特大顺层岩质水库滑坡研究
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2.3 滑坡区基本地质条件

本节主要通过滑坡滑前的地形资料收集、滑坡区及影响区的勘查及其工程地质条件对比研究,恢复滑坡区滑前的工程地质条件,为滑坡边界的形成和滑坡结构特征提供地质背景。除特别注明外,本章所描述的地质条件均为滑坡滑动前的地质条件。

2.3.1 地形地貌

千将坪滑坡所在的青干河河段右岸(南岸)为逆向陡崖,左岸(北岸)为顺向坡,坡度13°~35°,河谷呈明显不对称V形。滑坡滑动前及三峡水库蓄水前的天然条件下,谷底宽度50~80m,高程89m左右,枯水期水深0.5~3.0m。三峡水库135m高程水位下,河面宽度200~300m,水深45m左右。在青干河左岸滑坡附近发育有与青干河正交的冲沟,沟深5~35m。

(1)滑坡滑动前原始地貌。

图2.13为滑坡滑动前以及三峡水库蓄水前的原始地形平面图。由图可知,千将坪滑坡所在的青干河北岸岸坡为一半圆弧形凸岸地貌,半圆弧中点为青干河老公路桥。高程140~210m为10°~15°左右缓坡,210~380m为25°左右斜坡,380~400m为10°~15°左右缓坡,400m以上为30°斜坡,岸坡西侧及前缘为高25~40m的临空陡崖,岸坡前缘河滩高程约100m。

图2.13 滑坡滑动前地形平面图

图2.14是经过勘查后恢复的千将坪岸坡在蓄水后、滑坡滑动前的原始地形地质剖面图。

(2)滑坡滑动后地形地貌。

滑坡滑动后,后缘高程280~400m范围形成宽200~400m、长约200m的三角形顺层滑壁;西侧形成一条走向330°左右的沟槽及堆积垄;东侧为一个走向310°左右、倾角50°左右的陡壁;滑坡中后部高程170~280m为滑坡平直滑动的斜坡段,原始地形基本未变,为20°~25°的斜坡;滑坡中前部高程150~170m为滑坡弧形滑动的反翘(反向倾角10°~20°)区,地形总体平缓,但凌乱,横向裂缝发育,多见树木及房屋向坡里倾斜;滑坡滑舌跨过青干河,滑体堆积在青干河及其南岸,滑舌最大爬高约80m。滑坡滑动后地形地貌及地质结构见图2.15、图2.16。

图2.14 滑坡滑动前典型地质剖面图(A-A)

图2.15 滑坡滑动后地貌图

图2.16 滑坡滑动后典型地质剖面图

2.3.2 地层岩性

组成斜坡的基岩为侏罗系中—下统聂家山组(J1—2n)碎屑岩,第四系主要有崩坡堆积物、河漫滩堆积,河漫滩堆积的砂卵石层已淹没于三峡水库中。

聂家山组(J1—2n):中厚层泥质粉砂岩、紫红色粉砂质泥岩、厚层石英砂岩、夹生物碎屑灰岩及碳质页岩条带。

崩坡积堆积层(Qcol+dl):碎(块)石土,厚1~8m,碎(块)石主要成分为泥质粉砂岩、粉砂质泥岩、石英砂岩,最大砾径可达1.0~1.5m,呈稍密—中密状态。

河漫滩堆积层(Qal):主要为砂卵石层,砂卵石主要成分为泥质粉砂岩、长石砂岩、灰岩及石英岩等,砾径一般3~10cm,少数较大卵石砾径为30~50cm。目前已淹没于三峡水库中,但千将坪滑坡将部分河漫滩堆积物推出水面,堆积于对岸,清晰可见(图2.8)。

滑坡区地层见表2.3。

表2.3 滑坡区地层简表

2.3.3 地质构造

滑坡位于秭归向斜南端向西弧形转折倾伏端与百福坪—流来观背斜向东倾伏的过渡地段,背斜轴部位于沙镇溪流来观,滑坡处于百福坪—流来观背斜的南翼,受区域构造影响,滑坡区构造较发育。地层产状总体较稳定,变化范围为110°~150°∠15°~30°,变化趋势是上陡下缓,其中,高程180m以上为产状140°~150°∠25°~30°,高程180m以下产状为110°~120°∠15°~20°。

