浅谈地质灾害崩塌滑坡与水库蓄水关系

(整期优先)网络出版时间:2021-02-24
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浅谈地质灾害崩塌滑坡与水库蓄水关系

董连

中国电建集团中南勘测设计研究院有限公司 湖南长沙 410014


摘要:本文介绍了地质灾害的主要类型及其诱发因素,结合地质灾害崩塌滑坡与水库蓄水关系,在此基础上,提出库区地质灾害防范治理措施及其效果,为类似工程地质灾害的防治提供借鉴作用。

关键词:地质灾害;崩塌;滑坡;蓄水;措施分析

地质灾害包括崩塌、滑坡、泥石流、地裂缝、地面沉降、地面塌陷以及地震、火山等,分为缓变性地质灾害和突发性地质灾害两大类。其形成受控于多种环境因素。

1 崩塌滑坡环境影响因素

地质灾害中的崩塌、滑坡产生于相同的地层岩性构造条件和相同的地质构造环境中下,相伴而生、不可分割,具有共同的触发因素,发生滑坡的地带也易发生崩塌。

在运动过程中,时常发生崩塌直接转化为滑坡运动的现象,一定条件下,大量崩塌堆积体可转变为滑坡。因此,就有滑坡式崩塌或崩塌型滑坡之称,此时的岩土体的重力运动形式介于崩塌式运动和滑坡式运动之间。

一定条件下崩塌、滑坡可互相诱发、互相转化:崩塌的重力冲击易造成崩塌体击落在松散不稳定堆积体或老滑坡体上部,易产生新的滑坡或者复活老滑坡。在向下滑动过程中,若地形骤然变陡,滑坡滑体就会由滑动骤转为坠落,即滑坡向崩塌转化。

根据调查和总结,地质灾害的诱发因素很多,但根源还是由于内、外动力地质作用,而内动力地质作用(如断裂作用、岩浆活动等)是引发各种地质灾害的根源所在,它直接决定了地质灾害的发生概率、发生规模大小;其次,外动力地质作用诸如人类活动、重力作用、大气降水、风化剥蚀、地表径流等则在一般情况下作为地质灾害的诱发因素,决定了地质灾害发生的时间和发生频率;最后,地层岩性及其地形地貌、植被或水体覆盖等因素作为孕灾载体的也与诱发地质灾害有很重要关系。[1]

而导致水库地质灾害发生的原因也有很多,除地段不稳定等内动力地质作用、人类活动、重力作用、大气降水、风化剥蚀、地表径流等外动力外,还包括大坝施工边坡开挖、水库蓄水淹没两岸、移民安置区建设等外动力地质作用。大坝施工、水库蓄水、移民安置区建设等都不同程度上改变了库区地质环境,均会对地质灾害和库岸稳定性产生不同程度的不利影响。

a) 滑坡。水库库区主要地质灾害类型为滑坡。根据岩类划分,库区滑坡包括松散堆积层滑坡、岩质滑坡等2类。其中岩质滑坡又可按滑面形态进一步划分为顺层滑坡、切层滑坡等两个亚类。在水库淹没区,诱发各类滑坡的因素主要为降雨、库水位调度导致库区水位上升、下降作用,而人类工程活动也是诱发滑坡的重要因素之一,如大坝施工边坡开挖、加载等。

b) 崩塌。岩崩是库区内崩塌主要形式,根据其变形破坏的方式又可分为滑移式崩塌、倾倒式崩塌、拉裂式崩塌、膨胀式崩塌等,以滑移式崩塌、倾倒式崩塌为主。诱发崩塌的主要因素基本与滑坡类似,包括人工开挖活动、降雨和库水位上下波动带来的冲蚀等。

2 库区水库蓄水与崩塌滑坡的关系

高坝大库建成后,大坝蓄水将使库区水位分期抬高。库水位的抬高、周期性涨落等调度,易改变库区周边岸坡天然的的水—岩作用关系,使原先的水—岩平衡环境遭到破坏,造成库岸不稳定,发生库岸边坡失稳,造成滑坡。[4] 库水位的抬高、周期性涨落等调度,必然对库区周边特别是涉水滑坡产生不利影响,在库区水位长期调度作用下,一部分会出现崩塌滑坡明显变形,若不及时采取治理措施,甚至会造成少部分大规模位移,易对库区的建筑设施,特别是集镇和居民产生严重的危害和生命威胁。

水库库区淹没引起的坡体范围较大。库区调度库区水位的上升、降落均会对岸坡产生浪蚀、流水、浮力减重和动水压力、浸泡软化等不同的作用,易产生涉水新崩塌滑坡、引发老崩塌滑坡复活。

