雅礱江中游某滑坡群形成條件及工程影響分析

吉 鋒，唐興君，石豫川

雅礱江中游某滑坡群形成條件及工程影響分析

吉 鋒1，唐興君2，石豫川1

（1．成都理工大學(xué)地質(zhì)災(zāi)害防治與地質(zhì)環(huán)境保護(hù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，成都 610059；2．國家電力公司華東勘測設(shè)計(jì)研究院，杭州310014）

某大型水電站位于雅礱江中游，在調(diào)查期間發(fā)現(xiàn)短短30 km河段內(nèi)發(fā)育10個(gè)特大型-巨型古滑坡體，滑坡體規(guī)模巨大，方量4 000×104～12 000×104m3不等，沿江長度達(dá)數(shù)千米，最大深度達(dá)200 m以上，且70%發(fā)育于河流右岸，滑坡群對擬建的工程影響巨大且不可回避。通過因素分析獲知：滑坡群在此處的發(fā)育有其必然性，其與河谷形態(tài)、陡峻的深切峽谷地貌、軟硬相間的巖層結(jié)構(gòu)、分區(qū)性前波大斷裂的切割等因素密切相關(guān)，其形成機(jī)制可歸納為滑移-拉裂型、滑移-彎曲型（潰屈）、彎曲-拉裂型（傾倒）3大類。最后結(jié)合滑坡的穩(wěn)定性和擬選壩址位置對工程影響進(jìn)行評價(jià)，得出如下結(jié)論：工程區(qū)滑坡數(shù)量眾多，與壩址相間分布，在上、中、下壩址間選擇上壩址對工程安全性最為有利，尤其是避開了下游有復(fù)活跡象的3個(gè)特大型滑坡，最后提出相應(yīng)工程建議，可對工程建設(shè)起一定參考。

滑坡群；形成條件；工程影響

1 概 述

某擬建的大型水電站位于雅礱江中游，工程區(qū)山勢陡峭、水流湍急、河道狹窄。野外調(diào)查表明，在工程區(qū)近30 km的河段內(nèi)發(fā)育了10個(gè)特大型-巨型滑坡體（見圖1）?；麦w規(guī)模巨大，沿江長度達(dá)數(shù)千米，前后緣高差達(dá)600～800 m，滑坡體最大深度200余m，方量在4 000×104～12 000×104m3之間，其穩(wěn)定程度對擬建的工程具有顛覆性的影響，也關(guān)系到壩址選擇、蓄水位等一系列關(guān)鍵問題，因此研究該滑坡群為何在該區(qū)段如此高密度發(fā)育，及其對擬建工程的影響，并提出相關(guān)建議顯得尤為重要。

圖1 工程區(qū)滑坡空間分布特征示意圖Fig．1 Spatial distribution of landslides at the project area

野外調(diào)查發(fā)現(xiàn)，滑坡群在空間分布上具有如下規(guī)律：①河道右岸共發(fā)育7個(gè)特大型-巨型滑坡，占總數(shù)的70%；左岸共發(fā)育3個(gè)特大型-巨型滑坡。②滑坡在形成時(shí)間上可分為寬谷期和峽谷期，具有多期次復(fù)合成因的堆積特征，寬谷期的物質(zhì)多在2 600 m高程以上，與該區(qū)夷平面高程相近，隨著河谷強(qiáng)烈下切，導(dǎo)致邊坡變得高陡，工程區(qū)絕大多數(shù)巨型、特大型滑坡體均形成于這一峽谷時(shí)期。

2 滑坡群形成的主控因素分析

針對工程區(qū)特大型、巨型滑坡發(fā)育如此密集，且右岸數(shù)量多、左岸數(shù)量少的特征如此顯著，本文對其發(fā)育的主控因素進(jìn)行了詳細(xì)分析，獲知工程區(qū)內(nèi)滑坡的形成除了與地殼抬升密切相關(guān)外，還與本區(qū)獨(dú)特的地形地貌、地層巖性和地質(zhì)構(gòu)造關(guān)系緊密。

2．1 工程區(qū)地形地貌

工程區(qū)河谷基本沿構(gòu)造線方向展布，巖層走向與河谷展布也近似一致，傾角中等，導(dǎo)致河谷右岸總體屬順向邊坡（見圖2），左岸屬反向邊坡。由于工程區(qū)地殼隆升運(yùn)動(dòng)劇烈，伴隨著強(qiáng)烈的構(gòu)造抬升作用，雅礱江河谷迅速下切，從而導(dǎo)致右岸順層邊坡前緣臨空，隨著前緣臨空面高度加劇，形成了前陡后緩的地貌形態(tài)。前部懸崖陡峭，坡度達(dá)60°以上，高度達(dá)百余米（見圖3），后部坡度與巖層傾角大致相當(dāng)，由于邊坡前緣坡度大于巖層傾角，為右岸邊坡失穩(wěn)破壞提供了變形空間。