滑坡区的断层、裂隙及层间软弱夹层是滑坡形成的内在条件和物质基础。

(1)断层。

由于岩层为较软岩,且地表风化覆盖严重,地表仅见11条裂隙性断层或破碎带,破碎带宽度均小于0.4m,多为高倾角长大裂面,延伸在100m以上,其中走向120°~150°断层占42%,近东西走向断层占42%,走向20°~30°断层占16%。在平硐中见有5条断层,其中3条为中—高倾角断层,破碎带宽度1~5.5m;2条为裂隙性缓倾角断层(破碎带),见于2号平洞中。滑坡区断层统计见表2.4、图2.17。

图2.17 断层走向玫瑰花图

裂隙性缓倾角断层(破碎带):滑坡区见2条于2号平洞中(见图2.20),宽0.1~0.4m,出露于洞顶面,断层面波状光滑,可见长度7m、7.5m,破碎带物质为粉质黏土夹碎块、软塑状,主要产状305°∠5°,微倾坡内,总体近水平。此外,在沙镇溪加油站附近的公路边坡见一组缓倾角裂隙(图2.18),产状300°~310°∠2°~5°,间距约2m,其中有一条可视为裂隙性缓倾角断层(破碎带),延伸达15m,破碎带厚3~10cm,为碎屑、碎块,且该结构面将岩层错开约15cm,显逆冲态势。值得注意的是,这种缓倾角结构面成为千将坪滑坡在前缘切层滑出的最便捷路径。

图2.18 缓倾角裂隙性断层素描图

Tf—裂隙性破碎结构面;T—同Tf方向的裂隙,与Tf间距2m

(2)裂隙。

滑坡区裂隙较发育,但疏密不均,局部较稀疏,局部见有裂隙密集带。裂隙线密度一般为0.5~1条/m,面密度一般为0.43条/m2,裂隙密集带裂隙间距0.1~0.2m,线密度5~10条/m。

综合地表、平洞、竖井揭露的裂隙进行统计,统计结果见于图2.19。统计表明,走向285°~315°、30°~60°裂隙较发育,分别占40%和28%;裂隙以高倾角(30°~60°)为主,占87%,缓倾角(0°~30°)占11.7%,其中0°~11°占5.7%。裂面一般平直稍粗,以泥质充填和无充填为主,裂隙长度一般小于10m。

缓倾角裂隙:倾角2°~10°,微波状—波状,倾向300°~40°不等,发育疏密不均,较密集处0.5~1条/m,长度一般在10m以内,该组裂隙局部将层面错动0.3~0.5m,显逆冲性质,见于滑坡西侧秭归—巴东公路边坡。

(3)软弱夹层。

软弱夹层包括三类:①类是原生沉积形成,在一定范围内延伸分布较稳定;②类由层间错动产生的碎屑碎块形成,多具有分布不连续和尖灭的特征;③类为次生软弱夹层,是近地表特别是岸 (边)坡处,沿卸荷张开的岩层层面风化形成,这类软弱夹层规模较小。软弱夹层受水的作用产生泥化,则形成泥化夹层。

表2.4 断层(破碎带)统计表

续表

图2.19 裂隙统计图

在滑坡范围坡体内,见有唯一的一层含碳质页岩夹层,为原生沉积夹层,一般厚20~30cm,在后期构造运动层间错动下,碳质页岩夹层受到改造,形成层间剪切错动泥化带(1号平洞中的S6),构成千将坪滑坡的顺层滑带。

受区域构造影响,滑坡区层间错动软弱夹层较发育,地表出露见于千将坪滑坡后缘,钻孔、平洞与竖井揭露深部软弱夹层发育情况,以平洞与竖井的资料较为可靠,列于表2.5、表2.6和图2.20。

表2.5 1号平洞软弱夹层统计表

续表

表2.6 2号平洞软弱夹层统计表

图2.20 1号、2号平洞泥化夹层及层间剪切错动带分布示意图

勘探表明,滑坡及影响区各部位软弱夹层的数量、间距及发育率有一定差别。愈靠近边坡表部,次生泥化软弱夹层愈多,这是卸荷作用及风化影响所致;层间错动软弱夹层数量、间距及发育率的差别则是因为层间错动的不均匀造成的;而原生软弱夹层就相对稳定得多,勘探表明,在整个千将坪滑坡区范围,原生软弱夹层S6是比较连续的,其工程地质性状有所差别和不均匀是其受层间错动和风化泥化程度的不同造成的。

