典型山区河道型水库塌岸模式研究

图 3 各山 区河道型水库主要塌岸模式分布统计 Fig. 3 D istributio n of bank failure ty pe for each moun
tain- r iver reserv oir
图 4 山区河道型水库主要塌岸模式分布统计 Fig. 4 D istributio n of bank- failur e ty pe for the moun
张奇华等( 2002 年) 根据三峡库区奉节段库岸 塌岸的特点, 将库岸再造形式分为: 冲刷塌岸型、整 体滑移型、岩坡崩塌型[ 3] 。殷跃平、唐辉明等也曾经
对库岸塌岸进行过简单分类。这些都是针对调查的 某一段库岸而进行的分类研究, 不够系统, 很难适应 山区型水库塌岸研究。
本文通过对已蓄水运行的三峡、二滩、宝珠寺、 大朝山、漫湾、天生桥一级、紫坪铺等 7 个山区河道 型水库实际塌岸情况的大量现场调查, 以及室内分 析和归纳总结, 得出山区河道型水库塌岸存在的几 种主要塌岸模式。
第22卷 第 1 期 2 01 1年 3 月
地质灾害与环境保护
Jo ur na l of G eolog ical H azar ds and Environment Pr eser vatio n
文章编号: 1006- 4362( 2011) 01- 0063- 04
Vol. 22, N o. 1 M arch 2011
表 2 为山区河道型水库的主要塌岸模式分布统 5 04% , 堆 积体滑坡占 26. 62% , 基 覆界面型滑 坡
计表, 其对应的统计图见图 3、图 4。从这些图表中 占 4. 68% , 顺层滑移型占 1. 44% 。
表 2 山区河道型水库塌岸变形主要模式统计
T able 2 M ain ty pes of bank failure fo r mountain- river r eser vo irs
0
0. 00
0
0. 00
0
0. 00
28
46. 67
0
0. 00
2
6. 67
31
16. 94
第 22 卷 第 1 期
何元宵、许强、朱占雄: 典型山区河道型水库塌岸模式研究
65
4 典型山区河道型水库主要塌岸模式 分布统计
可知, 山区河道型水库主要以崩( 坍) 塌型和滑移型 为主, 分 别 占 38. 49% 和 37. 77% , 冲 磨 蚀 型 占 23 74% 。其中, 在 滑 移型 塌 岸中, 古 滑 坡复 活 占
图 2 山区河道型水库塌岸随岸坡结构的分布概率
库岸再造类型的塌岸规模一般较小, 在第四系松散 堆积层岸坡中可见[ 5] 。
Fig . 2 Distr ibut ion pro bability o f each slope str ucture a mong the bank failures in the reservo ir s
堆积物占 2. 19% 。山区河道型水库塌岸随 岸坡结 构的分布统计见图 1、图 2。图 1、图 2 表明, 山区河
于坡度较陡 ( 一般大于 40 ) , 其自身稳 定性在天然 道型塌岸主要发育于残坡积层中。
状态下处于基本稳定状态, 不易发生大规模滑移型 变形破坏的岸坡。坍塌型塌岸具有突发性, 是山区
崩坡积
统计样本 分布概率/ %
2
15. 38
1
5. 55
0
0. 00
0
0. 00
1
1. 67
0
0. 00
0
0. 00
4
2. 19
古滑坡堆积体
统计样本 分布概率/ %
3
23. 08
2
18. 18
1
3. 85
0
0. 00
1
1. 67
0
0. 00
0
0. 00
7
3. 83
基岩
统计样本 分布概率/ %
1
7. 69
( 1) 崩塌型 崩塌( 落) 型是指在陡坡型岩质岸坡中, 岸坡岩 体发育有不利于岩体稳定的节理裂隙时, 坡体在库 水、风浪冲刷、地表水和其他外部营力的作用下, 发 生的崩塌或崩落现象。这种类型的破坏一般发生在
收稿日期: 2010 10 14 改 回日期: 2010 11 29
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地质灾害与环境保护
( 1) 内在因素: 包括岩性Fra Baidu bibliotek矿物成分、岸坡结构、 岸坡形态等。
