青海省同仁縣卡蘇乎凍融泥流特征及成因分析

董良基 嚴(yán) 棟

青海巖土工程勘察院有限公司 青海 西寧 810000

1 研究區(qū)概況

同仁縣地處青藏高原與黃土高原的過渡地帶,海拔在2300～3800m之間,遠(yuǎn)離海洋,終年干燥少雨,冬季寒冷漫長(zhǎng),夏季涼爽短暫,氣溫日差大,降水集中,光照豐富,日射強(qiáng)烈,多大風(fēng)天氣,無絕對(duì)無霜期,四季不分明,屬大陸性氣候。該地區(qū)內(nèi)植被情況良好,主要為針葉林及高山草甸,為牧業(yè)區(qū)。

區(qū)內(nèi)降雪期一般為10月至次年5月,最大自然降雪厚度約20cm,積雪期與降雪期同步,年積雪日數(shù)大約60天。冬季漫長(zhǎng)。季節(jié)性凍土發(fā)育,最大凍土深度約2.20m。

研究區(qū)主要出露地層巖性為第四系沼澤沉積(Q4h)粉質(zhì)粘土及新近系(N1)風(fēng)化砂質(zhì)泥巖、三疊系(T3)砂巖。

本次研究區(qū)位于同仁縣扎毛鄉(xiāng)卡蘇乎臺(tái)地。屬山麓斜坡堆積地貌,地勢(shì)較平緩,斜坡區(qū)坡度一般為5-25°。圖1

圖1 凍融泥流分布范圍

2 凍融泥流特征及成因

2.1 地表形態(tài)特征 該凍融泥流形成于坡度為2°～30°的斜坡處溝腦內(nèi),海拔3200-3300m,相對(duì)高差100m,上游較窄,下游開闊,呈似喇叭狀,長(zhǎng)約1.5km,最寬處約450m,地表水發(fā)育,多處形成水洼,地表徑流等。植被較發(fā)育,主要為草甸。坡面上錯(cuò)臺(tái)、鼓丘、裂縫發(fā)育,裂縫延伸方向較雜亂。前緣鄉(xiāng)村道路已多次被推移變形。

2.2 地層巖性 第四系(Q4)

①草甸土(Q4me)：深褐色,稍濕-濕,松散,主要成分為植物根系及粉質(zhì)粘土,含有機(jī)質(zhì)、腐殖質(zhì)等。

②-1粉質(zhì)粘土(Q4h)：褐黃色,濕-飽和,軟塑,勘察區(qū)大面積分布,分布連續(xù),厚度2.5m。

②-2粉質(zhì)粘土(Q4h)：褐黃色,稍濕,可塑,勘察區(qū)大面積分布,分布連續(xù),厚度1.0-3.5m。

新近系(N1)

③強(qiáng)-中風(fēng)化砂質(zhì)泥巖：以褐紅色為主,砂質(zhì)、泥質(zhì)結(jié)構(gòu),主要成分為粘土礦物及砂礫,巖質(zhì)較軟,成巖性較差。

三疊系(T3)

④中風(fēng)化砂巖：褐紅色,砂質(zhì)結(jié)構(gòu),薄層-中厚層狀構(gòu)造。主要成分為石英、長(zhǎng)石、及少量碎屑礦物。原巖結(jié)構(gòu)、構(gòu)造部分被破壞,巖石較破碎,節(jié)理裂隙較發(fā)育,巖質(zhì)較硬。

圖2

圖2 工程地質(zhì)剖面圖

3 成因機(jī)制

經(jīng)勘察、本段凍融泥流表層為軟塑-可塑狀粉質(zhì)粘土,下部為強(qiáng)-中風(fēng)化基巖。上部軟塑土體在反復(fù)強(qiáng)凍脹和消融作用下沿坡向有蠕動(dòng)現(xiàn)象,其滑動(dòng)面較淺,流速緩慢,在表層形成大量裂縫,如局部遇阻,便形成臺(tái)階狀泥流堆積體(鼓丘)。

該凍融泥流成因機(jī)制主要為滲流與凍融雙重作用下形成：

滲流作用：地表水入滲改變坡體內(nèi)部靜水壓力,降低滑面有效應(yīng)力,使得抗滑力減弱；溝谷流水及飽和、過飽和土體又起到潤(rùn)滑滑道的作用。

凍融作用：凍結(jié)期抬高地下水位產(chǎn)生凍結(jié)滯留水體,加速斜坡深部坡面變形；融化期表層局部形成高含水量區(qū),使得土體喪失強(qiáng)度；同時(shí)凍融交替作用的凍脹融沉引起垂向上草皮層與下部土層分裂,造成草皮層斷裂。

滲流作用是發(fā)生破壞的內(nèi)在因素,季節(jié)性凍土的雙向凍融作用是發(fā)生破壞的外動(dòng)力條件[2]。

4 結(jié)論

本次通過地質(zhì)調(diào)查、鉆探、原位測(cè)試、室內(nèi)試驗(yàn)等手段查明了該凍融泥流類型、分布、成因機(jī)制等。主要結(jié)論有以下幾點(diǎn)：

4.1 凍融泥流主要分布于高寒的季節(jié)性凍土及多年凍土區(qū)的緩坡地帶,多形成于凍深范圍內(nèi),其滑動(dòng)深度較淺,流速緩慢；

4.2 其形成與發(fā)育與地質(zhì)條件、降水、凍融循環(huán)有關(guān),一旦坡度變緩、土層變薄或土體失去水分,運(yùn)動(dòng)即行停止。當(dāng)坡斜表面水分分布均勻時(shí),土層整體運(yùn)動(dòng),形成大片較連續(xù)的泥流階地；當(dāng)水分不均勻時(shí),土層分裂運(yùn)動(dòng)。

4.3 隨著全球氣候變暖,青藏高原上受氣候作用影響形成的非傳統(tǒng)地質(zhì)災(zāi)害呈現(xiàn)出增加趨勢(shì)[3],對(duì)公路、房屋等建筑工程可能造成一定破壞。建議做好相應(yīng)的處治措施。