萬州近水平巖層滑坡特性研究現(xiàn)狀及評述

賴 偉

(重慶市萬州區(qū)城建工程管理處，重慶 404100)

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萬州近水平巖層滑坡特性研究現(xiàn)狀及評述

賴 偉

(重慶市萬州區(qū)城建工程管理處，重慶 404100)

介紹了萬州城區(qū)的地質(zhì)構(gòu)造與地層巖性，結(jié)合該地區(qū)的水文氣象條件，分析了水平巖層區(qū)域滑坡的特征，并評估了滑坡的現(xiàn)狀，針對滑坡變形治理勘察中存在的問題，提出了一些改進(jìn)建議。

滑坡，堆積層，地質(zhì)構(gòu)造，地層巖性

0 引言

三峽庫區(qū)是我國地質(zhì)災(zāi)害較為嚴(yán)重的區(qū)域之一，尤其是三峽水庫周期性蓄水至175 m及泄洪至140 m過程中極易誘發(fā)庫區(qū)內(nèi)滑坡災(zāi)害。萬州處于三峽庫區(qū)腹地，其近水平巖層區(qū)域滑坡引起了廣大學(xué)者的關(guān)注與研究，經(jīng)過多年研究沉淀，對于近水平巖層區(qū)域滑坡特性總體形成沿下伏基巖面滑動和沿堆積層內(nèi)剪切帶滑動兩種觀點(diǎn)，前者在庫區(qū)蓄水前得到廣泛的認(rèn)同和印證，隨著該區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害的治理及城市基礎(chǔ)設(shè)施的完善，目前發(fā)生的變形滑移主要是沿堆積層內(nèi)剪切帶滑動的觀點(diǎn)更符合工程實(shí)際。

1 地質(zhì)構(gòu)造及地層巖性

1.1 地質(zhì)構(gòu)造

在區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造上，萬州城區(qū)處于萬州復(fù)向斜北東段近軸部，其北東向有鐵峰山背斜，東南向有方斗山背斜，整體處于川東褶皺束，其形態(tài)呈背斜緊閉、向斜寬闊，形成隔檔式梳狀褶皺構(gòu)造。萬州復(fù)向斜由萬州向斜、黃柏溪向斜及新場背斜呈雁行式排列組成，向斜核部平緩開闊，向斜軸向NE60°，軸部出露地層產(chǎn)狀近水平，產(chǎn)狀150°∠3°～5°。城區(qū)斷層不發(fā)育，區(qū)內(nèi)構(gòu)造裂隙很發(fā)育。萬州區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造見圖1。

1.2 地層巖性

萬州城區(qū)地層主要為侏羅系中統(tǒng)上沙溪廟組(J2s)、上統(tǒng)遂寧組(J3s)，巖性為紫紅色粘土巖和灰綠色長石石英砂巖互層(局部夾粉砂巖透鏡體)。上覆第四系(Q)人工堆積、沖洪積、殘坡積、崩坡積和滑坡堆積等，其中以滑坡堆積、崩坡積為主，沖洪積分布較少，上部覆蓋層厚度在0 m～50 m區(qū)間不等。其中，在紫紅色粘土巖底部分布有含蒙脫石、伊利石和高嶺土的泥巖，層厚在20 cm～60 cm區(qū)間不等。

2 水文氣象

萬州地處長江三峽庫區(qū)中段，區(qū)內(nèi)常年降雨日140 d左右，其中5月～7月、9月～11月為暴雨集中月份，城區(qū)最大日降雨量曾經(jīng)達(dá)到250 mm以上，為三峽庫區(qū)的暴雨中心地帶，年均降雨量1 200 mm以上。長江以北東向流經(jīng)城區(qū)，萬州境內(nèi)長達(dá)15 km，經(jīng)城區(qū)匯入長江的主要支流有五橋河、龍寶河、苧溪河，以及較小型的河流大河溝、李家溝和馴馬橋溝等,其中苧溪河匯水面積最大。根據(jù)長江三峽水庫蓄水周期，萬州區(qū)江面水位由當(dāng)年5月的140 m蓄水至10月的175 m，其余月份在140 m波動。

