摘要:地质构造控制实质是控制两大问题,一是控制地质结构,二是控制地质环境。地质结构包括区域地质结构和地质体结构(岩土体结构),地质环境包括地壳运动、外生作用及地质体赋存环境条件。滑坡地质灾害是在地质构造控制作用和地质体相结合的结果,当地质灾害产生的基本条件与主要诱发因素发挥作用时即可能发生滑坡地质灾害。本文以劲头坡滑坡为例证,运用地质构造控制理论分析引起滑坡灾害发生的各种因素,掌握滑坡类型及稳定性状态,以此采取有效措施来预防滑坡灾害的发生,减少滑坡灾害给人们的生产和生活带来的危害。
关键字:地质构造控制论;地质结构;地质环境;稳定性;防灾减灾
1引言
人类社会的发展进程,既是利用地球资源以满足发展需求的历史,也是抵御和抗争各种灾害以延续生存的过程。滑坡,作为一种主要地质灾害,近20年来,特别是“国际减灾十年活动”开展以来,国际上研究和防治滑坡灾害空前活跃,各项研究进一步扩展和深入。但大都按静力学观点和理论,以滑坡的形成条件、营力因素、滑体结构、滑面尺寸为依据,提出不少假说和见解。均认为滑坡是由岩石、土体或碎屑物构成的山坡体在重力作用下沿软弱面发生整体滑落的过程,在重力引起的下滑力超过软弱面的抗滑力时才发生地质灾害[1]。本文利用地质控制论分析滑坡地质灾害成因,以此对防灾减灾工作很有必要,地质构造控制论角度认为滑坡是在地质构造控制作用和地质体相结合的结果。劲头坡位于雅安市芦山县清仁乡S210省道K327+200处,其滑坡体的稳定与否对道路交通安全及该处9户25人的生命财产安全起着至关重要的作用,滑坡一旦失稳将造成巨大的损失,危害性大。
2地质构造控制理论体系
中科院地质所孙广忠[2]在《地质工程学原理》一书中指出:地质构造作用结果形成了地质结构和地质环境,地壳运动从不停止,从较长时间尺度来看,地质结构是不断变化着的,地质环境也是不断地在变化。这个观点对认识地质条件和地质现象十分重要,不能用固定论的观点看待地质事物。地质构造控制实质是控制控制两大问题,一是控制地质结构,二是控制地质环境。地质结构包括地质体组成和经过运动产生的改造,它包括区域地质结构和地质体结构(岩体结构、土体结构)。地质环境有3个方面的内容:一是地壳稳定性,二是外生作用,三是地质体赋存环境条件。
3研究区的地质结构分析
3.1区域地质结构。研究区位于康滇南北构造带与龙门山推覆构造带和四川盆地三者的结合部位北东侧,地跨龙门山推覆构造带南端和四川盆地两个构造单元,是龙门山前带与前陆盆地的交接地区。褶皱构造为区内地质构造的主体,断裂构造在区内比较发育。受龙门山北东向构造带的影响,区内构造表现为北东向构造,主要由宝兴复背斜、芦山向斜、罗纯岗背斜、红山顶冲断层、黄铜尖子冲断层、林盘—杨开——高飞水冲断层、双石—大川冲断层组成。研究区位于大川断层下盘,芦山向斜西北翼,为一单斜构造,岩层产状75°∠8°,岩层倾角较缓。
3.2地质体结构
3.2.1岩体结构。研究区岩体以粉砂质泥岩(E1-2mn)为主:棕红色、暗红色,泥质胶结,薄~中厚层状,成分以粘土矿物为主,局部夹白色方解石条带、结核;抗风化能力低,水理性质较差,节理裂隙发育,岩体较破碎。强风化粉砂质泥岩尤以风化裂隙最为发育,物理力学性质差。3.2.2土体结构。研究区土体以第四系人工堆积层(Q4ml)的杂填土和第四系残坡积层(Q4el+dl)的粉质粘土为主:杂填土(Q4ml):杂色,以砖红色、灰色为主,松散~稍密,稍湿,级配差。为地震过后拆除房屋堆积形成,骨架颗粒成份主要为建筑垃圾,多以砖块、混凝土块组成。粒径一般5~15cm居多,大者可达20cm以上,分选性较差,一般呈棱角形,厚度0~1.5m。粉质粘土(Q4el+dl):棕红色、红褐色,为粉质粘土,呈可塑~硬塑状,母岩成分主要为风化粉砂质泥岩,该层厚度一般1.20~8.10m,该层在整个斜坡体上均有分布。研究区内的第四系人工堆积层(Q4ml)、残坡积土(Q4el+dl)、主要以杂填土、粉质粘土为主,杂填土、粘土结构松散,物理力学性质差。
4研究区的地质环境分析
