江家口水庫滑坡特征及識別探討

(四川省水利水電勘測設(shè)計研究院，成都，611731)

1 工程概況

四川平昌縣江家口水庫為渠江流域防洪規(guī)劃的12座水庫之一，位于通江河左岸支流澌灘河下游的峽谷河段，該水庫開發(fā)任務以防洪為主，結(jié)合發(fā)電。水庫樞紐位于平昌縣界牌鄉(xiāng)與喜神鄉(xiāng)交界的趙家河口下游，距平昌縣城約90km。水庫設(shè)計正常蓄水位407.00m，壩型為瀝青混凝土心墻堆石壩，最大壩高98.00m，總庫容18342萬m3，電站裝機23MW。水庫區(qū)由澌灘河主庫及趙家河、新橋河等支庫組成，回水長度23.4km。

2 氣象及地質(zhì)概況

2.1 氣象

工程區(qū)一帶屬亞熱帶濕潤季風氣候，在地區(qū)分布上，降水量受高程的影響，具有隨高程增加而降水量增大的特點。根據(jù)場地區(qū)所在地附近的通江氣象站資料統(tǒng)計，多年平均氣溫16.6℃，多年平均降水量1180.8mm。降雨量主要集中在6～9月，屬大巴山暴雨區(qū)核心地帶，降雨的集中分布為邊坡地下水急劇抬升提供了充足條件。

2.2 地形地貌

庫壩區(qū)為典型的中低山峽谷區(qū)，河谷多呈狹窄的“V”型谷，河谷基本對稱。山頂高程620m～1330m，相對高差275m～945m。庫區(qū)一帶兩岸地形多呈臺階狀，一般斜坡或緩臺地分布有崩坡積層、坡殘積層和地滑堆積層，陡坡段大多基巖裸露。

2.3 地層巖性

工程區(qū)巖性除第四系覆蓋層外，基巖為侏羅系上統(tǒng)蓬萊鎮(zhèn)組灰～灰紫色長石細砂巖與紫紅色泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖不等厚互層。

2.4 地質(zhì)構(gòu)造

工程位于揚子準地臺四川臺坳東北部之川北、川中臺拱與川東陷褶束三構(gòu)造帶的復合部位。構(gòu)造形跡以寬緩隔檔式褶皺為主，斷裂不發(fā)育，屬四川盆地弱活動斷裂構(gòu)造區(qū)。歷史地震資料表明，最大的地震影響烈度為Ⅵ度。庫壩區(qū)一帶褶皺主要為云頂寨沿山場向斜、秦家河背斜，兩褶皺核部均大角度穿過澌灘河主庫區(qū)。

受背、向斜影響，庫尾至下向家壩(秦家河背斜核部)巖層傾角為15°～26°，下向家壩至萬家溝(云頂寨沿山場向斜核部)段巖層傾角為6°～17°，萬家溝至壩址段巖層傾角為4°～15°。據(jù)統(tǒng)計，庫區(qū)巖體中除層面裂隙外，主要發(fā)育NW、NE向兩組構(gòu)造裂隙，不同構(gòu)造部位裂隙走向差異大，但傾角基本為陡傾角，地表調(diào)查長度數(shù)米到十多米不等。庫區(qū)大多為斜向谷、橫向谷，少部分為順向谷，順向邊坡段主要分布在壩址區(qū)～雙灘子左岸、王家壩、袁家壩、秦河鄉(xiāng)左岸一帶，總長10km多，占庫岸總長度約15%。

3 滑坡特征及成因分析

3.1 滑坡特征與分布

根據(jù)工程區(qū)內(nèi)調(diào)查，區(qū)內(nèi)滑坡發(fā)育，規(guī)模大小不等，根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查與工程有關(guān)且有工程意義的滑坡有15個。15個滑坡按體積規(guī)模劃分：上千萬級的巨型滑坡有1個(袁家壩滑坡)，百萬級的大型滑坡有6個，數(shù)十萬級的中型滑坡有8個；按巖土性質(zhì)來劃分：1個崩坡積覆蓋層滑坡，14個基巖滑坡；按滑坡機理來劃分：蠕滑拉裂型覆蓋層滑坡1個，基巖順層滑移拉裂型滑坡11個，平推式基巖滑坡2個，旋轉(zhuǎn)式滑移拉裂型基巖滑坡1個(袁家壩滑坡)?；w厚度大多為數(shù)米至二十余米，少數(shù)達50m～80m(秦河3#滑坡、袁家壩滑坡)。滑體土多為假基巖、孤塊碎石土等，其中有4個滑坡滑體大部分為孤塊碎石土，其余11個滑坡滑體為假基巖、孤塊碎石土。

