紅層地區(qū)邊坡潛在滑動(dòng)帶成因分析及蓄水影響

楊 鵬

（四川蜀禹水利水電工程設(shè)計(jì)有限公司，成都610097）

紅層地區(qū)邊坡潛在滑動(dòng)帶成因分析及蓄水影響

楊 鵬

（四川蜀禹水利水電工程設(shè)計(jì)有限公司，成都610097）

紅層地區(qū)位于四川省南江縣規(guī)劃的某水庫(kù)庫(kù)區(qū)內(nèi)，該邊坡發(fā)育臨空向的軟弱夾層形成潛在滑動(dòng)帶，水庫(kù)建成蓄水后，對(duì)該邊坡穩(wěn)定造成重大影響。通過(guò)對(duì)該潛在滑坡地形地貌、地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、水文地質(zhì)條件分析，確定了該邊坡潛在滑動(dòng)帶的成因，探討了水庫(kù)蓄水后對(duì)該邊坡的影響。

紅層；軟弱夾層；潛在滑動(dòng)帶；成因分析；蓄水影響

研究邊坡位于四川省南江縣規(guī)劃的某水庫(kù)庫(kù)區(qū)內(nèi)，邊坡發(fā)育一條傾向臨空面的軟弱夾層。該軟弱夾層控制邊坡的穩(wěn)定性，是典型的紅層地區(qū)邊坡潛在滑動(dòng)帶。坡腳為庫(kù)區(qū)支庫(kù)河床，基巖裸露。其上有居民聚集點(diǎn)。在水庫(kù)蓄水后，河床水位抬升，對(duì)該邊坡軟弱夾層性狀產(chǎn)生較大影響，進(jìn)而使該邊坡穩(wěn)定性下降，威脅其上居民的人身和財(cái)產(chǎn)安全。本文在野外地質(zhì)調(diào)查、地質(zhì)勘探基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)地形地貌、地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、水文地質(zhì)條件等進(jìn)行分析，探討該邊坡潛在滑動(dòng)帶的地質(zhì)特征、成因及水庫(kù)蓄水后的影響。

1 邊坡概況

1.1 地形地貌

研究區(qū)地處四川盆地紅層地區(qū)，屬川北中山～低山丘陵區(qū)，地勢(shì)北高南低。受南陽(yáng)背斜影響，該地區(qū)發(fā)育以單面山為主的中山地形。邊坡長(zhǎng)150m，寬50m，潛在滑動(dòng)邊坡體積3.0萬(wàn)m3，邊坡坡向230°～235°，坡度15°～25°。邊坡為順向坡。西側(cè)及南側(cè)受河床切割，形成臨空。北側(cè)為邊坡后緣，有砂巖60°～70°砂巖陡坎；東側(cè)為平緩斜坡。邊坡中部較為平緩，為居民聚集點(diǎn)及公路；下部伸入河床，受河水侵蝕，形成陡坡，坡度30°～35°，基巖裸露。

1.2 地層巖性

1.3 地質(zhì)構(gòu)造

研究區(qū)位于南陽(yáng)背斜東翼，軸線距邊坡2km。邊坡巖層產(chǎn)狀單一，為N88°W/SW，∠9°～11°。巖層中主要有發(fā)育兩組節(jié)理裂隙：

（1）L1產(chǎn)狀N77°～85°E/SE，∠80°～85°，節(jié)理面光滑平直微張，裂面平直光滑，微張～張開(kāi)，張開(kāi)寬度0.5～8mm，間距1.2～5.0m，延伸長(zhǎng)10～15m，不同部位間距和延伸長(zhǎng)度差異較大，在河床邊灘張開(kāi)5～10cm；該節(jié)理對(duì)邊坡后緣造成切割，在雨季為地表運(yùn)移排泄通道。

（2）L2產(chǎn)狀N15°～20°W/NE，∠75°～80°，裂面平直光滑，微張，間距1.8～5.0m，延伸長(zhǎng)8～15m，裂面有彎曲現(xiàn)象；該節(jié)理為邊坡側(cè)緣控制切割裂隙。

1.4 水文地質(zhì)

