三峡库区局部构造与地质灾害关系 三峡库区地质灾害防治为库岸稳定提供了有力保障
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\u6d4b\u8bd5\u4f7f\u7528\u7684\u4eea\u5668\u4e3aSSJ\u20144D\u5168\u6ce2\u5217\u58f0\u6ce2\u6d4b\u4e95\u4eea\uff08\u4e2d\u56fd\u5730\u8d28\u8c03\u67e5\u5c40\u6c34\u6587\u5730\u8d28\u5de5\u7a0b\u5730\u8d28\u6280\u672f\u65b9\u6cd5\u7814\u7a76\u6240\uff09\u3002
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3\u3000\u5e94\u7528\u6210\u679c\u5206\u6790
3.1\u3000\u6ed1\u5d29\u5806\u79ef\u4f53
\u6ed1\u5d29\u5806\u79ef\u4f53\u662f\u4e00\u79cd\u591a\u6210\u56e0\u3001\u591a\u671f\u6b21\u7684\u677e\u6563\u5806\u79ef\u4f53\u3002\u5176\u5927\u90e8\u5206\u662f\u5728\u6784\u9020\u548c\u91cd\u529b\u5378\u8377\u53ca\u5ca9\u6eb6\u4f5c\u7528\u4e0b\u5f62\u6210\u7684\u6ed1\u5761\u4f53\u3001\u5d29\u584c\u4f53\u3001\u6ce5\u77f3\u6d41\u5806\u79ef\u4f53\u548c\u5ca9\u6eb6\u584c\u9677\u5806\u79ef\u4f53\u3002\u5730\u7403\u7269\u7406\u52d8\u63a2\u7684\u76ee\u7684\u662f\u4e86\u89e3\u5806\u79ef\u4f53\u539a\u5ea6\u53ca\u6df1\u90e8\u7ed3\u6784\u7279\u5f81\uff0c\u91c7\u7528\u7684\u4e3b\u8981\u5de5\u4f5c\u65b9\u6cd5\u662f\u5c55\u5f00\u6392\u5217\u6cd5\u3001CDP\u5256\u9762\u4e0e\u9762\u6ce2\u6cd5\u3002
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\u7b2c\u4e8c\u5c42\uff1a3\uff5e8m\uff0c\u4e3a\u788e\u77f3\u5939\u571f\u5c42\uff0c\u6a2a\u6ce2\u901f\u5ea6470\uff5e770m/s\u3002
\u7b2c\u4e09\u5c42\uff1a8\uff5e16m\uff0c\u4e3a\u7834\u788e\u5ca9\u5c42\uff0c\u6a2a\u6ce2\u901f\u5ea6770\uff5e970m/s\u3002
3.1.3\u3000\u6210\u679c\u89e3\u91ca
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3.2 \u6ed1\u5761
\u6ed1\u5761\u52d8\u67e5\u91c7\u7528\u7684\u6280\u672f\u65b9\u6cd5\u4e3b\u8981\u662f CDP\u5256\u9762\u6cd5\uff0c\u52d8\u67e5\u5bf9\u8c61\u6709\u5df4\u4e1c\u53bf\u65b0\u57ce\u533a\u9ec4\u571f\u5761\u6ed1\u5761\u3001\u5deb\u5c71\u79c0\u5cf0\u5bfa\u6ed1\u5761\u3001\u91cd\u5e86\u5e02\u4e07\u5dde\u533a\u5173\u5858\u53e3\u6ed1\u5761\u3001\u4e07\u5dde\u533a\u957f\u6c5f\u5927\u6865\u2014\u4e0a\u6cb1\u53e3\u6bb5\u5e93\u5cb8\u6ed1\u5761\u7b49\u3002\u672c\u6587\u4ec5\u5bf9\u5176\u4e2d\u4e00\u90e8\u5206\u6709\u4ee3\u8868\u6027\u7684\u6210\u679c\u5206\u8ff0\u5982\u4e0b\u3002
