湖南五強溪庫區(qū)滑坡分布特征及成因探討

李文君

摘要要：五強溪水庫自蓄水以來由于庫水的反復(fù)升降及暴雨作用，庫區(qū)沿岸發(fā)生了較多的滑坡。文章在對庫區(qū)滑坡分布特征、類型、形成條件、形成機制及其活動特征分析基礎(chǔ)上，將其概括為三種成因模式，即斜坡長期變形產(chǎn)生的滑坡模式，順層滑坡模式和河谷切層滑坡模式。根據(jù)滑坡的物質(zhì)構(gòu)成及成因可以確定庫區(qū)滑坡有3種基本類型，即老滑坡堆積體復(fù)活類型（占63%）、殘坡積堆積體失穩(wěn)變形滑坡類型（占22%）和人工開挖邊坡及填土邊坡變形滑坡類型（占15%）。無論哪種類型，都與水庫蓄水后對本區(qū)地下水環(huán)境和巖土工程性質(zhì)影響有關(guān)，庫區(qū)移民活動是老滑坡復(fù)活變形和新滑坡發(fā)生的直接因素，而強降雨則是重要誘因。

關(guān)鍵詞：庫區(qū)滑坡；分布特征；成因模式；復(fù)活機理；湖南五強溪水庫

1自然地理概況

五強溪水庫所在的沅陵縣位于湖南西北部，地處武陵山東南麓與雪峰山東北緣交匯處，處于沅江中游，屬懷化市所轄。東部與常德市的桃源縣，益陽市的安化縣相鄰，南部與懷化市的溆浦縣、辰溪縣相接，西部與湘西自治州的盧溪縣、古丈縣、永順縣毗鄰，北部與張家界市的永定區(qū)接壤。地理坐標(biāo)東經(jīng)110°05′31″— 111°06′27″，北緯28°04′48″— 29°02′26″?？h域東西寬90.5Km，南北長106.5Km，面積5852.5Km2，占全省總面積的2.86%，為湖南的第一大縣。

2地質(zhì)地貌特征概述

縣境出露巖性以淺變質(zhì)巖及紅色碎屑巖較發(fā)育，沉積環(huán)境復(fù)雜多樣，巖漿巖出露非常少為基本特征。就本文所研究的五強溪水庫庫區(qū)西、中部而言，中生代內(nèi)陸湖泊相沉積的巨厚層紅色碎屑巖（K）占據(jù)了沅陵鎮(zhèn)、深溪口鄉(xiāng)、北溶鄉(xiāng)、肖家橋鄉(xiāng)和陳家灘鄉(xiāng)的廣大地區(qū)?！凹t層”巖性從下而上為砂巖棕紅色灰質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖及砂質(zhì)泥巖互層，紫紅色、棕紅色厚層狀長石碤砂巖間夾薄層砂質(zhì)泥巖，頂部為紫紅色礫巖、砂礫巖。而庫區(qū)東部的清浪鄉(xiāng)和五強溪鎮(zhèn)，則出露中元古代的五強溪組（Pt3w），上部灰綠色中細(xì)粒淺變質(zhì)砂巖；中部灰白色淺變質(zhì)長石石英砂巖、石英砂巖；下部灰綠色含絹云母板巖。第四系沖積、洪積、坡積物主要分布于沅江及其支流的河谷兩岸，以及山前緩坡地帶。

庫區(qū)西、中部屬紅色碎屑巖丘陵地貌，由白堊系（K）的紅色碎屑巖組成。高程一般海拔160～550m，相對切深50～400m。山體形態(tài)復(fù)雜，坡度20～300，溝谷較發(fā)育，且多呈“U”型谷。庫區(qū)東部屬淺變質(zhì)巖丘陵地貌，由板溪群的淺變質(zhì)巖組成。高程一般海拔300～400m，沅水切深250～300m。丘陵比高50～90m，頂面波狀起伏，個別丘陵呈盾狀，山坡為凸坡，坡度20～350，溝谷縱橫，多呈“V”型谷。

全縣現(xiàn)有中型水庫4座，小型水庫101座，總庫容約1.26億m3。另有五強溪和巖屋潭兩座大型水庫分別位于縣境北東部和中南部。各類水利設(shè)施達(dá)2800多處。五強溪水電站于1994年10月蓄水后，縣境內(nèi)沅江和酉水水位抬升10～15m，原河灘、階地稻田約6萬畝被淹，就地移民達(dá)10萬人。另加之修建鄉(xiāng)道、省道（S223、S228）、國道（G319）等工程活動，坡腳開挖，在暴雨誘發(fā)下，造成庫區(qū)一系列滑坡，崩塌等地質(zhì)災(zāi)害。

