中国西部地区典型岩质滑坡机理研究

第19卷第3期2004年6月

地球科学进展

ADVANCE I N E ARTH SCIE NCES

V ol.19　N o.3

Jun.,2004

文章编号:100128166(2004)0320443208

中国西部地区典型岩质滑坡机理研究

黄润秋

(成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护国家专业实验室,四川　成都　610059)

摘　要:中国西部具有独特的地域地质环境和活跃的内外动力地质条件。在这样的背景下,崩滑地质灾害十分发育,给人类居住环境及重大工程建设带来极大威胁和重大的损失。阐明这些灾害的形成机理,尤其是大型滑坡的发生机理,对灾害的防治具有重要的理论及现实意义。根据作者在中国西部地区多年的研究工作实践,对几类典型的大型岩质斜坡变形及失稳机理进行了较为深入的分析,重点阐述了这些大型滑坡形成的地质条件、斜坡变形过程及发生机理的“概念模型”,其中包括滑移—拉裂—剪断的三段式模式、挡墙溃决模式、“超级强夯”模式等。这些机理及模式的提出,对这一地区的防灾减灾实践具有一定的指导意义。

关　键　词:中国西部;岩石滑坡;机理;地质灾害

中图分类号:P642122 文献标识码:A

1　概　述

中国西南部地区地处青藏高原的东侧,受青藏高原近百万年来持续隆升的影响,在青藏高原与云贵高原和四川盆地之间形成了总体呈南北走向的巨大的大陆地形坡降带,构成我国大陆地形从西向东急剧骤降的特点;在此过程中,发育于青藏高原的长江(金沙江)及其主要支流(雅聋江、大渡河、岷江)以及雅鲁藏布江、澜沧江、怒江等深切成谷,从而在这个巨大的大陆地形坡降带上形成高山峡谷的地貌特征。也正是由于受到青藏高原持续隆升的影响,高原物质向东部及东南部的挤出,从而在高原周边,扬子地台西缘形成和发育了大量挽近期以来有强烈走滑和逆冲活动的活动性断裂,导致在这个带上形成了以“高地壳应力”和“强地震活动”的区域内动力条件。内、外动力条件在该地区的强烈交织与转化,从而导致这一地区特殊和复杂的地质环境条件和强烈的河谷动力学过程,主要表现为:高地应力环境、断裂强活动性及强震的特殊动力环境、深切峡谷的强卸荷改造环境、复杂岩(土)体结构环境、复杂水文地质环境和特殊的河床深厚覆盖层环境等。这些复杂和特殊的地质环境条件在全世界范围内也是罕见的,某些条件甚至是独特的。正是由于这样特殊的地质环境条件,导致西南地区以崩塌、滑坡、泥石流为典型的地质灾害事件特别的发育(表1),并且具有规模大、机理复杂、危害大、防治难度高等特点,构成影响和制约这一地区重大工程建设和威胁人民生命财产安全的一个重要环境地学问题。

综上情况,本文结合我国西部地区独特的地域地质环境,讨论了这一地区几类具有典型意义的大型岩质滑坡发生机理,以期对这类灾害性地质过程的识别、评价与预测提供有益的经验和方法。

2　滑移—拉裂—剪断三段式滑坡分析所谓边坡变形—破坏的滑移—拉裂—剪断三段式模式是指边坡的变形破坏具有分三段发育的特征,

　收稿日期:2004204209;修回日期:20042042201

3基金项目:国家自然科学基金“西部生态与环境”重大研究计划项目“中国西部特殊地质环境条件形成机理与工程适宜性研究”(编号: 90102002)资助1

　作者简介:黄润秋(19632),男,湖南长沙人,教授,主要从事地质灾害的评价预测与岩石高边坡稳定性研究1

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表180年代以来我国发生的典型崩滑地质灾害事件[1]