3.2.1\u3000\u5df4\u4e1c\u53bf\u65b0\u57ce\u533a\u9ec4\u571f\u5761\u6ed1\u5761
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\u56fe6\u3000\u5df4\u4e1c\u9ec4\u571f\u5761\u6ed1\u5761\uff08D\u5256\u9762\uff09\u6d45\u5c42\u5730\u9707\u52d8\u63a2\u65f6\u95f4\u5256\u9762
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\uff082\uff09\u5730\u8d28\u89e3\u91ca
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三峡库区滑坡分布与局部构造发育存在密切的关系。 体现为: 第一, 局部构造特点决定滑坡体存在形式, 例如横谷地段, 背斜枢纽倾伏决定局部顺向坡形成, 造成背斜核部滑坡体的存在; 第二, 裂隙的组合形式、 组数及与河流流向关系对滑坡的形成、 规模具有明显的控制作用, 特别是区域性节理方向很可能代表滑坡体的滑动方向; 第三, 不同期次构造复合部位是滑坡发生的主要集中区, 例如奉节地区作为三个区域性构造的复合部位, 复杂构造应力场条件下形成的五组构造节理与滑坡形成关系密切; 第四, 前期构造“反转”变形是在薄皮构造控制下滑坡形成的一种可能形式。
一、 横谷地段滑坡的形成与局部构造的关系
长江三峡库区干流横谷地段主要分布于重庆—涪陵及奉节—巫山地区, 横谷地段的滑坡主要是由于褶皱枢纽的倾覆或翘倾原因所造成。 由于褶皱枢纽倾覆或翘倾, 在褶皱核部形成特殊结构的顺向坡或反向坡, 这种顺向坡与纵谷条件下形成的顺向坡相比, 横向延伸短, 构造范围小, 形成的滑坡体规模小, 库岸破坏强度低。横谷地段形成褶皱滑坡体的条件是, 在褶皱的形成过程中发育大量的纵向和横向张节理, 同时存在褶皱倾伏或翘倾或者褶皱叠加而造成的枢纽倾伏或翘倾方向的改变, 坡体的结构也随之改变。在该地段滑坡体的演化破坏方向总体表现是: 在背斜部位斜坡的破坏表现为以核部中心向两侧发展, 滑坡多出现于背斜核部; 在向斜部位斜坡的破坏表现为由两侧向中心发展。
发育于重庆铜锣峡局部向斜部位的三处滑坡——鸡公咀、堰塘湾、鸡冠石整体上表现为由两侧向中心规模逐渐减小(图4-1; 表4-1), 相反铜锣村滑坡正好位于背斜的核部; 又如在鱼咀镇与木鱼镇之间的明月峡背斜处, 褶皱枢纽具有南倾特征, 在其左岸形成局部顺向坡结构, 滑坡主要集中于背斜核部, 并且具有向两侧发展的特征, 而在长江右岸则以崩滑体和变形体为主, 规模较左岸明显变小, 同样具有由中心向两侧发展的特征(表4-2)。
图4-1 重庆铜锣峡处滑坡与局部构造关系
表4-1 铜锣峡局部向斜与滑坡分布特征
横石溪崩滑体群是在横石溪(北北东-北东东向)背斜上叠加了近南北向的孔家湾背斜,形成目前的横石溪高点的基础上产生的(湖北地质矿产勘查开发局, 1997)(图4-2), 是由褶皱叠加形成的众多节理控制的崩坡积堆积形成了最终逐渐由倒石堆演变形成堆积体滑坡(图4-3)。 即使是在这种叠加褶皱条件下, 滑坡体的规模变化仍然保持着由中心向两侧发展的规律, 具体表现为右岸以白鹤坪滑坡为中心向两侧规模迅速变小, 左岸以向家湾滑坡为中心同样向两侧滑坡体规模迅速变小(表4-3)。
图4-2 横石溪背斜局部构造特征与滑坡分布关系图
图4-3 横石溪背斜向家坪滑坡地质横剖面图
表4-2 明月斜背斜与滑坡分布特征
表4-3 横石溪背斜与滑坡分布特征
