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三峡水利枢纽是举世瞩目的水利枢纽工程,具有巨大的防洪、发电、航运等社会效益和经济效益,对我国的社会、经济发展具有巨大的促进作用。然而,它的建设所形成的三峡库区,有近百万的移民和上百个城镇需要迁建。随着三峡工程蓄水位由135米(2003年)到156米(2006年)再到正常蓄水位175米(2009年),迁建新城的库岸稳定将要经受严峻的考验,尤其对于地质条件复杂的巴东、巫山、奉节库岸段更需我们深入地研究,以防患于未然。正因为此,我们选择巫山城区来研究其深厚破碎岩体的成因、变形破坏机理、进而评价其稳定性,这对于确保三峡工程正常蓄水后库区的安全运行具有重要的现实意义。
巫山县城位于长江北岸巫峡入口、大宁河与长江交汇处,为重庆市的东大门,东至宣昌167km,西至重庆市481km。距离三峡大坝约120km。长江水利委员会原综合勘测局在规划阶段选定了巫山新城址为就地后靠。迄今,新城建设业已基本完成。然而,围绕新城区存在的深厚破碎岩体的成因、库岸变形破坏的机理在学术界仍众说纷纭,莫衷一是。归纳起来,有以下几种观点:①滑坡说;其主要观点认为巫山深厚破碎岩体是由一个或若干巨型滑坡形成的。②岩溶塌陷说;即认为巫山城区原本发育有众多大型岩溶且发生了破坏,破碎岩体即是由于岩溶破坏效应而致。③坠覆体说;认为破碎岩体是因岩体的原位倾覆累进而成的,尤如多米诺骨牌效应一样。其本质为重力作用蠕变所致。④构造滑坡说等等。
本文试图通过大量的野外地质调查并分析大量的野外地质资料来寻求较为客观、可靠的结论,为评价巫山新城的库岸稳定及防护提供详实可靠的地质依据和合理的建议。为达此目的,采取了以下的研究方法:
1.分析与整理原有资料。巫山县新老城区深厚破碎岩体经历过多阶段、多单位参加的勘察与研究工作,积累了丰富的资料。首先必须对这些资料进行综合的分析与整理;
2.野外调查。巫山县新城区在城市建设过程中,有针对的进行野外调查,对开挖揭露了大量良好的露头进行系统观察、描述、对比研究,系统采样。
3.采用显微镜与扫描电镜观察的方法,对深厚破碎岩体中不同类型、不同风化程度的岩石进行矿物与化学成分分析,为认识其在表生条件下产生物理、化学与力学行为差异和工程地质特性提供帮助;
4.在收集和分析已有测年资料的基础上,补充了C14年龄测试,从形成年代上帮助进行深厚破碎岩体变形构造解析与滑坡形成年代及河流发育史研究;
5.通过微地形地貌观察研究、阶地及平台的成因分析、不同时期河流冲积特征等研究,重塑河谷演化历史;
6.了解所在坡段地下水的补给、赋存与排泄条件,进行地下水的渗流作用动力学与岩溶发育规律分析;根据三峡水库库水调度特点研究深厚破碎岩体中地下水位的变化规律;
7.采取斜坡稳定性因子类比法(信息量法)对巫山主城区进行分区评价,并对已有库岸防护工程和滑坡治理工程进行综合分析研究,提出有针对性的库岸防护工程和滑坡治理原则与措施。
通过上述方法研究得出以下基本结论:1.所谓破碎岩体,是指在地质历史过程中形成的,由风化岩块和极为发育的结构面网络组成的,具碎裂结构或松散结构并赋存于一定的天然应力状态和地下水等地质环境中的地质体。就巫山的破碎岩体而言,具有分布范围广、厚度大等特点。
2.通过对巫山城区进行大比例尺的地质测绘及综合分析大量钻孔资料和新城建设过程中所揭示的地质现象,我们认为,巫山县城区之所以能形成如此深厚及大面积的主要由巴东组第三段、第二段物质组成的破碎岩体,其根本原因在于:一是由巴东组第三段、第二段物质组成的岩矿特性所决定的,此为破碎岩体形成的物质基础,是内因;二是巫山县城区所处的特殊的构造部位和所经历的丰富的构造运动期,即多期次的强烈的构造叠加作用,是破碎岩体形成的主要动力来源,是外因;三是风化、重力及喀斯特作用(主要表现为蠕变)亦是不可忽视的重要外在因素。
3.松散堆积物则是在破碎岩体的基础上主要由滑坡或崩塌作用造成。众多地质现象显示,正是由于巫山城区破碎岩体的工程特性软弱,在边界条件具备的情况下易产生滑坡,滑坡体与破碎岩体是一种寄生关系。
5.巫山城区阶地(台地)广泛分布的“巫山黄土”以冲积为主,属于晚更新世时期特大洪水多期堆积物。
6.破碎岩体易产生规模较大的滑坡,如玉皇阁、邓家屋场滑坡。滑坡及破碎岩体库岸必须进行治理与防护。