(zhì)2大類,然后再細(xì)分。對(duì)于巖質(zhì),按其建造類型或成因,又分為巖漿巖建造、碎屑巖建造和碳酸鹽建造3種類型,對(duì)于碎屑巖建造和碳酸鹽巖建造類型,按照巖性組合特征、巖石原生結(jié)構(gòu)特征和物理力學(xué)性質(zhì)又劃分出8個(gè)亞類。而對(duì)于土質(zhì),則是按其成因劃分成5類,即殘坡積土、滑坡堆積土、人工堆積土、崩坡積土和沖洪積土,如表1所列。1.1巖石碎屑巖構(gòu)造類型的基本特征(1)研究范圍和組成該類巖組在三峽庫區(qū)主要由分布于川東各大背斜翼部或核部的上三迭統(tǒng)須家河組(T3xj)、秭歸盆地的蓬萊鎮(zhèn)(J3p)和自流井組(J1-2z)、沙鎮(zhèn)溪組(T3s,相當(dāng)于T3xj)以及泥盆系中統(tǒng)云臺(tái)關(guān)組(D2y)、上統(tǒng)寫經(jīng)寺組(D3x)、黃家蹬組(D3h)等組成,而研究的渝巴路段主要為上三迭統(tǒng)須家河組(T3xj)。該組主要由厚層-巨厚層狀長石石英砂巖、石英砂巖、含礫砂巖、粉砂巖等巖石組成,間夾粘土巖、碳質(zhì)頁巖、泥灰?guī)r及煤層。(2)下志留統(tǒng)組成庫區(qū)主要分布于川東地區(qū)各向斜翼部積秭歸盆地的邊緣地帶。具體由分布在忠縣以西的遂寧組(J3s)、長壽以東的下沙溪廟組(J2xs)、萬州以西的新田溝組(J2x)和自流井組(J1-2z)、涪陵以西的珍珠沖組(J1z)和庫區(qū)東段自流井組(J1-2z)、巴東組(T2b)的第二、四、五段以及下志留統(tǒng)(S1)組成。主要由厚層-巨厚層(塊狀)泥巖、砂質(zhì)泥巖和薄片狀頁巖組成,間夾中厚層-厚層狀砂巖、泥灰?guī)r等。(3)流井組、東南角區(qū)域該組由上沙溪廟組(J2s)、蓬萊鎮(zhèn)組(J3p)和分布于萬州以東的自流井組(J1-2z)、新田溝組(J2x),涪陵以東的珍珠沖組(J1z),忠縣以東的遂寧組(J3s),長壽以西的下沙溪廟組(J2xs)以及分布于秭歸盆地的遂寧組(J2s)和庫區(qū)東段的中志留統(tǒng)(S2)等組成。(4)軟巖層和粘土巖層d河岸坡穩(wěn)定狀況的比較對(duì)于由這種巖組類型組成的岸坡,其穩(wěn)定狀況較單純由砂巖組成的岸坡的穩(wěn)定狀況差,但比完全由粘土巖組成的岸坡的穩(wěn)定狀況要好。但由該類型巖組組成的岸坡,若坡腳臨空,極易發(fā)生滑動(dòng)破壞。2粘土巖厚度大于砂巖巖厚度對(duì)于由這種巖組類型組成的岸坡,主要是由于硬巖的“加筋”作用使其穩(wěn)定狀況較完全由粘土巖組成的岸坡的穩(wěn)定狀況要好。(5)白堊系組成由分布于庫首附近的下震旦統(tǒng)蓮沱組(Z1)、南沱組(Zn)和白堊系組成。巖性為長石石英砂巖、粉砂巖、礫巖、含礫砂巖和粘土巖、水云母粘土巖、冰磧礫石組成。1.2巖漿巖的基本特征(1)上震旦統(tǒng)燈影組zdd該組主要由下三迭統(tǒng)嘉陵江組(T1j)、上寒武統(tǒng)三游洞群(C=3sn)和上震旦統(tǒng)燈影組(Z2dn)組成。巖性主要為薄層-厚層灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r、角礫狀灰?guī)r、灰質(zhì)頁巖、炭質(zhì)頁巖和薄煤層等。