3 水平巖層區(qū)域滑坡特性

3.1 堆積層沿下伏基巖面滑動

1)萬州城區(qū)出露的地層主要為遂寧組和侏羅系沙溪廟組，其巖性為灰白色長石石英砂巖夾紫紅色泥質(zhì)粉砂巖、紫紅色砂巖、泥巖等，巖層厚度較大且傾角近水平。在這套地層中主要分布有2類軟弱夾層：一類是泥巖軟弱夾層，成分以伊利石為主，主要由于紫紅色泥巖剪切錯(cuò)動而成，厚度一般1 cm～10 cm。另一類是蒙脫石泥巖軟弱夾層，蒙脫石含量高，灰白色，主要特點(diǎn)是易軟化、遇水膨脹且剪切強(qiáng)度較低，厚度3 cm～80 cm。簡文星等[1]通過X射線衍射分析、紅外光譜分析及相關(guān)土工試驗(yàn)研究表明，萬州城區(qū)滑坡軟弱夾層為中等膨脹性的粉質(zhì)粘土，其曾經(jīng)受較強(qiáng)的構(gòu)造擠壓作用，部分軟弱夾層已發(fā)生層間剪切破壞，在特定的條件下，很容易發(fā)展成為基巖滑坡的滑動面。

2)蘇愛軍等[2,3]認(rèn)為，萬州滑坡群屬于暴雨啟動的平推式滑坡群。形成主要因素是巖層間軟弱夾層、極端天氣情況下的暴雨及滑坡三面臨空等，其斜坡后緣拉裂、裂隙充填的靜水壓力、坡體內(nèi)滲透力是滑坡發(fā)生的次級因素。其水平巖層上覆蓋的堆積層土體結(jié)構(gòu)松散，堆積層土體松散滲透系數(shù)較大，土體透水性較好，而堆積層下部基巖多為砂巖、泥巖等透水性較差甚至不透水巖層，這就導(dǎo)致水平巖層基巖面附近集聚大量積水，積水滲流緩慢，基巖上覆堆積土層受積水浸泡后其抗剪強(qiáng)度明顯降低。如個(gè)別地層存在膨脹性軟弱夾層，其浸泡后發(fā)生膨脹，土體抗剪強(qiáng)度降低明顯。同時(shí)坡體內(nèi)的地下水會對基層產(chǎn)生上浮力，而地下水的滲流亦會產(chǎn)生滲透力，加之后部裂隙水靜水壓力的作用下，致使堆積層坡體發(fā)生沿基覆界面滑動。近水平巖層區(qū)域滑坡構(gòu)造示意圖見圖2。

3.2 堆積層內(nèi)沿剪切帶滑動

1)在構(gòu)造作用下，巖層區(qū)域地殼隆升抬起，在河流沖刷下切作用下形成河流階地。由于地層中的泥巖抗剪強(qiáng)度較低、砂巖抗剪強(qiáng)度較高，在大傾角節(jié)理切割作用下，形成近乎直立的砂巖與泥巖互層的陡壁。在地殼上升、長期風(fēng)化、水流沖刷的作用下，下部強(qiáng)度低的泥巖風(fēng)化速度較強(qiáng)度高的砂巖快，兩層砂巖之間泥巖風(fēng)化后形成“巖腔”狀，在節(jié)理切割及風(fēng)化作用下，上部的砂巖發(fā)生間歇式崩塌，堆積在下部寬闊的“谷地”。在風(fēng)化和地表水流的長期作用下，形成堆積層滑坡滑體的主要物質(zhì)——土石混合體。這種砂巖與泥巖互層的陡壁為堆積層滑坡提供了持續(xù)不斷堆積體物源。

2)劉紅星、成國文等[4-6]認(rèn)為，近水平巖層堆積層在不同深度上形成有多層剪切帶，而這些剪切帶貫通性較差，在空間上連續(xù)性差，多為局部的剪切變形和位移，通常勘探出的剪切帶產(chǎn)狀和深度在滑坡剖面上具有難以形成連續(xù)貫通的滑帶的特點(diǎn)。同時(shí)，由于堆積層土體結(jié)構(gòu)疏松，含水量大，導(dǎo)致變形過程中不同的剪切帶存在差異剪切變形，堆積層剪切帶在滑坡的各個(gè)部位剪切變形量不連續(xù)，這就導(dǎo)致堆積層滑坡地表位移量不連續(xù)，形成多級錯(cuò)臺，從而導(dǎo)致難以分析堆積層地表位移矢量規(guī)律。因此，堆積層內(nèi)滑動并非沿特定滑動面進(jìn)行滑移，而是通過滑動剪切帶變形導(dǎo)致堆積體整體位移，同時(shí)剪切帶剪切變形形跡不明顯，剪切位置受滑體內(nèi)土體物質(zhì)結(jié)構(gòu)控制。