水库蓄水和正常调度期间,坡体内地下水位面随库区水位上升,同时还会导致坡脚部分坡体全部处于地表水体以下,同时也处于重力水饱和状态。根据力的分析,处于库区水位以下的坡体重度重力减小,坡脚坡体总重量减轻,这是由于坡体重度由原来的天然重度转化为浮重度;根据应力的分析,当岩土空隙充满重力水,饱和时水对固体骨架造成正应力,导致其矢量方向指向空隙的壁面,即为空隙水压力,而在土体中变为孔隙水压力。岩土骨架被空隙水压力浮托后(即变为悬浮减重),降低了通过骨架起作用的有效应力,从而削减了有效正应力,导致潜在滑面内的抗剪强度降低,从而引起失稳滑动。库区水位上下波动期间,库区水位升高或者降低,同时会导致坡体内地下水位升高或降低,从而影响涉水新崩塌滑坡、老崩塌滑坡的稳定性。因为库区水位升高或降低、降雨等基本都以水入渗坡体内的方式对滑坡稳定性产生影响,即为通过地下水变化对滑坡稳定性施加压力,所以,库区水位升高或降低、降雨等对滑坡稳定性产生的影响主要包括地下水饱水加载效应、物理化学效应、动静水压力效应等,从而导致崩塌、滑坡失去稳定性,造成涉水新崩塌滑坡、引发老崩塌滑坡复活。

根据对国内高坝水库滑坡的变形与库水位升降监测结果表明:库区水位升高或降低是诱发滑坡的变形的直接因素,特别是每年水库调度、降雨比较频繁的4月~9月,根据滑坡的变形监测结果,监测曲线在4月~9月呈现明显的变形增长阶坎,表明在4月~9月各监测点的位移速率变大,此时库区水位处于上升、下降,甚至低水位运行阶段;监测曲线在每年10月~次年3月,累积位移与时间逐渐趋于平稳,表明各监测点位移速率变小,使得累积位移与时间曲线出现“阶段跳跃”特征。

综上所述,蓄水对库区部分涉水滑坡变形破坏有直接联系,甚至是主导触发因素。水库蓄水及水位波动对部分涉水滑坡,尤其是对库水型滑坡的稳定性影响较大,这些滑坡在库水作用下容易发生变形。在每年库水位下降期也是地质灾害变形破坏集中发生时间段,尤其是当暴雨与库水位叠加时(如每年5月底至6月初库水位日降幅较大的这段时间里),则作用更为强烈。

3 措施分析

水库蓄水可能诱发老滑坡发生滑移,也可引起新生滑坡,这些势必会对大坝建筑、城镇、居住区安全带来不利的影响,需采取措施予以减轻,包括:

(1) 工程建设前进行了详细的地质勘测,选取库岸总体稳定的地段,以岩质岸坡为主,稳定条件好的和较好的库段占总长的90%以上,使得工程运行期产生大规模崩塌滑坡的几率小,从内动力地质作用方面进行了控制。

(2) 编制库区地质灾害防治规划,对地质灾害进行规模性集中防治,从工程治理(崩塌、滑坡工程治理和塌岸工程防护)、搬迁避让、监测预警(专业监测、群测群防)等方面加强管制。

因此,地质灾害的防治是一项长期而艰巨的任务,除做好前期调查外,还应进行预防、制定规划,采取工程治理(崩塌、滑坡工程治理和塌岸工程防护)、搬迁避让、监测预警(专业监测、群测群防)等措施,同时为更好地应对库区突发地质灾害,补充建立了库区应急抢险体系。

4 参考文献

[1]隋志龙,陈国兴,李德威,杨巍然. 地质灾害控灾因素的遥感地质分析 —以藏南拉轨岗日地区为例[J],自然灾害学报,2005(10):142

[2]何振邦.3S技术在滑坡预报模型建立的综合应用——基于三峡库区白家堡滑坡[J],大众科技,2008(1):70

[3]蒋勇军,况明生,李林立,张远瞩,方佳军,何凌云,曹晓林. 重庆市地质灾害研究[J],中国地质灾害与防治学报,2008(3):19-20

[4]丁秀丽,付敬,张奇华. 三峡水库水位涨落条件下奉节南桥头滑坡稳定性分析[J],岩石力学与工程学报,2004(17):2913-2919

[5] 唐红梅,林孝松,陈洪凯,唐芬.重庆万州区地质灾害危险性分区及评价[J],中国地质灾害与防治学报,2004(3):1-5


作者简介:

董连(1987-),女,江苏盐城人,汉族,硕士,工程师,主要从事于水力水电工程环境保护工作。