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长江三峡大坝建成后,将在湖北宜昌三斗坪到重庆之间海拔175m左右形成总长约达6000km(包括干支流岸线)的三峡水库库岸带。这条库岸带,将成为百万开发性移民的“生命线”,它的稳定与否的影响极为深远。新的库岸带与三峡江岸带有很大的区别。三峡江岸带,多数是洪枯水位交替带、洲滩阶地基岩平台江岸带、危岩江岸带、滑坡崩塌堆积及泥石流溪口滩锥状堆积江岸带。这条江岸带的形成至少已有万年之久,只有少数库岸段尚处在活动的崩滑状态之中。而海拔175m的库岸带多数是风化基岩陡坡,有些是古崩塌滑坡泥石流堆积岸坡,少数是阶地前坡和废城镇建筑。因此,新的长江三峡库岸带存在不稳定问题。本文在总结国内相关研究的基础上,首先从研究岸坡物质和结构特征入手,对三峡库区岸坡组成物质的地貌成因类型及其特征进行了研究,根据岸坡稳定性评估的特点,由影响岸坡稳定性的主要因素组建成两层次指标体系,利用模糊综合评判方法建立了库岸稳定性预测模型,对三峡库区丰都县三期防治规划库岸的稳定性进行了分级评价。在此基础上,从坡地地貌过程的角度探讨了长江三峡库岸变形破坏机理——崩塌与滑坡的发生发展规律;并根据滑坡和崩塌是坡地的一种自然过程的规律,提出了整治崩滑堆积体岸坡失稳的具体的有针对性的防治对策。主要研究结论如下:
(1)根据岸坡稳定性评估的特点,由影响岸坡稳定性的主要因素组建成两层次指标体系,利用模糊综合评判方法建立了库岸稳定性预测模型,并通过实例对三峡库区丰都县三期防治规划库岸的稳定性进行了分级评价。丰都县地质灾害三期防治规划调(勘)查库岸实际总长度17245m,其中稳定和基本稳定的库岸段长9375m,占总数的54.36%;不稳定的库岸段长7770m,占总数的45.06%。评价结果与实际情况是比较吻合的。
(2)三峡库区的土质滑坡多发育于岸坡的下部,岸坡堆积体的累积过程是制约土质滑坡活动的基本因素。当堆积体累积到一定厚度时,在其它因素作用下,堆积体失稳而产生滑坡,原堆积体因被削减而趋稳。随时间的推移,堆积体重新累积,直至再次失稳。与滑坡有关的岸坡主要有二类,即深层风化岸坡和崩积—残坡积岸坡。这两类坡地的碎屑物的产生、运移的方式与速率有明显的差别,从而在一定程度上控制了滑坡产生的周期。深层风化岸坡较陡,碎屑物以残积为主,浅层的滑坡活动周期可能是1.5ka,这也反映了残积物累积到一定厚度需要的时间;崩积—残坡积岸坡的顶部一般是陡崖,中部主要是崩塌堆积物,下部以细碎屑物为主。堆积层的稳定性差,地表蠕滑现象明显,根据树木的年龄和路坡开挖年代,大致估算堆积层的平均蠕滑速率是0.519cm/a。陡崖主要崩塌周期可能足40ka~60ka。
(3)三峡地区坡地的剥蚀速率比坡麓要高得多,坡麓有物质与能量的积累,使坡麓的松散堆积物处不稳定状态,不断发生谷坡堆积物的再衍生。三峡河段谷坡上有上千处滑坡,越接近江面高度,滑坡数量越多。大部分滑坡都起因于陡峭岩坡的张裂和崩塌活动;崩塌物质积累到一定程度,就发生滑动,到山麓就成为滑坡(体)。
(4)长江三峡干流岸坡局部发生崩塌滑坡的根本原因是岸坡过陡,岸坡物质发生拉张张裂,之后,在某些因素的诱发作用下发生崩塌滑坡。长江三峡干流及其支流的深切及其两侧陡直岸壁的形成,导致两岸岩体发生减荷张裂,有的岩体成为发育多条张裂的危岩,而有的岩体则成了“裂口山”,有的就发生崩塌或滑坡。从长江三峡各河段的相对切割深度来看,长江三峡岸坡崩塌滑坡密集分布的河段,也是切割深度比较大的河段,长江三峡两岸因深切而发育的陡直岸坡高度在100m~300m左右,长江三峡水库蓄水后,三峡库岸,不再是过去的长江三峡阶地前坎或溪口滩外缘,而是陡直的岩壁与古崩塌滑坡堆积体,或者是支流河口的深槽陡壁等,因此,三峡库岸存在不稳定问题。
(5)长江三峡岸坡带有多种多样的堆积物,它们都在发展变化,都有不同方式的物质运动,它们互相之间构成物质运动的系统。岸坡上不均匀的物质运动,导致局部地点物质与能量的积累,岸坡上的滑坡,只是岸坡物质运动系统中的一
种运动方式,其特点是:“大块、快速、高能转移,易造成摧毁性的破坏”,但“运动物质在耗尽能量后趋于暂时稳定”;该滑坡体依然处“开放系统”,与外部存在物质与能量的交换,当其物质与能量的补给大于其物质与能量的损耗时,该滑坡体又会发生运动。
(6)三峡库区蓄水和水位变动对岸坡变形破坏的影响主要表现为对岸坡的崩塌、滑坡将产生深刻的影响。三峡库岸145m~175m高程的库岸消落带岸坡大体分为三种类型:一为基岩裸露石块活动带;二为古滑坡或倒石碓堆积的岸坡类型: 三为崩塌滑坡岩块碎屑向下崩落滑移的过渡类型。上述三种类型的库岸由于水库建成后动力作用的变化,将改变岸坡物质的运动方式,造成库岸消落带上的岩块错落、滑移或者蠕动以及古滑坡体和倒石堆的再活动。
(7)三峡库区逐月降水量与滑坡等地质灾害有很好的对应关系。降水集中在6-8月也是滑坡等地质灾害发生最频繁的时段;降水强度越大,诱发滑坡的可能性越大。前期连阴雨也可能诱发滑坡等地质灾害,前期累计雨量越大,诱发滑坡等地质灾害的概率越大;在不考虑地质条件的情况下,一般当自前期10天累计雨量达到70毫米时,就应该加强滑坡等地质灾害的防治工作。
(8)根据长江三峡库岸滑坡崩塌的发生发展规律,提出了整治崩滑堆积体岸坡失稳的防治对策。用“改变滑坡物质运动方式”的办法来减轻滑坡灾害损失,防治大滑坡的发生。要针对不同崩滑体特点,应有侧重的治理:若堆积体上缘高程与下缘高程均低于三峡库水位的堆积体,根本就无需再行治理,只需要监测和预报可能发生水下滑动的时间,以防掀起巨浪;崩塌滑坡堆积体下缘高程高于三峡库区库水位的,它们多数是古崩塌滑坡堆积体,如建设工程需要,可做局部整治或加固,但不要因为建三峡水库而额外增加治理。崩塌滑坡堆积体的上缘高程高出库水位,其下缘高程又低于库水位的,将因建三峡水库而出现堆积体外侧部分的不稳定。对它的治理,最好是预先清理那些不稳定部分。