( 2) 外在因素: 包括河道特征、水动力因素、库 水的物理化学作用、水文气象因素、岸坡植被条件及 不当的人类工程活动等。
岸坡物质一般为现代河床性沙土、粉土或砂质、 粉砂含量较重的粘土组成, 坡度较缓时易发生冲磨 蚀性塌岸; 岸坡坡度较陡, 在暴雨期及库水位急剧变 化时, 易发生崩( 坍) 塌型塌岸; 以松散堆积体为主的 土质岸坡、中缓倾角的顺层岸坡或火成岩全强风化 带, 及在库水位大幅度变动及在强降雨期间易发生 滑移型塌岸。
2011 年
岩质岸坡的强风化或强卸荷裂隙带内。该库岸再造 模式具有突发性。
3 不同类型岸坡结构塌岸分布规律
崩塌型塌岸又进一步可划分为: 块状崩塌型、软
通过对 7 个山区河道型水库塌岸分布 的统计
弱基座型、凹岩腔型 3 种类型。 ( 2) 坍塌型
( 表 1) 发现, 不同岸坡结构类型塌岸所占的比例差 别较大。其中, 以残坡积堆积岸坡所占比例最大, 为
坍塌型是指土质岸坡坡脚在库水长期作用下, 66. 12% ; 其后依次为岩质岸坡占 16. 94% , 冲积层
基座被软化或淘蚀, 岸坡上部岩土体失去平衡, 从而 堆积物占 10. 93% , 古滑坡堆积体占 3. 83% , 崩坡积
造成局部下错或坍塌, 然后被库水逐渐搬运带走的 一种水库岸坡变形破坏方式。坍塌型模式主要发生
漫湾 合计
冲积层
统计样本 分布概率/ %
0
0. 00
0
0. 00
0
0. 00
0
0. 00
20
33. 33
0
0. 00
0
0. 00
20
10. 93
残坡积
统计样本 分布概率/ %
7
53. 85
8
72. 72
25
96. 15
26
100. 00
10
16. 67
17
100. 00
28
93. 33
121
66. 12
6 结论
水库塌岸是一个十分复杂的地质历史过程, 在 大量现场调查和室内分析, 综合塌岸的各影响因素, 得出山区河道型水库的 4 种主要塌岸模式: 冲磨蚀 型、崩( 坍) 塌型、滑移型、流土型。
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地质灾害与环境保护
2011 年
根据不同类型岸坡结构塌岸分布规律可知, 山 区河道型水库塌岸主要发育于残坡积层中; 根据主 要塌岸模式分布统计得出, 山区河道型水库塌岸以 崩塌型和滑移型为主。
tain r iver reserv oirs
5 典型山区河道型水库塌岸影响因素 分析
水库塌岸的发生发展过程是多因素综合作用的 结果。通过对 7 大山区河道型水库塌岸实际情况的 大量现场调查, 结合其 他有关的资料, 综合分 析得 出, 导致塌岸发生和发展的主要因素可分为内因和 外因两大类[ 6] 。
间, 是山区河道型水库中影响最大的一类塌岸模式。 滑移型塌岸又可分为古( 老) 滑坡复活型、深厚
堆积层浅表部滑移型、沿基覆截面滑移型、基岩顺层
滑移型 4 种类型。 2. 4 流土型
流土型塌岸是指在库水涨落的情况下, 岸坡土
体吸水饱和后, 由于土体的微膨胀性, 岸坡土体在重
力作用下沿坡向下发生的塑性流动变形现象。这种
图 1 各不同水库塌岸随岸坡结构的分布概率 Fig . 1 Dist ribution pr obability of each slope str ucture for all
the bank failures in the r eservo irs
容易在库水等条件作用下发生滑移变形。一般发生
在库水位大幅变动或在正常蓄水时受强降雨影响期
样本 0 2
/% 0. 00 16. 67
17
65. 38
6
23. 08
18
34. 61
2
7. 84
8
10. 96
0
0. 00
17
100. 00
0
8
7. 55
3
0. 00 2. 83
74
26. 62
13
4. 68
顺层滑移型
统计 分布概率
样本 3 0
/% 16. 67 0. 00
1
3. 85
0
0. 00
0
0. 00
0
0. 00
0
0. 00
4
1. 44
崩( 坍) 塌型
统计
样本 0 0 0 5 11 0 91
107
分布概率
/% 0. 00 0. 00 0. 00 19. 23 15. 07 0. 00 85. 85 38. 49
冲磨蚀型
统计
样本 4 4 1 1 54 0 2 66
分布概率