圖2 河谷兩岸地層產(chǎn)狀對比圖Fig．2 Comparison of attitude of stratum on both valley sides

圖3 河流強(qiáng)烈下切形成前陡后緩的地貌形態(tài)Fig．3 Geomorphology under the strong river incision

2．2 工程區(qū)巖性組合

工程區(qū)滑坡發(fā)育環(huán)境為三疊系上統(tǒng)雜谷腦組（T3z）中厚層狀砂質(zhì)板巖與巖質(zhì)相對較硬的大理巖互層，一般情況下邊坡穩(wěn)定性較好。伴隨地殼抬升，巖體中構(gòu)造應(yīng)力釋放，在淺表層發(fā)生卸荷回彈變形。研究表明，沿軟硬層面交界部位產(chǎn)生的差異卸荷回彈比較明顯，導(dǎo)致層間接觸帶上的剪切應(yīng)力集中，剪應(yīng)變增大，最終可使這部分巖體發(fā)生剪切破壞。另外，卸荷變形使得淺表部巖體產(chǎn)生拉張破裂，原有結(jié)構(gòu)面擴(kuò)展破壞，并產(chǎn)生新的表生結(jié)構(gòu)面，為地下水的入滲提供了良好的通道，使得結(jié)構(gòu)面的強(qiáng)度進(jìn)一步降低，隨著抬升運(yùn)動(dòng)的不斷進(jìn)行，河谷深切，邊坡高度不斷增加，上述作用的影響更加突出。在自重應(yīng)力的長期作用下，上部巖體追蹤軟弱結(jié)構(gòu)面發(fā)生蠕滑變形，并產(chǎn)生與滑移方向近于直交的拉裂縫，使得變形體與母巖脫離，最終發(fā)生滑動(dòng)破壞。由于順層滑動(dòng)要比反向坡發(fā)生彎折破壞在力學(xué)上易于集中，故工程區(qū)順層滑坡在數(shù)量上占比例較大。

另外，工程區(qū)下游的部分滑坡巖性較為軟弱，為元古界下村巖群（Pt1－2XC）云母石英片巖、鈉長石英巖夾綠泥片巖，這導(dǎo)致滑坡物質(zhì)組成非常破碎。

2．3 工程區(qū)地質(zhì)構(gòu)造及邊坡結(jié)構(gòu)特征

經(jīng)現(xiàn)場調(diào)研，滑坡區(qū)處于單斜構(gòu)造上，區(qū)內(nèi)有分區(qū)性的逆斷層-前波斷裂沿江分布（圖4）、斷面產(chǎn)狀N15°W，SW∠50°～84°，上盤為二疊系岡達(dá)概組，下盤為三疊系雜谷腦組，且多自滑坡體中后部通過，前波斷裂為邊坡后緣拉裂提供無約束邊界。

另外，受構(gòu)造運(yùn)動(dòng)影響，區(qū)內(nèi)巖體多發(fā)育3～4組節(jié)理，層面與節(jié)理的不利組合為邊坡失穩(wěn)提供了邊界條件，成為失穩(wěn)滑動(dòng)的關(guān)鍵因素。另外，測區(qū)巖體為薄～中厚層狀巖體，受構(gòu)造作用明顯，巖層揉皺現(xiàn)象極為發(fā)育（見圖5），在構(gòu)造變動(dòng)過程中，巖層受力產(chǎn)生彎曲變形，由于軟、硬巖層的抗彎剛度不同，巖層彎曲時(shí)常在軟硬巖接觸帶產(chǎn)生層間錯(cuò)動(dòng)。錯(cuò)動(dòng)面的產(chǎn)生使巖體層面強(qiáng)度降低，同時(shí)產(chǎn)生陡傾坡內(nèi)的X裂隙，為地下水的入滲創(chuàng)造了條件（見圖5）。

圖4 前波斷裂沿江展布圖Fig．4 Partitioned reverse fault along Yalong river

圖5 斜坡淺表部大理巖揉皺、溶蝕現(xiàn)象Fig．5 Crumple and dissolution ofmarble at the slope shallow surface