4 現(xiàn)狀評述

多年來，多位學(xué)者及科研單位對萬州近水平巖層區(qū)域滑坡變形機(jī)理展開了研究，其形成的基本觀點(diǎn)主要是沿基覆界面軟弱夾層滑動或沿堆積體內(nèi)部剪切帶滑移兩種。兩種理論在實(shí)際中都有發(fā)生，早期(三峽庫區(qū)175 m蓄水前)未進(jìn)行該區(qū)域大范圍地質(zhì)災(zāi)害治理前，在暴雨作用下，滑坡主要是沿基覆界面軟弱夾層滑動；在現(xiàn)期(尤其是在三峽庫區(qū)175 m蓄水后)，因?qū)靺^(qū)滑坡群的普查及大規(guī)模治理，同時(shí)隨著經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展，城市基礎(chǔ)設(shè)施的完善，滑坡區(qū)域地表硬化覆蓋及雨水收集系統(tǒng)的完善，誘發(fā)沿基覆界面軟弱夾層滑動的因素減少。而城市開發(fā)建設(shè)過程中，深基坑、高邊坡的開挖，破壞局部區(qū)域穩(wěn)定，導(dǎo)致局部區(qū)域堆積體內(nèi)沿剪切帶發(fā)生變形位移。

5 存在的問題及建議

由于萬州城區(qū)近水平巖層上部覆蓋層較厚，且剪切帶在空間位置上具有多層不連續(xù)的特點(diǎn)，在工程建設(shè)或滑坡變形治理勘察中，很難通過勘察查明具體的滑裂面，導(dǎo)致實(shí)際設(shè)計(jì)過程中按照保守的沿基覆界面層作為滑移面進(jìn)行推力計(jì)算，造成了較大的工程浪費(fèi)和施工難度。因此，在實(shí)際工程中，前期勘察應(yīng)更注重該區(qū)域地質(zhì)總體情況及歷史因素分析，不能局限于用地范圍內(nèi)的勘察，要延伸到周邊一定范圍，通過踏勘、鉆探、埋設(shè)測斜管等多種手段查明變形的準(zhǔn)確部位，更經(jīng)濟(jì)合理的進(jìn)行滑坡治理工程設(shè)計(jì)。

[1] 簡文星，殷坤龍，馬昌前,等.萬州侏羅紀(jì)紅層軟弱夾層特征[J].巖土力學(xué)，2005，26(6):901-905.

[2] 蘇愛軍，劉紅星，孫云志，等.三峽庫區(qū)水平層狀滑坡成因研究[J].武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2004，28(3):427-430.

[3] 孫云志，張業(yè)明.三峽庫區(qū)近水平地層滑坡地下水動態(tài)特征[J].資源環(huán)境與工程，2007，21(3):298-301.

[4] 劉紅星，王小波，王永平.三峽庫區(qū)水平層狀巖體滑坡特征及穩(wěn)定性分析[J].人民長江，2002，33(5):18-20.

[5] 孫云志，蘇愛軍，王軍懷，等.萬州和平廣場滑坡堆積體剪裂面特征分析[J].人民長江，2002，33(6):15-16.

[6] 成國文，李善濤，李 曉，等.萬州近水平地層區(qū)堆積層滑坡成因與變形破壞特征[J].工程地質(zhì)學(xué)報(bào)，2008，16(3):304-310.

On research on features of landslides at horizontal stratum near Wanzhou and its review

Lai Wei

(UrbanConstructionEngineeringAdministrativeOfficeinWanzhouDistrictofChongqingCity,Chongqing404100,China)

The paper introduces the geological structure and stratum features of Wanzhou District, analyzes the features of the landslides of the horizontal stratum areas by combining with the hydrological and meteorological conditions of the area, and points out some suggestions for improvement by combining with the problems in the deformation treatment and survey of the landslides.

landslide, stack layer, geological structure, stratum feature

1009-6825(2017)15-0068-02

2017-03-15

賴 偉(1986- )，男，碩士，工程師

P642.22

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