3庫區(qū)主要滑坡分布及其特征

根據(jù)沅陵縣國土資源局資料和我們總站實地調(diào)查資料（2008年），五強溪庫區(qū)不同規(guī)模變形體及滑坡有100余處，規(guī)模較大，特征較明顯的27處，庫區(qū)滑坡有如下特征：

①首先發(fā)現(xiàn)這些滑坡坡向大多數(shù)與庫岸近于垂直?；录蟹植加阢淞赕?zhèn)、北溶鄉(xiāng)、陳家灘鄉(xiāng)、清浪鄉(xiāng)和五強溪鄉(xiāng)。

②大、中型滑坡多數(shù)出現(xiàn)在沅陵鎮(zhèn)、深溪口鄉(xiāng)、北溶鄉(xiāng)、肖家橋鄉(xiāng)和陳家灘鄉(xiāng)。與這些鄉(xiāng)鎮(zhèn)出露地層有關(guān)，白堊系（K）“紅層”為一些紫紅色砂質(zhì)泥巖，工程巖組易于風(fēng)化受浸泡軟化蠕動，而清浪鄉(xiāng)和五強溪鎮(zhèn)出露地層為五強溪組（Pt3w）淺變質(zhì)砂質(zhì)板巖，比“紅層”巖組工程力學(xué)性質(zhì)堅固。

③根據(jù)滑坡的物質(zhì)構(gòu)成及成因，可以確定庫區(qū)滑坡有3種成因基本類型，即老滑坡堆積體復(fù)活類型（占63%）、殘坡積堆積體失穩(wěn)變形滑動類型（占22%）和人工開挖邊坡及填土邊坡變形滑動類型（占15%）。

④根據(jù)滑坡滑動失穩(wěn)形式庫區(qū)滑坡有3種成因模式，分別為滑坡前緣牽引式、滑坡后部推移式和前緣牽引、后部推移構(gòu)成的復(fù)合形式。

調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，除人工開挖及堆填邊坡在暴雨作用下發(fā)生快速變形滑動并部分形成泥石流外，大多數(shù)老滑坡堆積體及殘坡積堆積體在庫水作用下的變形滑動都是蠕滑型的?；瑒訋缀跖c庫水位的降落同步，且與移民“就近后遷”建設(shè)新居民點而未進(jìn)行重新選址和地質(zhì)災(zāi)害評估有關(guān)。

4庫區(qū)滑坡成因分析

4.1 滑坡成因模式

五強溪庫區(qū)滑坡成因可以歸納概況為三種模式。

4.1.1斜坡長期變形的滑坡模式

由于巖體自身強度較大，其滑坡破壞一般是沿軟弱結(jié)構(gòu)面發(fā)生的，所以巖石中的軟弱結(jié)構(gòu)面（軟弱帶、軟弱層）的存在、分布及其組合關(guān)系的研究有著很重要的意義。除順著已有結(jié)構(gòu)面的急劇滑坡外，尚有緩慢長期的巖石移動。它可以順層面發(fā)生，也可以在某些塑性變形明顯的巖石，如本區(qū)的頁巖和絹云母薄層板巖中發(fā)生，可以順一連續(xù)滑面移動，也可以不發(fā)展成一連續(xù)滑面而部分移動。加之庫水蓄水，坡腳浸泡，更易產(chǎn)生滑動、傾倒，這樣產(chǎn)生的滑坡稱為斜坡長期變形產(chǎn)生的滑坡、即重力滑坡。

4.1.2砂、頁、泥巖順層滑坡模式

沅陵庫區(qū)砂巖、頁巖、泥巖和板巖出露區(qū)，巖坡的滑動面經(jīng)常沿層面及構(gòu)造裂隙發(fā)育。當(dāng)滑面主要部分通過巖層層面時，為順層滑坡。

4.1.3河谷切層滑坡模式

當(dāng)層面傾向背向山坡，節(jié)理面是順山坡傾斜時，則產(chǎn)生切層滑坡，沅陵庫區(qū)沅江河谷兩岸，切層滑坡比較普遍，它往往與巖崩作用相伴產(chǎn)生。