2．4 滑坡孕育時(shí)間

陡傾坡內(nèi)的邊坡短時(shí)期可視為較穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)類型，但在長期的地質(zhì)歷史過程中，積累大量的能量，一旦破壞則規(guī)模巨大，這也是左岸反向坡形成的滑坡規(guī)模比右岸滑坡規(guī)模大的原因。

研究區(qū)自西北向東南，抬升幅度從800 m到1 000 m不等，按抬升速率每年數(shù)毫米計(jì)，完成這一階段河谷下切需要數(shù)十萬年時(shí)間。因此，區(qū)內(nèi)邊坡變形破壞具備充足的變形破壞孕育時(shí)間，從而產(chǎn)生規(guī)模巨大的滑坡體。

綜上所述，工程區(qū)滑坡密集發(fā)育與所處地區(qū)的陡峻地形、軟硬相間巖層、分區(qū)性前波斷裂的切割關(guān)系密切。另外，右岸為順向坡，巖層應(yīng)力易于集中產(chǎn)生滑動(dòng)破壞；左岸為逆向坡，應(yīng)力不易集中，以小規(guī)?？逅鸀橹?，但在河流凹岸處，前緣在側(cè)蝕作用下一旦形成較大的臨空面，逆向坡一旦破壞則規(guī)模較大，這也就是工程區(qū)左岸巨型滑坡數(shù)量少但方量大的重要原因。

滑坡的形成與地質(zhì)條件密切相關(guān)，歸納發(fā)現(xiàn)，工程區(qū)滑坡的形成機(jī)制主要有滑移-拉裂型、滑移-彎曲型、彎曲-拉裂型3類，分述如下：

（1）滑移-拉裂型：該類滑坡主要位于工程區(qū)下游（上田滑坡以下河段）、河流右岸，由于巖性軟硬相間，巖層傾角中等（35°～45°），前緣切割臨空后，易于產(chǎn)生沿層面滑動(dòng)，在后緣斷層切割下拉裂破壞，其變形破壞過程如圖6所示：

圖6 滑移-拉裂過程示意圖Fig．6 Sliding-tension fracture process

（2）滑移-彎曲型（潰屈）：該類滑坡主要位于工程區(qū)上游（上田滑坡以上），河流右岸，由于構(gòu)造撓曲作用巖層以中陡傾角順向邊坡為主（傾角55～65°），這類邊坡雖然也存在滑移變形趨勢，但由于巖層傾角遠(yuǎn)大于斜坡坡度，加之前波斷層距離河谷相對較近，因而這類邊坡易沿著層面發(fā)生滑移-彎曲變形（潰屈）（圖7、圖8）。

（3）彎曲-拉裂型（傾倒）：該類滑坡主要位于河流左岸，反向坡，由于前緣河流切割形成高陡臨空面，前緣發(fā)生彎曲變形，后緣拉應(yīng)力不斷集中，一旦達(dá)到一定程度，則發(fā)生整體性失穩(wěn)破壞，破壞規(guī)模較大（見圖9）。

圖7 滑移-彎曲過程示意圖Fig．7 Sliding-bending process

圖8 平洞內(nèi)部79 m深處巖體層間彎曲Fig．8 Bend between rock layers in the adit at 79 m depth

圖9 彎曲-拉裂過程示意圖Fig．9 Bending-tension fracture process

3 古滑坡群工程影響分析

由于滑坡規(guī)模巨大，其穩(wěn)定程度直接關(guān)系到壩址和蓄水位等一系列關(guān)鍵問題。通過前期調(diào)查，滑坡群中有變形跡象的主要有3個(gè)：田三滑坡的前部，變形部位方量1 505萬m3；下馬雞店滑坡的上游側(cè)，變形部位方量1 055萬m3；草坪滑坡前部，變形部位方量4 800萬m3，這3個(gè)滑坡均位于工程區(qū)下游?；麦w上變形跡象明顯，有長大拉裂縫幾十條，最大延伸長度上百米，拉開寬度10～100 cm不等，雨季時(shí)有蠕滑跡象。定量計(jì)算結(jié)果也表明：這3個(gè)滑坡整體處于穩(wěn)定狀態(tài)，但局部復(fù)活區(qū)在天然狀況下處于基本穩(wěn)定狀態(tài)，地震、暴雨和水庫蓄水均對變形區(qū)影響很大，處于極限平衡狀態(tài)。蓄水＋地震工況，復(fù)活區(qū)存在失穩(wěn)的危險(xiǎn)性。

除有復(fù)活跡象的3處滑坡外，雅礱江上游八通、一江等地的4個(gè)滑坡和下游的幾個(gè)滑坡在天然狀況下整體穩(wěn)定性較好，暴雨、地震、蓄水及放水均對滑坡穩(wěn)定性影響較大，但仍能保持基本穩(wěn)定。