(2)東部電阻率分布的組成主要由涪陵以西的中三迭統(tǒng)的雷口坡組(T2l),東部零星分布的上二迭統(tǒng)(P2)、上奧陶統(tǒng)(O3)等組成。巖性復(fù)雜,主要有灰?guī)r類、白云巖類、頁巖類、砂巖類以及煤層等。1.3緩慢聚集的基本特征(1)巖質(zhì)岸坡積層此系巖石風(fēng)化殘留及流水作用形成的堆積物,主要成分為粉質(zhì)粘土夾碎塊石,褐黃、褐紅色,可塑～硬塑,碎塊石巖性多為砂泥巖,強(qiáng)風(fēng)化,直徑多≤1m,含量30%～40%,具中～高壓縮性,礫石磨圓差,屬棱角狀,分選差。此殘坡積層分布在巖質(zhì)岸坡的坡面上,厚度一般為2m,局部可達(dá)10m。本次的野外調(diào)查中,此類型巖組分布的主要里程樁號(hào)為K39+960～K40+770(坡面、厚度不大且分布不均,局部不穩(wěn)定)、K46+670～K46+930(穩(wěn)定)、K46+930～K47+400(基本穩(wěn)定)、K320+550～K321+400(穩(wěn)定)。(2)粉質(zhì)粘土夾碎塊石主要為粉質(zhì)粘土夾碎塊石、碎塊石土。其中碎塊石含量約占50%,粉質(zhì)粘土夾碎塊石,多呈可塑～硬塑,所夾碎塊石巖性以石英砂巖為主,塊體直徑5～40cm,其中較大者可達(dá)2m,整體磨圓差,屬棱角狀。半膠結(jié),分選差,土體密實(shí)度為中等。(3)砂泥巖碎塊石主要是由于在修建各種結(jié)構(gòu)物時(shí)產(chǎn)生的工程棄土及擋墻背后的素填土,成分為粉質(zhì)粘土及砂泥巖碎塊石,多為隨機(jī)回填,結(jié)構(gòu)松散,擋墻背后的填土部分經(jīng)碾壓,呈稍密狀。這些填土為近期堆積,回填時(shí)間不足2年。填土均勻性差,大部分未完成自重固結(jié),具濕陷性和高壓縮性。其厚度分布不均勻,一般為2m,局部可大5～10m。(4)砂泥地層結(jié)構(gòu)成分主要為粉質(zhì)粘土夾碎塊石,褐黃、褐紅色,可塑～硬塑,碎塊石巖性多為砂泥巖,強(qiáng)風(fēng)化,直徑多≤1m,含量5%～40%,具中～高壓縮性。(5)沖洪積土l上部為粘土、粉質(zhì)粘土、砂質(zhì)粉土和粉土,局部夾淤泥透鏡體,下部為砂卵石層。2庫頁島的岸壁結(jié)構(gòu)類型2.1巖質(zhì)岸坡結(jié)構(gòu)模型發(fā)現(xiàn)三峽庫區(qū)內(nèi)出露的地層都具有原生層狀的特征。由于地層的原生層狀結(jié)構(gòu)面為岸坡變形破壞的主要控制面,河流的走向(或岸坡走向)又決定著岸坡的臨空條件。因此,根據(jù)已有的研究成果并結(jié)合三峽庫區(qū)溝谷特點(diǎn),選取巖層傾角(α),巖層傾向與岸坡傾向間的夾角(β),作為巖質(zhì)岸坡結(jié)構(gòu)劃分的基本數(shù)據(jù),劃分結(jié)果如圖1。另外據(jù)大量的統(tǒng)計(jì)資料和野外調(diào)查發(fā)現(xiàn),庫區(qū)岸坡的穩(wěn)定性除受地層的原生結(jié)構(gòu)面控制外,還受到岸坡巖體中的軟弱面或軟弱層(帶)的產(chǎn)出特征控制,這種類型的岸坡主要表現(xiàn)為受軟弱基座控制的岸坡和受層面與裂隙面聯(lián)合控制的層狀體岸坡。對(duì)于上述2種類型的岸坡,其岸坡類型仍然從屬于上面的關(guān)于岸坡類型的劃分。