研究區(qū)內(nèi)水文地質(zhì)條件較為簡(jiǎn)單，按照地下水儲(chǔ)藏條件及地下水動(dòng)力特征可分為基巖裂隙水和第四系孔隙水?；鶐r裂隙水主要分布于構(gòu)造較為發(fā)育的砂巖中，張開(kāi)的節(jié)理裂隙為地下水的運(yùn)移提供了良好的通道，砂巖透水性較好，為地下水的儲(chǔ)運(yùn)介質(zhì)。邊坡后緣及表面局部砂巖裸露，裂隙較發(fā)育，可以接受大氣地表降水補(bǔ)給和地表居民聚集區(qū)生活污水補(bǔ)給，并排泄于坡腳河流內(nèi)。第四系孔隙水主要賦存在第四系坡積堆積層中，接受大氣降水和地表水補(bǔ)給，補(bǔ)給其下砂巖地下水或排泄于河流，水量較小，地下水位受季節(jié)影響較大。

2 潛在滑帶成因分析

通過(guò)地質(zhì)鉆探揭示，該邊坡厚層砂巖與其下泥巖接觸部位存在軟弱夾層，厚1～3cm，以巖塊巖屑為主，屬巖塊巖屑型軟弱夾層。巖塊巖屑表面多見(jiàn)擦痕，在下伏粉砂質(zhì)泥巖頂面與砂巖接觸部位存在1～2mm厚的泥漠，連通性較好，是控制該邊坡穩(wěn)定性的結(jié)構(gòu)面，為潛在滑動(dòng)帶。

該邊坡在多種因素綜合作用長(zhǎng)期影響下，主要受地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、水文地質(zhì)條件等綜合作用而形成了潛在滑動(dòng)帶。典型地質(zhì)剖面如圖1。

圖1 潛在滑坡典型剖面

2.1 地層巖性影響

邊坡上部為4～5m厚度的砂巖，下伏粉砂質(zhì)泥巖。受河水侵蝕，出露于河床的砂巖在漫長(zhǎng)的地質(zhì)時(shí)期內(nèi)被沖刷侵蝕殆盡，形成“切腳”效應(yīng)。一方面，使邊坡形成朝向河床的臨空面，為滑坡的發(fā)展提供了空間條件；另一方面由于砂巖的強(qiáng)度較高，坡腳深入河床的砂巖在邊坡變形過(guò)程中起主要抗滑作用，“切腳”效應(yīng)使得邊坡的抗滑力減小，導(dǎo)致砂巖與粉砂質(zhì)泥巖接觸面薄弱部位剪切應(yīng)力增大。

邊坡下部水云母鱗片狀泥質(zhì)物含量80%～85%、石英粉砂4%～8%、微粒方解石2%～5%，微粒白云石5%～7%。巖體強(qiáng)度較低，為較軟巖。粉砂質(zhì)泥巖失水易開(kāi)裂崩解，遇水有微弱膨脹性。粉砂質(zhì)泥巖在地下水位變動(dòng)過(guò)程中，形成干濕交替循環(huán)，加之裂隙與地表聯(lián)通，使得粉砂質(zhì)泥巖頂面接觸空氣，更容易崩解風(fēng)化，為軟弱夾層的形成提供了物性可能。

2.2 地質(zhì)構(gòu)造影響

工程區(qū)內(nèi)發(fā)育的L1和L2節(jié)理延伸長(zhǎng)度均大于砂巖厚度，將砂巖沿走向切割，節(jié)理將砂巖切穿，并深入到下伏粉砂質(zhì)泥巖頂部。同時(shí)節(jié)理對(duì)砂巖的切割使得邊坡上部砂巖巖體與后緣陡坎和側(cè)翼巖體分開(kāi)，降低了后緣及側(cè)翼對(duì)邊坡范圍內(nèi)砂巖的摩擦強(qiáng)度，減小了邊坡后緣和側(cè)翼対邊坡的抗滑力。同時(shí)微張～張開(kāi)的節(jié)理面為地下水的賦存及運(yùn)移提供了空間。

2.3 水文地質(zhì)條件影響

汛期，邊坡地下水位較高，邊坡地下水補(bǔ)給河水。大氣降水沿L1和L2節(jié)理面，可入滲至砂巖與下伏粉砂質(zhì)泥巖接觸部位，使得下部粉砂質(zhì)泥巖體積產(chǎn)生微弱膨脹。粉砂質(zhì)泥巖體積的膨脹對(duì)上部砂巖產(chǎn)生膨脹力，由于砂巖與粉砂質(zhì)泥巖的巖性差異及膨脹系數(shù)的差異，使砂巖相對(duì)于粉砂質(zhì)泥巖產(chǎn)生極為微小的向上的位移。枯期邊坡地下水位較低，地下水位線位于粉砂質(zhì)泥巖以內(nèi)，上部粉砂質(zhì)泥巖與砂巖接觸部位失去水分，受砂巖自重應(yīng)力影響，粉砂質(zhì)泥巖體積微小收縮，砂巖產(chǎn)生向下的微小位移。