黄草峡背斜为一不对称背斜, 在背斜核部分布有突破性断裂, 地质灾害滑坡点的分布不但与背斜相关, 同时与突破性断层同样具有相关性: 第一, 由断层上盘越过断层线, 滑坡体的规模迅速降低, 也就是说滑坡体主要发育于断层的上盘(图4-4); 第二, 由背斜核部向两侧, 滑坡体规模同样具有逐渐减小的趋势(表4-4)。 而在苟家场背斜滑坡体主要分布于背斜核部, 规模相对较小(图4-4), 与其相对对称性结构有关, 同时不发育突破性断层。
表4-4 黄草峡背斜与滑坡分布特征
在阑市向斜内部滑坡体的整体分布特征是从两侧滑坡集中区向内部滑坡数量变少,在阑市向斜西翼从炭梯子到镇安场集中了14个滑坡体, 从镇安场到柏拱坝只分布有滑坡体8个(岸坡长度相当于炭梯子到镇安场的3倍), 从柏拱坝到李渡镇分布有滑坡体16个(岸坡长度与炭梯子到镇安场相当)。该区段滑坡体的整体规模相对较小, 只是在长江凸岸阑市的下游形成两个相对较大的滑坡——香炉滩滑坡和增福庙滑坡(图4-5;表4-5)。
图4-4 黄草峡背斜构造以及突破性断层对滑坡的控制
图4-5 阑市向斜局部构造特征与滑坡分布关系
表4-5 阑市向斜构造与滑坡分布特征
续表
总之, 长江流域横谷地段库岸长度不大, 滑坡规模有限, 但在不同的局部构造部位滑坡形成和演化规律并不相同, 与构造叠加、 突破性断层的存在以及褶皱的不对称性密切相关, 但大体的规律性是明显的: 岸坡破坏在背斜部位表现为中心(核部)向两侧(翼部); 向斜部位表现为两侧(翼部)向中心(核部)的特点。
二、 丰都-忠县向斜内部滑坡形成与局部构造关系
长江河谷在该区沿丰都-忠县向斜发育, 主要存在两个库岸破坏段:
第一, 是位于丰都县城两侧地段, 主要发育于后期北东-北北东向构造与先期南北向构造的复合部位, 长江河谷在该处沿追踪张节理发育, 岸坡的破坏主要受区域共轭剪节理控制, 滑坡规模类似, 结构特征基本一致, 滑坡滑动方向与长江斜交, 与区域性节理方向基本一致(图4-6; 表4-6); 同时也受到坡体结构的控制, 受坡体结构控制的滑坡规模具有一定的演化规律, 与斜坡结构关系密切, 总体上滑坡体规模较小, 主要分布于唐家坡附近。
丰都县的珍溪场镇—丰都县城附近是南北向褶皱与北东-北北东向褶皱复合部位, 其中南北向构造是先期构造, 由于北东-北北东褶皱叠加使该地区地层产状变化复杂, 共轭剪切节理发育, 沿这些剪切节理形成了许多与长江斜交的陡崖, 坡体的破坏与该组节理关系密切, 滑动方向与节理延伸方向相同, 与长江斜交。 滑坡规模主要受崩塌体的规模控制。 同时该地区著名的桃园滑坡位于构造复合交叉位置。 该处库岸变形以桃园(沙田)滑坡为界分为东西两部分, 以西库岸破坏主要受北西向剪节理控制, 以东则受北东向剪节理控制, 东侧滑坡规模整体上大于西侧, 远离该处滑坡规模迅速减小。
图4-6 丰都县局部构造与滑坡分布关系示意图
表4-6 受区域性节理控制的滑坡体规模变化特征
同时在丰都县洋渡溪镇附近由于长江侧向切割形成Jp地层, 局部三面临空, 进而形成以猫须子(图4-7中的1区)、洋渡溪(图4-7中的2区)、秦家岩(图4-7中的3区)滑坡为主体的滑坡聚集带(图4-7)。 同时滑坡聚集区位于断层传播褶皱的上盘的顺向坡部位, 加剧了坡体的破坏性。
图4-7 忠县向斜丰都区局部构造与滑坡聚集区关系
第二,是位于忠县石宝寨-万州地段, 为丰都-忠县向斜的翘起端, 同时为北东-北北东向构造与先期的东西向构造复合部位; 石宝寨-万州北东向构造与东西向构造复合带, 库岸破坏与区域性共轭剪切节理存在密切关系, 控制着崩滑体的分布。 该区为丰都-忠县向斜以20°左右的夹角归并于齐耀山背斜而形成的构造交切复合部位, 形成了本区右旋扭性应力场。在该应力场的作用下形成了两组共轭剪节理系, 其中一组节理方向与长江呈锐夹角, 被后期库岸边坡形成的卸荷裂隙所继承, 发展成为控制滑坡形成的拉裂面; 另一组节理方向与长江呈近直角相交, 发展成为控制滑坡形成的切割面, 控制滑坡的滑动方向。 在该地区岩层顺层滑动特征明显, 层间节理发育, 岩层产状倾角一般小于20°, 同时由于软硬岩层相间分布, 在长江岸坡软岩层临空变形, 上部硬岩层引张形成张裂隙。 张裂隙的形成大部分借助于层间节理以及区域性横节理的形成(图4-8)。
图4-8 石宝寨到万州段滑坡形成机理与局部构造关系示意图
图4-9 忠县-石宝寨游荡型河床与滑坡关系图
第三, 中间忠县附近是两构造带的过度地段, 构造变形较弱, 节理不发育, 长江在此处形成了游荡型河床, 滑坡数量少, 规模小。