在庫區(qū)中部云頂寨沿山場向斜核部一帶，巖層傾角平緩，傾角一般為2°～7°，其余為9°～26°。據(jù)調(diào)查，云頂寨沿山場向斜核部巖層平緩，滑坡較少，其類型為平推式滑坡，一般厚度小，規(guī)模較小，巖體完整性保存較好；庫區(qū)該向斜上下游一帶順向坡段滑坡廣泛分布，主要為順層滑移拉裂型滑坡，規(guī)模大小不一，小的只有幾百m3，大者達近億m3；橫向坡、反向坡段多為崩塌堆積，少數(shù)產(chǎn)生二次滑動，其規(guī)模一般較小。

3.2 成因分析

根據(jù)統(tǒng)計，大屋坡滑坡為推移式崩坡積堆積物滑坡，其余滑坡為基巖滑坡，本文重點分析基巖滑坡成因。

工程區(qū)巖性為砂巖與泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖(泥巖)不等厚互層，砂巖類屬中硬巖～堅硬巖，泥石類屬軟巖類。工程區(qū)大部分粉砂質(zhì)泥巖含砂重、含鈣質(zhì)物重，多屬較軟巖類，但巖體中部分夾有幾毫米～幾厘米厚(少部分十多二十厘米)的泥巖(本文稱之為純泥巖)，且分布廣泛。純泥巖多為紫紅色，屬軟巖～極軟巖，易崩解，手摸滑感明顯，部分頁理發(fā)育，根據(jù)壩址區(qū)試驗資料類比，部分具有弱膨脹性，個別為中等膨脹性，純泥巖的廣泛分布為軟弱夾層、滑坡群的形成創(chuàng)造了有利條件。

區(qū)內(nèi)巖性軟硬相間，構(gòu)造擠壓過程中泥石類多易形成層間擠壓破碎帶軟弱夾層，后期遇水軟化長期作用下強度進一步降低，其類型多為巖屑夾泥型和泥夾巖屑型，少部分在地下水強烈作用下為泥型，尤其是純泥巖形成的層間擠壓破碎帶，地下水作用下性狀更差。軟弱夾層發(fā)育頻率變化較大，根據(jù)鉆孔綜合統(tǒng)計分析，風化巖體內(nèi)平均每3m～6m有一條，新鮮巖體平均每5m～20m有一條，平臺、斜坡段比陡崖段發(fā)育頻率高，泥巖類比砂巖類發(fā)育頻率高。軟弱夾層的形成，為滑坡形成的必備條件之一，根據(jù)綜合分析，本工程區(qū)主要為順層滑移——拉裂型、平推式滑坡兩類。

順層滑移拉裂型：多發(fā)生于巖層傾角小于邊坡坡角的邊坡。邊坡巖體在自重應力作用下，沿下伏軟弱面向坡臨空方向產(chǎn)生緩慢而持續(xù)的變形，當在邊坡自重應力及其它外營力共同引起的剪應力近于軟弱面的抗剪強度后，邊坡會加速變形，在降雨作用下沿已有的長大松動卸荷裂隙拉裂破壞最終產(chǎn)生滑坡。

平推式滑坡：多發(fā)生于近水平巖層中。受構(gòu)造擠壓和邊坡重力場影響，除巖層層面外，巖體中還發(fā)育有兩組近乎垂直的長大陡傾結(jié)構(gòu)面，主要一組近乎平行于巖層走向，另一組近乎平行于巖層傾向，這兩組結(jié)構(gòu)面將巖體分割成層狀不穩(wěn)定塊體。在降雨條件下，裂隙會迅速充水，產(chǎn)生一定的水頭壓力，再加上雨水對滑帶的軟化，引起邊坡失穩(wěn)。