/% 22. 22 33. 33 3. 85 3. 85 73. 97 0. 00 1. 89 23. 74
河道型水库较为常见的一种塌岸模式。
坍塌型又进一步划分为冲刷浪坎型、坍塌后退
型、塌陷型 3 种类型。 2. 3 滑移型
滑移型塌岸是指在库水作用、降雨及其他因素
的影响下, 岸坡物质沿着软弱结构面或已有的滑动
面向临空面发生整体滑移的库岸再造型式, 即发生 滑坡。发生滑移型塌岸的岸坡可为土质岸坡, 也可
为岩质岸坡。土质岸坡一般为规模较大、各种成因 ( 古滑坡堆积、崩坡积、残坡积等) 的松散堆积物; 而 在中缓倾角的顺层岸坡或火成岩全强风化带内也较
古滑坡复活 类比水库
统计 分布概率
二滩 宝珠寺 天生桥 大朝山
三峡 紫坪铺
漫湾 合计
样本 3 3 1 0 0 0 2 14
/% 16. 67 25. 00 3. 85 0. 00 0. 00 0. 00 1. 89 5. 04
滑移型
堆积体滑坡
基 覆界面型
统计 分布概率 统计 分布概率
样本 8 3
/% 44. 44 25. 00
关键词: 山区河道型水库; 塌岸模式; 影响因素; 分布规律 中图分类号: P642 文献标识码: A
1 概述
水库塌岸系指由于水库蓄建, 库岸岸坡受库水 浸泡、风浪冲击、水流侵 蚀以及干湿交 替等因素影 响, 使库岸岩土体风化加剧, 抗剪强度降低, 以及库 水位涨落引起库岸地下水动水压力变化而造成的库 岸冲蚀磨蚀、坍( 崩) 塌、滑移等再造变形的不良地质 现象[ 1, 2] 。水库塌岸是水库蓄水运行期间在所难免 的问题, 特别是山区河道型水库。国际上由于水库 塌岸造成的灾害已很多, 自从 1963 年瓦依昂水库失 事后, 国际上便开始对水库 塌岸引起了高 度重视。 三峡水库初期蓄水至 135 m 后不久, 2003 年 7 月 13 日零时 20 分, 就曾引发了一场突发性、特大型、毁灭 性的塌岸灾害。一声巨响, 巨大的山体整体下滑, 将 宽阔的长江支流青干河拦腰砸断, 掀起 20 多米高的 巨浪。短短 5 min 时间里, 80 多栋农舍和 4 家企业 厂房化为废墟, 造成了惨重的经济损失和严重的社 会影响。我国现正在大兴水利水电工程, 其建设速 度之快、规模之大、范围之广, 可谓前所未有, 而水库 塌岸问题又是水利水电工程中必须考虑的重要地质 问题之一。
水库塌岸是受内、外因素影响的综合结果。由 于影响各河段塌岸的因素不同, 如某河段的岸坡结 构是塌岸发生的主因, 其他因素仅起着次要的作用; 对另一河段, 岸坡结构可能不是主要的因素, 而水动 力条件或其他因素控制着该段塌岸发生和发展。所 以, 只有认识各因素对塌岸的影响规律, 并找出影响 塌岸的主要因素, 才能深刻认识各河段塌岸模式及 其发展规律。在此基础上, 才能提出符合实际的塌 岸预测参数和塌岸预测方法。
表 1 山区河道型水库塌岸岸坡结 构的分布概率 T able 1 D istributio n pr obabilit y of each slo pe structure among the bank failures in each r eservo ir
类比水库
二滩 宝珠寺 天生桥 大朝山
三峡 紫坪铺
典型山区河道型水库塌岸模式研究
何元宵, 许强, 朱占雄
( 成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室, 成都 610059)
摘要: 通过对已蓄水运行的三峡、二滩、宝珠寺、大朝山、漫湾、天 生桥一级和紫坪 铺 7 个山区 河道型 水库实际塌岸的现场调查和室内分析, 提出冲磨蚀型、崩( 坍) 塌型、滑移型和流土型 4 种塌岸模式, 描述 了各塌岸模式的发生条件及特点。在计算各水库塌岸岸坡 结构和塌岸模式 分布概率的基 础上, 分析塌 岸的影响因素。结果显示, 山区河道型水库塌岸主要发育于残坡积层中, 塌岸模式以崩塌型和滑移型为 主。
2 典型山区河道型水库主要塌岸模式
2. 1 冲磨蚀型 冲磨蚀型是指在库水、风浪冲刷、地表水及其他
外营力的作用下, 岸坡物质逐渐被冲刷、磨蚀, 然后 被搬运带走, 从而使岸坡坡面产生缓缓后退的库岸 再造型式[ 4] 。其发生于坡度较缓( 一般小于 20 ) 、自 身稳定性较好、不易发生滑移型变形破坏的岸坡, 具 有缓慢性及持久性、再造规模小的特点。 2. 2 崩( 坍) 塌型