所以,受层间错动改造的原生夹层S6是影响岸坡稳定的控制性结构面,具有形成岸坡整体滑坡滑带的良好条件。

2.3.4 水文地质

(1)地表水系。

滑坡后坡第一分水岭高程420~560m,汇水面积约1km2(包括影响区),汇水区内地表水系由青干河及大小冲沟组成。青干河位于滑坡南侧,年均流量19m3/s,汇水区内大小冲沟均不是常流性沟谷,除白果树沟为季节性流水外,大部分为干沟。

两条较大冲沟望家沟和白果树沟分别位于汇水区的西侧和东侧,切割较深,较小冲沟位于汇水区前缘,降雨大部分呈坡面径流汇入冲沟后,排入青干河,少部分下渗成为地下水。

(2)含水介质类型。

汇水区内有如下两种含水介质类型。

1)孔隙含水层:本区松散堆积的崩坡积碎块石土为孔隙性含水,具较强透水性,其k值一般为0.02~0.008cm/s。

河漫滩砂卵石层为孔隙含水透水层,具较强透水性,k值在0.09cm/s左右。

2)裂隙含水岩体:岸坡强、弱风化岩体内裂隙和卸荷风化软弱夹层较发育,由裂隙和卸荷风化软弱夹层形成立体网络状空隙含水,具中等透水性,k值在0.001cm/s左右。

1号、2号平洞揭露的地质条件较清楚地说明了岸坡强、弱风化岩体具裂隙性弱(中等)透水性。正是由于岸坡强、弱风化岩体的中等透水性,使得三峡库水在1个月时间内渗透侵入库岸,浮托滑体阻滑段,浸泡软化降低滑带的抗剪强度。

(3)地下水类型。

按含水介质划分,本区有孔隙水和裂隙水。按埋藏条件划分,本区有潜水和上层滞水。

潜水:受三峡库水补给的岸坡风化卸荷岩体(包括千将坪滑体)内地下水为裂隙性潜水,形成了沿库岸的浸没带,潜水面已与三峡水库水面相接。

上层滞水:上层滞水是汇水区内库水位以上的地下水主要赋存形式,在崩坡积堆积区以基岩或黏土层为隔水底板,为孔隙性上层滞水;在裂隙岩体内,多以页岩或含粉质黏土的软弱夹层为隔水底板,为裂隙性上层滞水。

(4)地下水含水量及其补给、径流与排泄。

地质调查结果,目前本区仅在东侧白果树沟发现一个泉水点,流自崩积物与基岩接触界面,流量较小,约0.05L/s;平洞及竖井勘探施工揭示,岸坡坡体含水量较小,平洞及竖井较干燥,地下水量不大,仅沿部分裂隙及软弱夹层滴水或渗水。

影响区地下水观测说明,岸坡坡体含水量受大气降雨影响明显,坡体上层滞水主要受降雨补给,岸坡坡体潜水主要受三峡库水补给、其次为受降雨补给,排泄基准面为青干河河面。

2.3.5 岩体风化

(1)风化分带。

岩体风化是千将坪滑坡的重要工程地质特征。本区岩体风化分带自上而下主要为强风化带、弱风化带、微风化带。

强风化岩体:砂岩表面呈砂状、呈黄褐色,紫红色泥岩多风化成土状,岩体呈碎裂块状,块径多在0.5~1.5m。岩芯以碎块为主、含短柱状,纵波波速为700~1500m/s。

弱风化岩体:岩体裂隙、风化软弱夹层发育,地下水相对较丰富,多见含泥或泥化软弱夹层,岩芯以短柱状为主、含碎块,纵波波速为1500~3000m/s。

微风化岩体:仅沿部分裂隙有轻微蚀变,岩芯以柱状为主,纵波波速为3000~4000m/s。

(2)风化岩体分布。

滑坡区岩体风化厚度见表2.7和表2.8。可知滑坡区风化岩体铅直厚度为:中后部斜坡32~55m,下部平台50~67m,滑坡前缘48~52m。

勘探表明,千将坪滑坡滑体均为强、弱风化岩体,滑带基本沿弱风化带底板分布。

表2.7 平洞岩体风化厚度统计表

表2.8 滑坡区钻孔风化厚度综合统计表