4 滑坡識別與探討

工程區(qū)大部分為老滑坡，地表已經(jīng)改造，僅少數(shù)近期復活，天然狀態(tài)下穩(wěn)定性大多較好，引起了工作中的認識偏差，通過工作中不斷總結(jié)才加以完善。傳統(tǒng)教科書式滑坡的主要特點如：雙溝同源(圈椅狀地形)、馬刀樹、醉漢林、拉裂縫、拉裂階坎、前緣巖層反翹、前緣有異常泉水，地形零亂等，這多是新滑坡特點，而本工程多為老滑坡，很多特點是沒有的，野外識別依據(jù)總結(jié)如下：

(1)覆蓋層大面積分布段

在山區(qū)工作中若遇到覆蓋層大面積出露，且陡坎也見不到基巖出露，或零星出露的基巖產(chǎn)狀也不太正常，一定要引起重視，分析其成因。

(2)大孤石大片分布

工程區(qū)滑坡前緣河床岸邊、滑體表層多有大孤石分布。

①滑坡大孤石部分具有一定方向性，基本能看到原始巖體整體特征，也可通過還原分析大孤石成一整體層狀巖體，這是由于基巖滑動后停下來就近解體形成的，而崩坡積堆積的大孤石是很凌亂的，沒有一定的方向性。另外大孤石長軸方向大都與地面平行，若發(fā)現(xiàn)長軸是直立的，也易讓人想到是緩慢滑動才可能形成。庫區(qū)雙灘子一平緩岸坡覆蓋層堆積體表層見一直立孤石，結(jié)合現(xiàn)場特點初步認為可能是滑坡堆積物，后經(jīng)鉆探證實初判正確。

②野外見到大孤石一定要想到是怎么來的，若有大片孤石分布，首先要想到是滑坡可能性，然后進一步詳細調(diào)查、識別，進行排除。尤其是在較緩的斜坡上大孤石大量分布，一般不能直接理解成崩坡積堆積物，可初步分析是原巖卸荷松馳解體就近堆積，還是滑坡形成的，應進一步找依據(jù)；若是后緣有高陡邊坡，產(chǎn)生崩塌經(jīng)過高速運動轉(zhuǎn)化為碎屑流才是崩積物的可能，事實上這種堆積體下面多存在滑面或細粒物連續(xù)分布帶，在特定的條件下也會轉(zhuǎn)化為滑坡。

③地形特點：大孤石除少量巖體就近解體外，孤石運移較遠，一定要有大的動能，若地形較緩(小于25°～30°)且后緣也無高陡邊坡，是無法靠滾動搬運很遠的，還有可能是崩滑堆積，這實際上也是滑坡的一種。

(3)滑坡地表有多級平臺

滑坡形成后多有多次滑動，形成多級小平臺及拉裂階坎。實際上山區(qū)地形平臺形成多為三種：①階地、侵蝕夷平面、侵蝕基巖基座；②平緩巖層基巖(巖體較堅硬)侵蝕剝蝕后形成；③滑坡形成平臺。工作中常要根據(jù)區(qū)內(nèi)特點，綜合分析平臺是滑坡平臺的可能性。在有利于滑坡的順向坡(巖層傾角10°～35°為主)地段，平臺地形一定要多加注意，筆者在多個工程中通過這點發(fā)現(xiàn)有老滑坡的存在。

(4)滑坡后緣滑床多為陡壁、有拉陷槽或小平臺

現(xiàn)場調(diào)查滑坡后緣有陡壁分布是大量存在的，且存在拉裂凹槽，現(xiàn)多被后期崩坡積物堆積成緩斜坡、平臺。現(xiàn)場要注意崩坡積形成的邊坡后緣是無小平臺的(除非已滑動過)，總體地形呈倒三角形，坡度一般在25°～30°以上。