在下伏粉砂質(zhì)泥巖的頂部，砂巖的微小位移對(duì)下伏粉砂質(zhì)泥巖產(chǎn)生輕微擠壓和錯(cuò)動(dòng)，長(zhǎng)期作用過(guò)程中使得下伏粉砂質(zhì)泥巖頂面軟化。同時(shí)砂巖與粉砂質(zhì)泥巖接觸部位由于地下水位的變動(dòng)引起干濕循環(huán)，不斷加劇接觸部位的粉砂質(zhì)泥巖風(fēng)化，因此在砂巖與粉砂質(zhì)泥巖接觸部位的粉砂質(zhì)泥巖中形成了軟弱夾層。

由于砂巖與粉砂質(zhì)泥巖透水性不同，使地下水在砂巖與粉砂質(zhì)泥巖接觸部位流向發(fā)生改變。在流動(dòng)過(guò)程中，地表水帶動(dòng)黏粒成分更易聚集填充于該部位，加快軟弱夾層的形成。

3 水庫(kù)蓄水后對(duì)邊坡的影響

天然狀態(tài)下，邊坡處于穩(wěn)定狀態(tài)，但水庫(kù)蓄水后，邊坡前緣及中部將浸沒(méi)于水中。邊坡水文地質(zhì)條件發(fā)生較大變化。庫(kù)水位變化周期較天然地下水位升降周期加快，軟弱夾層的“干濕交替”周期將加快，使軟弱夾層由巖塊巖屑型向巖屑夾泥型甚至泥夾巖屑型轉(zhuǎn)化，軟弱夾層的力學(xué)指標(biāo)進(jìn)一步降低，抗滑力進(jìn)一步減小。

在庫(kù)水位驟降的情況下，邊坡由天然重度變?yōu)轱柡椭囟龋龃罅讼禄?。邊坡后緣裂隙?nèi)地下水向河床排泄，水體匯入裂隙內(nèi)，產(chǎn)生靜水壓力，進(jìn)一步增大了下滑力。在該情況下邊坡穩(wěn)定性低于天然狀態(tài)，易沿軟弱夾層產(chǎn)生滑動(dòng)。

4 結(jié)語(yǔ)

（1）邊坡受地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、水文地質(zhì)條件等綜合作用影響，在砂巖與下伏粉砂質(zhì)泥巖接觸部位的粉砂質(zhì)泥巖頂部產(chǎn)生了軟弱夾層。裂隙切割使得邊坡與后緣、邊坡與側(cè)翼的摩擦強(qiáng)度降低。

（2）邊坡穩(wěn)定性受軟弱夾層控制，為邊坡滑動(dòng)提供了潛在滑動(dòng)帶，不利于邊坡穩(wěn)定。蓄水后，軟弱夾層進(jìn)一步發(fā)育，力學(xué)指標(biāo)較蓄水前降低，邊坡穩(wěn)定性進(jìn)一步降低。

［1］張倬元，王士天，王蘭生，等.工程地質(zhì)分析原理（第三版）［M］.北京：地質(zhì)出版社，2008.

［2］唐輝明.工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2007.

［3］曾鋒，彭靜.紅層地區(qū)軟弱夾層地質(zhì)問(wèn)題研究［J］.人民長(zhǎng)江，2015（20）.

［4］鄭密.含軟弱夾層某巖質(zhì)滑坡形成機(jī)制分析［J］.資源與環(huán)境，2011（42）.

Genetic analysis and impoundment effect for the potential sliding belt of a slope in red beds area

YANG Peng
（Sichuan ShuYu Water Conservancy and Hydropower Design Co.，Ltd.，Chengdu 610097，China）

A slope in the red beds area is located in the planning reservoir area in Nanjiang county Sichuan Province，the slope have a weak interlayer which will become a potential sliding belt.After the impoundment of the reservoir，it has a significant impact on the slope stability.This paper analyzed of the slope’s landslip topography，stratigraphic lithology，geological structure and hydro-geological conditions，the cause of the potential sliding slope belt is determined and the effect of reservoir after impoundment to slope is discussed.

red beds area；weak interlayer；potential sliding belt；genetic analysis；water storage effect

TD824.7

B

1672-9900（2017）05-0092-03

2017-07-07

楊 鵬（1988-），男（漢族），河南洛陽(yáng)人，助理工程師，主要從事水利水電工程地質(zhì)勘察工作，（Tel）15982118075。

（責(zé)任編輯：王艷肖）