南北向构造与北东向构造复合—北东向构造与东西向构造复合的过渡带位于忠县附近, 即东西向构造和南北向构造影响的弱化地区。 忠县-石宝寨游荡型河床位于该区, 主要表现为边滩和心滩的异常发育(图4-9), 同时由于边滩、心滩的保护作用, 虽然该河段发育有许多崩滑体, 但规模较小, 27个大中型崩滑体中该段只有一个, 即红岩子滑坡;该滑坡与支流的汇入造成边滩缺失存在很大关系。 三峡水库蓄水之后由于边滩、 心滩全部被淹没, 岩水之间的作用进一步加强, 因此, 这段库段的稳定性有待进一步观察, 现今野外调查看, 此段塌岸现象较其他地段多见。
三、 万州向斜内部滑坡形成与局部构造关系
该地区位于川东褶皱带与大巴山近东西向构造带的相接复合部位, 东部以齐耀山背斜为界与八面山弧形构造带相邻, 并在奉节县形成三大构造的复合区。
该区主体位于万州复向斜内部, 叠加褶皱的方向为北东-北北东向, 叠加褶皱是造成万州向斜内部局部横谷段存在的原因, 直到故陵向斜褶皱方向才逐渐转到近东西向。 叠加褶皱的成因主要由右旋扭动力偶作用造成, 同时形成两组共轭剪节理系, 其中一组节理方向与长江呈锐夹角, 并被后期库岸边坡形成的卸荷裂隙所继承, 发展成为控制滑坡形成的拉裂面; 另外一组的方向与长江呈近直角相交, 发展成为控制滑坡形成的切割面, 坡体破坏主要集中于纵谷段, 既故陵向斜和大周溪一带(叠加褶皱形成的局部次一级向斜构造)(图4-10)。
图4-10 万县向斜局部构造与滑坡分布关系
在故陵向斜内部存在两个滑坡聚集区:
第一, 在故陵镇附近, 分布大小滑坡9个, 集中于长江右岸, 其中最大滑坡为故陵滑坡, 滑坡方量为(11280～13120)×104m3。 故陵滑坡的滑带为先期构造形成的层间剪切构造带, 滑带的形成只是继承先期构造再次活动的产物, 其活动过程类似于构造地质学中所说的反转构造。 其基本地质条件为, 岩层倾角较缓, 具有软硬岩层相间组合的特征, 软弱岩层在河谷中形成临空面, 其滑坡形成的历史过程可以概括为四个阶段: ①断层相关褶皱形成阶段, 形成大量层间剪切带(软岩层中), 同时伴生层间节理(硬岩层中); ②河流下切, 先期形成的层间剪切带临空(软岩层变形), 硬岩层沿层间剪切带卸荷(继承层间节理形成卸荷张裂隙); ③卸荷裂隙向下延伸至层间剪切带, 上覆岩层长期蠕动变形;④层间剪切带演化形成滑坡滑带, 上覆岩层反向运动, 滑坡体形成(图4-11)。
图4-11 故陵滑坡形成演化过程与局部构造关系示意图
第二, 在云阳旧县城附近, 分布大小滑坡18个, 集中于长江左岸, 其中最大滑坡为宝塔滑坡(鸡扒子滑坡), 滑坡方量为10408×104m3, 同时还有四个滑坡的方量在(1000～2500)×104m3之间。这些滑坡的滑带同样为先期构造形成的层间剪切构造带, 滑带的形成只是继承先期构造再次活动的产物, 从鸡扒子滑坡勘察剖面可以发现这一点(图4-12)。 同时在旧县坪滑坡地质条件有所变化, 岩层倾角大于该区地层坡脚, 软弱层在河谷内部没有形成临空面, 在重力作用下形成重力背斜, 重力背斜形成的底滑面为先期形成的层间剪切带, 上部岩层以薄-中厚层砂岩层或灰岩层为主(图4-13)。
在大周溪局部次一级向斜部位是该区另一滑坡聚集区, 但其滑坡规模明显减小, 集中滑坡21个, 其中杀人田滑坡规模最大, 为1024×104m3。 滑坡体的成因与石宝寨到万州段滑坡形成机理相似。
故陵向斜在奉节县观武镇处翘起, 长江两岸出现T2b(巴东组)地层, 在奉节新县城附近长江横切朱依河背斜, 奉节新县城主体受巴务河向斜控制, 巴务河向斜轴向北60°～87°东, 核部地层为T2b4(巴东组四段), 两翼为T2b3(巴东组三段)—T2b1(巴东组一段), 其中南翼产状, 倾向北30°西, 倾角20°～50°, 北翼产状平缓, 倾向南40°东, 倾角10°～25°。受南北向挤压应力场作用, 同时受大巴山弧形构造带以及齐耀山背斜的限制形成局部反扭应力场, 形成五组剪切节理(张加桂, 2003)。 局部应力场的变化以及T3xj(须家沟组)、T2b地层的分布特征控制着该区库岸的演化, 形成多个裂隙发育段库岸, 加重了岩溶地貌的发育, 形成了该区特有的坡体演化规律。
图4-12 鸡扒子滑坡形成演化过程与局部构造关系
图4-13 旧县坪滑坡形成演化过程与局部构造关系
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