4.1地壳运动。4.1.1地震。地震对滑坡的影响很大,强烈地震时由于水平地震力的作用,使法向压力消减和下滑力增强,滑坡地质破坏极易复活。2008年5月12日汶川8.0级地震,受龙门山地震带影响,直接经济损失达万亿元,损失最为严重。2013年4月20日芦山发生7.0级地震。受灾人口152万,受灾面积12500平方公里。造成巨大经济损失。根据强震地面运动纪录和大量实例调查表明,汶川地震波及区,触发滑坡的地震竖向力作用是非常明显的,大量滑坡经历了初始斜坡 (风化碎裂岩体 ) —地震抛掷 —撞击崩裂— 高速滑流的作用过程[3]。受芦山大地震影响,劲头坡的山体和丘体支离破碎,潜藏的隐患较大,预防的难度更大,一到汛期容易造成重大滑坡地质灾害的发生。4.1.2断裂。研究区位于黄铜尖子冲断层附近,它是龙门山主导断裂之一,出露于县境北部宝兴复背斜北西翼,长19km。是川西地槽板块与川中台拗板块挤压最强烈地段,形成与地面倾角20~30。的逆掩断层和许多分支断层组成的复合束状断层带。又因强烈挤压,故形成与磨房沟冲断层之间的龙门山推覆构造带,越过宝兴背斜顶部,于宝兴县灵关至芦山县高飞水一带产生金台山飞来峰群。断层经过地带多为3500m以上断块高山,并形成金鸡峡小沟、三岔沟断层谷和九龙池断层湖。
4.2外生作用
4.2.1地表水。雨水作用使斜坡岩土体饱和,容重增大;使岩层中软弱面抗剪强度降低;另外雨水下渗,地下水位升高和流动,产生动、静水压力等,这一系列暴雨引发的作用是诱发和加剧滑坡变形破坏的外部因素[4]。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆劲头坡地表水主要为滑坡后缘斜坡上的坡面径流及前缘苗溪沟水,主要来源是大气降水和地表径流,苗溪够沟位于滑坡前缘,沟道宽约0.5~3m,水深通常0.1~0.3m,最深处达0.5m左右,据调查,苗溪够该沟段多年平均洪水位高程约667.00~670.34m,历史最高洪水位高程约667.44~670.59m,受大气降水和地表径流汇集补给。坡体上布局着排水系统,为当地人工开挖形成,沟宽一般约0.3~0.5m,在雨季,水量较大,坡面雨水经径流排入公路边沟,但由于公路涵管堵塞,造成且水流不能顺利的排出坡体,从而在坡体中下部发生乱流,对坡体造成冲刷。4.2.2人类工程活动。近年来,芦山县劲头坡附近人类工程活动主要表现为坡体上的农业耕种,坡体上部民房建设、公路建设。农业耕种:主要是斜坡面上的农业耕种活动,种植方式为较原始的人力种植活动,地貌呈梯田状,多为旱地。民房建设:主要集中在滑坡中上部、房屋建设人为的加重滑坡后缘重力,增加滑坡的危害程度,对滑坡坡体影响稍大。公路建设:主要集中在斜坡体中部位置,切坡形成人为形成一个临空面,高约1.0~2.0m,公路挡墙采用浆砌石进行砌筑,局部为干砌挡墙。受地震、降雨等因素影响,沿线出现了一系列变形,局部发生滑塌、鼓胀变形。总体来看,该地区人类工程活动仅局限于地表浅表层的活动,引起的是浅表层岩土体的变形破坏,不足以引起大规模的地质环境的破坏。但对牵引式的浅层土体滑坡影响较大。4.3地质体赋存环境条件。4.3.1地形地貌。劲头坡滑坡地处中度切割构造剥蚀中低山地区,高程约667~726m,区域内总体地形呈北高南低之势,坡度一般在8°~20°之间,局部地段坡度达25°。区域上由北向南主要为一级斜坡、一级平台、二级斜坡组成。滑坡后缘至斜坡顶部为一级斜坡,高程一般681~726m,斜坡体上植被发育,局部基岩出露。滑坡中后缘一级平台为芦溪村苗溪社劲头坡居住区,平台高程一般677~680m;滑坡中前缘为二级斜坡,斜坡高程一般667~675m。二级斜坡最前缘为芦溪沟,二级斜坡顶部为S210省道。滑坡呈扇形斜铺在斜坡上,覆盖层主要是松散堆积土体,厚度2~8.5m,S210省道外侧多为辟为旱地,斜坡体多处发育裂缝、鼓胀变形等地质灾害,为滑坡的形成提供了有利条件。4.3.2地下水。地下水的类型与其所处区域的地形地貌、地层岩性、地质构造等密切相关,根据研究区内岩土体介质、储藏条件及水力性质等特点分析,主要松散堆积层孔隙水、基岩裂隙水两大类。根据研究区的钻探揭示,滑坡区域地下水主要沿基覆截面,由于坡体上覆为残坡积土,有利于地表水入渗,且下伏泥岩相对隔水,入渗的地下水易使土体饱和,从而增大坡体自重和下滑力,降低滑动面的力学指标,对该滑坡的稳定极为不利。地下水是导致滑坡发生的主要原因之一。