對以上滑坡穩(wěn)定性進(jìn)行初步分析，可知對壩址影響較大的主要是下游壩址區(qū)5個(gè)滑坡，結(jié)合擬建水電站上、中、下壩址分布特征可知：

若選擇上壩址，壩區(qū)的5個(gè)特大型-巨型滑坡體均分布在壩址下游，且距離超過1．5 km，水庫蓄水不會對滑坡的穩(wěn)定性產(chǎn)生不利影響。就壩址的安全性而言，上壩址是最有利的，但同時(shí)也失掉了大約4．513×106m3的庫容，損失約30 m高的水頭。

若選擇中壩址，則崗尖滑坡、下馬雞店滑坡和草坪滑坡位于壩址下游，距離超過1．3 km。對壩址產(chǎn)生不利影響的主要是庫區(qū)內(nèi)滑坡產(chǎn)生的淤積、涌浪，以及壩址下游滑坡產(chǎn)生的堵江。估算表明：水庫正常運(yùn)營條件下，淤積方量約在329．87×104～674．04×104m3，涌浪傳遞至壩址處的浪高不超過2．5 m，滑坡的危害性在控制范圍之內(nèi)，但由于滑坡抗滑段多處于蓄水位以下，在最不利工況，如蓄水＋地震作用下，有復(fù)活跡象的田三滑坡存在大規(guī)模失穩(wěn)的可能性，進(jìn)而產(chǎn)生漸進(jìn)性破壞，導(dǎo)致的堵江對施工圍堰和導(dǎo)流洞安全影響較大，對電站運(yùn)營期尾水也有較大影響。

若選擇下壩址，則下馬雞店滑坡和草坪滑坡位于壩址下游，距離超過2．7 km。對壩址產(chǎn)生不利影響的主要有兩方面：一是庫區(qū)內(nèi)滑坡產(chǎn)生的淤積、涌浪；二是下馬雞店、草坪滑坡堵江后產(chǎn)生的尾水。估算表明：水庫正常運(yùn)營條件下，淤積方量約在343．9×104～745．45×104m3，涌浪傳遞至壩址處的浪高不超過4．13 m，壩后下馬雞店滑坡、草坪滑坡堵江高度約40 m，對施工圍堰和導(dǎo)流洞安全影響較大，對電站運(yùn)營期尾水也有較大影響。

通過比選各方面差異，若選擇上壩址，壩址下游的5個(gè)滑坡均不受水庫蓄水影響，同時(shí)也不會對大壩或水庫造成不利危害，顯然是最安全的，但同時(shí)是效益較差。但是，若選擇中壩址和下壩址，規(guī)模巨大的田三滑坡其危害性同樣存在，尤其是蓄水＋地震工況下的整體欠穩(wěn)定狀態(tài)都是值得深思的問題，由于復(fù)活跡象的滑坡規(guī)模巨大，治理難度較大，比較各種危險(xiǎn)性的預(yù)防，若從安全角度，建議首選上壩址。同時(shí)對有復(fù)活跡象的滑坡要采取排水等具有可行性的工程措施進(jìn)行一定加固。

4 結(jié) 論

本文對工程區(qū)滑坡群的發(fā)育規(guī)律和工程影響進(jìn)行分析，取得了如下一些認(rèn)識：

（1）在時(shí)空分布特征上，少量滑坡分布于高高程的寬谷期，絕大多數(shù)滑坡體形成于峽谷期，在短短的30 km河段就分布多達(dá)10個(gè)規(guī)模巨大的滑坡體，其中，右岸發(fā)育的滑坡占總數(shù)的70%。

（2）工程區(qū)滑坡發(fā)育環(huán)境均為軟硬相間層狀邊坡。其中，右岸為順向?qū)訝钸吰?，易產(chǎn)生滑移-拉裂、滑移-彎曲破壞；左岸為反向?qū)訝钸吰?，易產(chǎn)生彎曲-拉裂破壞。

（3）研究區(qū)內(nèi)自西北向東南，抬升幅度800～1 000 m不等，完成這一階段河谷下切需要數(shù)十萬年時(shí)間。因此，區(qū)內(nèi)邊坡變形破壞具備充足的孕育時(shí)間，從而產(chǎn)生規(guī)模巨大的滑坡體。