T able1　Typical h azardous landslides cases since1980s in China

滑坡名称位　置发生日期体积(104m3)斜坡类型诱发(触发)因素人员死亡盐池河岩崩湖北宜昌1980206203150.0近水平层状边坡地下采矿284

鸡扒子滑坡重庆云阳19822072171500　古滑坡(层状碎裂)暴雨即时搬迁洒勒山滑坡甘肃东乡19832032073100　黄土斜坡灌溉、冻融230

新滩滑坡重庆姊归19852062123000　古滑坡(散体)降雨即时搬迁中阳村滑坡重庆巫溪1988201210765.0层状石灰岩暴雨33

铁西滑坡四川喜德1988209202 4.0堆积层散体暴雨颠覆列车溪口滑坡重庆华蓥1989207210100.0反倾层状岩体边坡暴雨221

昭通滑坡云南昭通1990206>1000　堆积体暴雨>100鸡冠岭岩崩重庆武隆1994204230424.0中—陡反倾边坡地下采矿16

黄茨滑坡甘肃兰州1995203200.0黄土斜坡即时搬迁二道沟滑坡重庆巴东199520621060.0强风化斜坡洪水位5

陨阳滑坡云南1996206201500.0散体斜坡采矿200

岩口滑坡贵州印江19962072181500.0斜顺倾边坡坡脚采石3

沙冲路滑坡贵州贵阳1996212204 2.0顺倾边坡坡脚切坡35

易贡滑坡西藏波密200020420928000　基岩、散体溶雪淹没茶厂双牛滑坡古蔺石宝镇2000206206 2.0松散体暴雨10

盈江滑坡云南盈江20002082140.2混合花岗岩坡残积土暴雨13

兰坪滑坡云南兰坪20002092032000　顺倾边坡暴雨搬5000人

即下部沿近水平或缓倾坡外(内)结构面蠕滑、后缘拉裂、中部锁固段剪断。这种模式最早揭露于黄河龙峡水电站近坝库岸河段,以其中的查纳、龙西等大型滑坡为代表(张倬元,刘汉超,1982),后来,在黄河拉西瓦水电站、湖北盐池河磷矿等地又有发现(黄润秋,1988;李强,1993),是一种受坡脚近水平结构面控制边坡的经典变形—破坏模式,也是我国大型高速滑坡发生的一类主要机理模式[2]。

可能产生这类变形破坏模式的边坡往往具有以下的地质结构:

(1)坡体主体由相对均质的脆性岩体或半成岩体构成,但坡脚发育近水平或缓倾坡外的结构面。

(2)以坚硬岩体为主体,但夹有相对较薄的软弱夹层构成的互层状边坡。

这类边坡的变形破坏机制主要表现在以下的阶段性过程:

(1)边坡形成过程中,由于坡体整体的卸荷回弹变形,从而驱动边坡沿坡脚的缓倾结构面发生回弹错动性质的表生改造,并在坡顶形成拉张应力区,出现后缘拉裂(图1,处于高地应力区的这类边坡更具发生此种变形的条件)。

(2)表生改造完成后,坡体在自重应力的长期持续作用和驱动下,沿缓倾角结构面发生持续的蠕滑变形,并导致坡体后缘拉裂的向下扩展,从而形成前缘的蠕滑段和后缘的拉裂段。显然,随着蠕滑段和拉裂段的发展,它们之间的完整岩体就构成了边坡变形的

“锁固段”,坡体的稳定性将主要由锁固段来维系,锁固段的应力也将随着蠕滑段和拉裂段的发展而逐渐的积累。

(3)当后缘拉裂加深到某一深度时,“锁固段”的应力积累将使这部分岩体进入累进性破坏阶段,并最终剪断锁固段岩体,发生突发的脆性破坏。由于这种突发的脆性破坏伴有很大的峰、残强度差,因此,边坡岩体的位能将得以突发的释放,从而形成高速滑坡[3,4]。

图1　滑移—拉裂—剪断三段式模式

Fig.1　Sliding2tension2shearing failture model

由这种变形破坏机制导致的滑坡其滑面形态大多呈“匙形”或铲形,可明显分为3段:前部的平缓

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