4.3.3地应力
地应力随着深度的变化作为线性规律看待是不准确的,实际上是具有三带性变化,即从地表向下首先是卸荷带,其次是地应力集中带,里面才是正常应力带[2]。滑坡研究实质面临的是卸荷带,要掌握卸荷带的应力状态,必须首先要调查斜坡岩土体岩石的地层倾角与坡脚关系、岩石破碎程度、较大破裂面产状、断层三角面有无、区域构造线方向和局部构造线防线与现代应力场的交角等构造成因,地表水冲刷、河流、河床、阶地与山坡的集合关系以及不合理的人工活动,如开挖坡脚,坡体堆载,爆破,矿山开采等。
5劲头陂滑坡类型及稳定性分析
根据对滑坡的现场调查,滑坡区内变形迹象主要表现为鼓胀、裂缝、为主,滑坡为降雨时推移性滑坡。滑坡前缘由于苗溪沟内夏季水位具有涨落迅速的特点,水位上涨期间对滑坡前缘具有较强的冲蚀,引起前缘段长期变形,因此,滑坡前缘同时具有牵引式破坏的特点。依据前文基于地质构造控制论对劲头坡总体分析来说,给滑坡若受到降雨、地震等外力影响,将有可能再次失稳下滑。该滑坡周边没有较完善的排水设施,在滑坡外缘虽经当地居民自行开挖一条排水沟与公路边沟衔接,但是由于公路边沟发生堵塞,导致坡体水流不能顺利的排出坡体,致使水流下渗,水流进入粉质粘土层,形成临时性上层滞水,在水的长期作用下,局部土体物理力学性质迅速降低,开始蠕滑变形,造成后缘拉裂,而拉裂缝的扩大、延展,形成更好的渗水通道。滑坡区由于堆填方量大,路基病害严重,填方土体多为粉质粘土,该土体压缩性高,力学性质差,斜坡体在外荷载(车辆荷载)作用下易产生不均匀沉降导致道路裂缝产生。综上所述,整个滑坡区处于欠稳定状态。
6滑坡防灾减灾措施
以上基于地质构造控制论对劲头坡滑坡的分析,并结合相应变形迹象表明劲头坡处于欠稳定状态。结合当地实际,应坚持“以防为主,及时治理”的原则,并根据其危害性制定具体整治方案[5]。(1)排水。对滑坡体以外的地表水,可以用拦截和旁引的方法;对于滑坡体中的地下水,可用水平排水廊道或竖向排水井的办法将水排出。(2)降低下滑力增加抗滑力。劲头坡第四系残坡积层下部的粘土层连续,且强度很低;处位于缓坡中下部,暴雨又导致坡体前缘冲毁,减少了抗滑力;强暴雨导致地下水位明显升高,并软化岩土体,从而明显增加下滑力,可采用抗滑桩来加固滑坡。(3)减荷反压。具体方法是将滑坡体后缘的岩土体削去一部分或将较陡的斜坡减缓,但一定要将反压措施结合,即将减荷削下的土石对于斜坡或滑体前缘的阻滑部位,使之既起到降低下滑力,又增加抗滑力的良好效果。(4)其他措施。如护坡和改善土体性质等措施。但劲头坡滑坡属于小型滑坡,该措施从经济角度考虑一般要慎用。
参考文献:
[1]李智毅,杨裕云主编.工程地质学概论[M],武汉:中国地质大学出版,1994.10.
[2]孙广忠,孙毅主编.地质工程学原理[M],北京:地质出版社,2004.4.
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[4]张云祥,王小群,刘毅, 等. 四川某水库右坝肩滑坡成因机制及稳定性分析[J]. 工程地质学报,2009 ,17 (3):335—342.
[5]孙家齐, 陈新民主编.工程地质[M]. 武汉:汉理工大学出版社,2007.08.
作者简介:姓名:黎智(出生年1986-),性别:男,民族:汉族,籍贯:四川南部,职称:地质工程中级工程师、学位硕士研究生,简历以及研究方向:工程地质及环境地质
论文作者:黎智,贾磊
论文发表刊物:《基层建设》2018年第19期
论文发表时间:2018/9/10
标签:滑坡论文; 地质论文; 斜坡论文; 断层论文; 结构论文; 劲头论文; 质体论文; 《基层建设》2018年第19期论文;