4.2 老滑坡復(fù)活和新滑坡形成機理

上述三種模式，特別是前兩種模式形成的老滑坡，由于滑坡體地形相對平緩，且常有多級滑坡臺階，利于地表水的下滲?；w物質(zhì)組成為碎石土、塊碎石土，其性松散，甚至形成空洞，洞深數(shù)米，可以插進(jìn)竹桿。老滑坡體原滑坡物質(zhì)與滑床（基巖）的接觸帶，成了滑坡復(fù)活變形，再次滑動的現(xiàn)成滑帶。

前已述及，12年前，由于地質(zhì)災(zāi)害知識尚未普及，就地移民10萬人，庫區(qū)移民“就近后靠”首選安置區(qū)為坡體較緩，多級平臺，在土層較厚處設(shè)置居民區(qū)，這樣的地段恰好就在老滑坡體上。五強溪庫區(qū)移民活動是老滑坡復(fù)活變形的直接因素。

4.2.1五強溪庫區(qū)移民“就近后靠”向山坡上遷移，建筑房屋，大量開荒耕種，修筑公路等

（1）庫區(qū)移民“就近后靠”在老滑坡體中部、上部建筑居民區(qū)，幾戶、數(shù)十戶不等，增加重量數(shù)十噸、數(shù)百噸，增加了滑體自重，增加了下滑力；同時，因居民生活、生產(chǎn)廢水排水系統(tǒng)不完善排水加劇了滑體自重和滑面（帶）下滑力，降低了滑體巖土體強度。

（2）在滑體中，上部大量開荒耕種，破壞植被，造成土體疏松，增加了降雨入滲量，此次調(diào)查發(fā)現(xiàn)這類滑坡前緣呈階梯狀多處涌冒混水。

（3）在滑體內(nèi)切坡建房，開挖修路，破壞了原邊坡的連續(xù)性，并在內(nèi)側(cè)形成高陡人工邊坡，使軟弱結(jié)構(gòu)面臨空。

以上三款，為庫區(qū)老滑坡的復(fù)活變形準(zhǔn)備了地形地貌、巖土體和水文等地質(zhì)條件。

4.2.2庫區(qū)蓄水沖刷淘蝕和滑帶（面）粘土層“虹吸”作用加劇了老滑坡的復(fù)合變形和新滑坡的發(fā)生

五強溪庫區(qū)蓄水，老滑坡前緣多浸沒入庫水以下，在庫水的沖刷淘蝕作用下，老滑坡前緣（阻滑段）物質(zhì)被沖刷帶走，減小了滑坡體的阻滑力；同時，庫水的消漲增加了老滑坡體的動、靜水壓力。另對，滑帶浸沒水下后，庫水沿滑帶粘土層“虹吸”向上吸入滑帶的中上段，使滑帶土軟化，可塑狀軟土大大增加了滑坡體的下滑力。

4.2.3強降雨誘發(fā)老滑坡復(fù)活變形和新滑坡的發(fā)生

綜上所述，在老滑坡復(fù)合變形的直接因素和地質(zhì)條件疊加影響下、強降雨則是老滑坡復(fù)活變形、蠕動、再次滑動的誘發(fā)因素。

水庫蓄水后對本區(qū)地下水環(huán)境和巖土工程性質(zhì)的影響較大，使水文地質(zhì)條件發(fā)生了明顯的改變，表現(xiàn)為蓄水期庫水補給地下水，降雨時地下水補給庫水。淹沒地段巖石軟化，巖土力學(xué)參數(shù)發(fā)生變化，造成應(yīng)力不平衡，進(jìn)而誘發(fā)、加劇巖土崩滑，水對巖石的軟化機理主要表現(xiàn)為：礦物顆粒對水的吸附和吸收作用，使巖石內(nèi)聚力降低，破壞了礦物顆粒間的粘結(jié)力，造成巖土體強度降低。同時，由于每年汛期前的水庫排水和汛期后蓄水，地下水位大幅度變化，使庫區(qū)水位變化地段巖石經(jīng)受反復(fù)的水流沖淘和溶蝕，在潛蝕式破壞作用下，巖石物質(zhì)被沖刷帶走，形成臨空狀態(tài)，易于滑坡的形成。

總之，在五強溪水庫蓄水后對地下水環(huán)境和巖土工程性質(zhì)的影響，加之本區(qū)大面積出露白堊系（K）紅層砂泥巖，以及地貌、地質(zhì)因素和人為工程活動等綜合因素影響下，在強降雨誘發(fā)下，老滑坡容易復(fù)活變形，新的滑坡也容易產(chǎn)生。

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