(5)滑坡前緣河床一帶形成小型堰塞湖，堆積有小堰塞體，下游有跌水

這是由于川東一帶河床地形較為平緩，滑坡堵河后不易被水流完全沖走，堆積成小的堰塞體，下游有緩的跌水。當發(fā)現(xiàn)河床中上游有平坦的河凼，下游有跌水時一定要分析是否是崩塌、滑坡堵、山洪流等堵塞河道造成的。

(6)前緣巖層的反翹

前緣巖層的反翹是滑坡主要特點，實際上現(xiàn)場很多滑坡也沒有。但應注意與小構(gòu)造形成的反翹區(qū)分開來，其它工程中有時遇到巖層反傾以為是滑坡，后面證實是構(gòu)造造成的。

(7)河道的突然轉(zhuǎn)灣或微地形向?qū)Π锻怀?/p>

平面地形圖或衛(wèi)星地圖發(fā)現(xiàn)有此現(xiàn)象且邊坡是覆蓋層分布的要多注意，若河邊孤石較多有可能是滑坡、崩塌堵河后河流改道形成的。

(8)微地形地貌協(xié)調(diào)性分析

微地形地貌協(xié)調(diào)性分析是地質(zhì)野外認識的精髓，野外見到微地形異?，F(xiàn)象最好思考一下這是為什么。一般觀點而言，地形地貌主要受巖性及構(gòu)造控制，實際上微地形地貌也受物理地質(zhì)現(xiàn)象控制，常見的如風化、滑坡、崩塌、泥石流等，反過來根據(jù)已有的微地形地貌反推測地質(zhì)現(xiàn)象。地質(zhì)工作中應根據(jù)掌握的已有地質(zhì)資料，根據(jù)微地形地貌推測可能存在的地質(zhì)現(xiàn)象及可能存在的地質(zhì)問題。前面講的大孤石分布、小平臺、后緣陡壁、拉陷槽、圈椅狀地形、覆蓋層邊坡“大肚皮”現(xiàn)象等都是滑坡的特點，特例如下：

①大屋坡滑坡：上下游地形一帶基巖地形較為平順，而該段有地形明顯突出，呈一“大肚皮”現(xiàn)象，且遠見有大孤石分布和小平臺發(fā)育，易讓人想到可能是滑坡。

②袁家壩滑坡：袁家壩滑坡右側(cè)遠觀為順向坡，大孤石呈長條帶狀沿山脊斜坡分布，左后緣側(cè)平面呈“V”字型陡壁凹槽均讓人覺得反常，讓人不可思議，待前緣確定為滑坡后，且邊坡中部也有多級小平臺，就聯(lián)想可能整體為一巨形滑坡，根據(jù)后期鉆探證實是對的。

重點是地形的反常性：大孤石呈長條帶狀順層沿山脊斜坡分布；“V”字型陡壁凹槽，實際上我們見的很多溝谷由于水流沖刷是上面狹窄，下面寬，而現(xiàn)實剛好相反。

(9)風化狀態(tài)突變性(或巖體完整性突變性)

鉆探證實很多基巖滑坡體或變形體是全強、弱風化巖體或巖體完整性差、破碎，在滑動界面突然下部就新鮮完整了；而一般巖體地段風化是漸變的，隨著深度增加巖體越新鮮完整，在一定區(qū)域內(nèi)風化深度差別也不會太大。工作中若遇到風化帶突變或深度差別太大就一定要分析其原因。

5 結(jié)語

工程邊坡問題是工程建設(shè)最重要的工程問題之一，滑坡又是邊坡工程中最常見又難以完全認識的問題，很多工程都因滑坡問題而增加工程投資、影響工程效益、造成了當?shù)丨h(huán)境破壞。各個地區(qū)地質(zhì)環(huán)境差異較大，其地質(zhì)災害特點也有差異，在一個地區(qū)開展勘察工作時，應根據(jù)發(fā)現(xiàn)的已知滑坡特點進行總結(jié)，對可疑地段進一步識別。在四川紅層地區(qū)進行勘察工作時，對覆蓋層(有大孤石)大面積分布、大孤石來源、平臺的分布、微地形地貌異常、巖層產(chǎn)狀變化異常、純泥巖的分布、鉆孔巖心風化帶異常等方面應進行重點分析評估，查找邊坡是否是滑坡形成的依據(jù)。