2.2質(zhì)提升、成因及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)土質(zhì)岸坡結(jié)構(gòu)類型的劃分(Ⅵ)主要根據(jù)組成土質(zhì)岸坡的物質(zhì)成份、成因及結(jié)構(gòu)特征劃分為5類:殘坡積堆積土質(zhì)岸坡(Ⅵ1)、滑坡堆積土質(zhì)岸坡(Ⅵ2)、人工堆積土質(zhì)岸坡(Ⅵ3)、崩坡積堆積土質(zhì)岸坡(Ⅵ4)和沖洪積土(Ⅵ5)。3岸壁式分類3.1岸壁式分類的原則和基礎(chǔ)(1)不同地形條件的錨固結(jié)構(gòu)網(wǎng)型三峽庫區(qū)幾種主要巖石建造類型中,巖漿巖建造幾乎不發(fā)生大的崩塌、滑坡,因此本次不對(duì)其進(jìn)行研究,將岸坡先分為6大類型,其中前5種是針對(duì)巖質(zhì)岸坡進(jìn)行的劃分,后1種是針對(duì)土質(zhì)岸坡進(jìn)行的劃分,具體劃分為:平緩層狀岸坡、順向?qū)訝畎镀?、反向?qū)訝畎镀?、切向?qū)訝畎镀隆M向?qū)訝畎镀潞屯临|(zhì)岸坡。主要根據(jù)岸坡結(jié)構(gòu)是控制岸坡巖體穩(wěn)定的最主要因素,不同巖體結(jié)構(gòu)的岸坡發(fā)生滑坡、崩塌破壞的情況迥異,因此,首先將岸坡劃分出巖質(zhì)岸坡和土質(zhì)岸坡,對(duì)巖質(zhì)岸坡又劃分出5種類型。(2)內(nèi)、外岸坡的變形破壞根據(jù)岸坡原生結(jié)構(gòu)面傾向與岸坡坡向的順、逆關(guān)系,將切向、順向岸坡再進(jìn)行細(xì)分,分為傾內(nèi)型(指結(jié)構(gòu)面傾向與岸坡坡向相反的)岸坡,傾外型(指結(jié)構(gòu)面傾向與坡向相同的)岸坡。主要依據(jù):傾內(nèi)型、傾外型岸坡兩者的變形破壞方式、穩(wěn)定性存在明顯差異。前者無順層面滑動(dòng)的空間,通常是穩(wěn)定的,特殊情況下才產(chǎn)生切層滑坡;后者因存在順層易滑空間,穩(wěn)定性相對(duì)較低,變形破壞方式以順層滑坡為主。據(jù)初步統(tǒng)計(jì),傾外型、傾內(nèi)型岸坡中的崩滑體個(gè)數(shù)分別占崩滑體總數(shù)的84%和16%。3.2狀岸坡向水平垂直的狀岸坡水岸坡立地類型根據(jù)上述原則和主要依據(jù),對(duì)三峽庫區(qū)岸坡類型綜合模式進(jìn)行了劃分。Ⅰ:平緩層狀岸坡(α<10°;0°≤β≤180°)Ⅰ1:平緩傾內(nèi)層狀岸坡Ⅰ2:平緩傾外層狀岸坡Ⅱ:順向?qū)訝畎镀?0°<β≤30°)Ⅱ1:緩傾外順向?qū)訝畎镀?10°≤α≤20°)Ⅱ2:中傾外順向?qū)訝畎镀?20°<α≤45°)Ⅱ3:變角傾外順向?qū)訝畎镀?0°<α<45°)Ⅱ4:陡傾外順向?qū)訝畎镀?α>45°)Ⅲ:反向?qū)訝畎镀?150°<β≤180°)Ⅲ1:緩傾內(nèi)反向?qū)訝畎镀?10°≤α≤20°)Ⅲ2:中傾內(nèi)反向?qū)訝畎镀?20°<α≤45°)Ⅲ3:陡傾內(nèi)反向?qū)訝畎镀?α>45°)Ⅳ:切向?qū)訝畎镀?0°≤α≤90°)Ⅳ1:切向傾內(nèi)層狀岸坡(120°<β<150°)Ⅳ2:切向傾外層狀岸坡(30°<β<60°)Ⅴ:橫向?qū)訝畎镀?60°≤β≤120°,0≤α≤90°)Ⅵ:土質(zhì)岸坡Ⅵ1:殘坡積堆積土質(zhì)岸坡Ⅵ2:滑坡堆