（5）綜合考慮工程區(qū)滑坡穩(wěn)定性和擬選壩址的位置，以及有復(fù)活跡象的滑坡規(guī)模巨大且不易治理，建議選擇上壩址，盡可能避開和減少對該滑坡的擾動(dòng)，同時(shí)還需采取一定工程措施加固。

［1］ 張倬元，王士天，王蘭生．工程地質(zhì)分析原理（第二版）［M］．北京：地質(zhì)出版社，1994．（ZHANG Zhuo-yuan，WANG Shi-tian，WANG Lan-sheng．Geological Analysis Theory（Second Edition）［M］．Beijing：Geological Pub-lishing House，1994．（in Chinese））

［2］ 王運(yùn)生，唐興君．西南某水電站中傾順層滑坡穩(wěn)定性分析［J］．南水北調(diào)與水利科技，2006，4（5）：23－25．（WANG Yun-sheng，TANG Xing-jun．Analysis on the Medium-Dip Bedding Slide Stability in a Hydropower Sta-tion of the Southwest of China［J］．South-to-North Water Transfers and Water Science＆Technology，2006，4（5）：23－25．（in Chinese））

［3］ 張咸恭，王思敬，張倬元，等．中國工程地質(zhì)學(xué)［M］．北京：科學(xué)出版社，2000．（ZHANG Xian-gong，WANG Si-jing，ZHANG Zhuo-yuan，et al．Engineering Geology in China［M］．Beijing：Science Press，2000．（in Chi-nese））

［4］ 孫廣忠．巖體結(jié)構(gòu)力學(xué)［M］．北京：科學(xué)出版社，1998．

（SUN Guang-zhong．Rock Structural Mechanics［M］．Beijing：Science Press，1998．（in Chinese））

［5］ DL5353—2006，水利水電工程邊坡設(shè)計(jì)規(guī)范［S］．（DL5353—2006，The People’s Republic of China Power Industry Standard．Design Specification for Slope of Hy-dropower and Water Conservancy Project［S］．（in Chi-nese））

［6］ 吉 鋒，石豫川．大渡河新華古滑坡體成因機(jī)制及穩(wěn)定性研究［J］．水文地質(zhì)工程地質(zhì)，2005，8（4）：24－ 27．（JIFeng，SHIYu-chuan．Formation Mechanism and Stability Evaluation of Xinhua Ancient Landslide in Dadu River［J］．Hydrogeology and Engineering Geology，2005，8（4）：24－27．（in Chinese））

［7］ 朱大勇，錢七虎，周早生．基于剩余推力法的邊坡臨界滑動(dòng)場［J］．巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，1999，（6）：667－670．（ZHU Da-yong，QIAN Qi-hu，ZHOU Zao-sheng．Residual Thrust Method Based on the Slope of Critical Slip Field［J］．Rock Mechanics and Engineering，1999，（6）：667－670．（in Chinese） ）

（編輯：曾小漢）

Formation Condition and Project Influence of Landslide Group in the M idd le Reach of Yalong River

JIFeng1，TANG Xing-jun2，SHIYu-chuan1
（1．State Key Laboratory of Geohazard Prevention and Geoenvironment Protection，Chengdu University of technology，Chengdu 610059，China；2．East China Investigation＆Design Institute，Hangzhou 310014，China）

The investigated large hydropower station is located in themiddle reach of Yalong River．During the in- vestigation，it is found that there are 10 extra-large and huge ancient landslides developed in a short river section of 30 km．Survey shows that the landslide group has enormous and unavoidable impact on the proposed project with huge landslide volume of4 000×104m3to 12 000×104m3and a total length of several kilometers along the river，aswell as amaximum depth of over 200 m，and 70%of the landslide developing at the right bank．In this paper，factor analysis shows that the development of landslide group is inevitable as it is closely related to factors such as the valley shape，steep canyon geomorphology，alternatively distributed softand hard rock layers，and the cutting of partitioned reverse fracture．The formation mechanism can be concluded into 3 categories，namely sliding-tension fracturing，sliding-bending（buckling），and bending-tension fracture（collapse）．Finally，based on the assessment of landslide stability and the influence of dam location on the project，the following conclusion is obtained：as the landslides and dam sites are interspersed，the upstream dam site is the best choice for engineering safety as it can avoid three huge landslideswhich have signs of reactivation．Corresponding project proposal is also put forward．

landslide group；formation condition；project influence

TU311．2

A

1001－5485（2011）05－0009－05

2010-10-11

吉 鋒（1980-），男，山西翼城人，博士，主要從事巖土及工程地質(zhì)教學(xué)及科研研究，（電話）028-84078874（電子信箱）jeifens＠163．com。