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[摘要]在地质灾害中,滑坡灾害是一种比较严重的地质灾害类型,由于我国是世界上滑坡灾害最为严重且分布最广的一个国家,因滑坡灾害所造成的经济损失也呈逐年上升的趋势,为了研究和分析地质灾害所形成的内外力耦合作用机制,本文就以某水电工作库区的大型山体滑坡作为研究对象,就这方面的内容进行详细地探讨。
[关键词]地质灾害 内外力 耦合作用 机制
[中图分类号] F416.1 [文献码] B [文章编号] 1000-405X(2013)-11-190-2
1水电工作库区滑坡空间的分布特征
该库区的两岸分布着众多的老滑坡或者古滑坡,从这些区域来看,在空间上这些滑坡的分布是否具有一定规律,对于库区稳定岸坡监测、选点、预测、研究内外力作用之间的关系以及滑坡的成因等都有着非常重要的意义。
该库区滑坡分布情况和其地层岩性、地域性等密切相关,从其岩性的组合来讲,其滑坡主要分布在层状岩层,在这种岩层中含有相应的软弱面,尤其是含有软弱基座局部的碳酸盐岩岸坡与软硬相间的层状碎屑岩,这些岩石所产生的变形破坏较为强烈。在该库区沿岸所出露的这些软弱岩石主要包括强度比较低的含煤岩层、泥岩以及页岩等,除此之外,该库区还广泛分布着粉砂岩互层层状碎屑岩、侏罗系砂泥岩互层、泥灰岩等,且沿着砂泥岩的界面经常会发生泥化现象,导致其抗剪强度也开始下降,逐渐形成为了该库区主要的易化地层。
从岸坡的结构形式、河谷地貌、地层岩性以及地址构造等实际情况来看,该库区岸坡可分为四种,即结晶岩岸坡、土质岸坡、碳酸盐岩岸坡以及碎屑岩岸坡,对于碳酸盐岸坡与层状碎屑岩,根据其岩坡的岩体结构以及岩层产状的特征来进行划分的话,又可分为切向岸坡、平缓岩层、顺向岸坡、特殊结构岩坡以及反向岸坡。由于该库区位于断层带附近、背斜核部以及褶皱复合部位,其岩体容易破碎,同时岸坡的稳定性较差,对此,很容易发生大型滑坡或者特大型滑坡。
2在内外力耦合的作用下滑坡形成的机制
从该库区近年来滑坡地质灾害发生的具体情况来看,大概有90%崩滑均发生在软弱层或者软弱面层状岩层中,其中基岩顺层滑坡中的滑带就发育在该软弱层或者软弱带中。滑带的形成不仅控制着基层顺层滑坡的解体、发育以及发生等,同时其性质的演变还决定着滑坡的稳定性。下面文章就以该库区侏罗系基岩的滑坡为例,对该区滑带形成所演化成为的内外动力耦合作用机制进行研究。
2.1滑坡地层沉积建造
就地层岩性而言,地层沉积环境对其所产生的作用非常重要,地层在沉积时,沉积物质、后生作用、古气候特征以及区域构造等均在不同程度上控制着地层的岩性。由于在早期该库区位于湖盆东部,主要是以淡水湖相环境为主,随着周期性的气候变化,在该库区沉积了大量的介壳灰岩、泥质岩、砂岩意思粉砂岩等,再加上气候的干旱与炎热不断加剧,该库区逐渐形成了一种以泛滥平原为主的沉积环境与时令湖环境,所沉积的泥岩主要呈棕红色与紫红色。从岩层的物理力学性质来看,其泥岩碎屑粒度较细,主要为泥质结构,且层理构造发育,其水理性质和物理力学性质均较差。相比之下,砂岩碎屑的粒度比较粗,一般为钙质胶结,其层理发育和物理力学性质相对较好。基于其这种沉积特征,在这种沉积环境下,该库区的地层结构逐渐转变成为一种软硬护层地质结构,其中侏罗系滑坡灾害主要发育在该层间软岩中。
2.2内动力作用
当其地层结构成为软硬互层后,在经历了多期的次构造运动以后,其层间软岩逐渐成为了层间剪切带。随着其侏罗系地层的形成,该库区主要经历了新构造运动、燕山运动以及喜山运动。当层间软岩在受到构造运动的作用时,岩层就会发生褶皱或者倾斜,在层间软岩和上下硬岩的交界处就会会产生集中应力,在经过多次的构造运动以后,层间软岩的结构连接会发生破坏,逐渐成为层间剪切带,而这也是层间软岩受到内动力作用的一个关键标志。
2.3外动力作用
由于在内动力作用下,所形成的这一层间剪切带在暖湿气候和重力等一系列外动力环境下,会产生泥化,成为泥化夹层。
2.3.1重力的地质作用
该库区侏罗系地层为软硬相间互层结构,其硬层主要为砂岩,软层主要为页岩或者泥岩。软硬相间互层在受到重力的作用下,软硬岩层间的弹性参数就会变得越来越差,同时接触面上的剪应变也相应的变大,导致层间剪切带更容易受到破坏。
2.3.2地下水作用
在形成层间剪切带后,在其中存在着大量的裂隙与空隙,地下水就会随着这些空隙或者裂隙进入到其中,并在层间剪切带的裂隙中与空隙中不断地循环,不仅和层间剪切带发生物质交换,同时还会使层间剪切带结构发生一定的变化。此外,在强烈地下水的动力作用下,还会增高层间剪切带的含水量,导致其结构疏松,引发泥化,成为泥化夹层。因大气降水、地下水以及地表水为一个循环系统,其地下水的动力作用主要取决于气候环境,在湿热气候环境下,会产生强烈的地下水动力作用;在干冷气候环境下,其地下水循环相对就会变得较弱,而这也在一定程度上加剧了泥化夹层物理力学的恶化。
2.4滑带的形成
在形成为合适边界条件后,泥化夹层物理力学性质就会蜕化,当斜坡体的抗滑力比下滑力小的时候,斜坡体就会沿着泥化夹层,整体发生相应的剪切滑动,当泥化夹层在受到较大剪切变形以后,就会形成滑带,其中在滑动面上一般都会有颗粒定向现象、擦痕以及镜面等。在泥化夹层经历了较大变形以后,其结构就会发生巨大的变化,其局部就会剪缩和剪胀,若发生高速滑动或者高速摩擦,其所产生的高温就会造成滑带的物质成分发生转变。
2.5滑带内外力耦合作用机制
基于上述的内容,可将该库区基岩顺层滑坡中的滑带形成慨括为四个阶段,即沉积构造、气候环境、重力滑动以及构造运动作用。由于层间软岩-层间剪切带在形成的过程中,其所经历的层间剪切作用主要为构造运动,再加上在暖湿气候下,该区地下水活动非常的强烈,发生了淋滤作用、溶蚀作用、离子交换作用以及蚀变作用等水岩耦合作用,基于这些内容可以得知该层间剪切带就是在内动力与外动力的作用下所产生的结果。
在水岩耦合作用下,层间剪切作用就会互相促进,弱化层间剪切带,同时再加上受到大气环境的影响以及人类工程活动的诱发,造成泥化夹层上的覆地层失去稳定性,从而转变成为滑带,最终引发滑坡灾害。
3结论
通过上述内容的阐述,可得出以下两点结论:第一,地壳抬升、地震以及断层活动等内动力作用均会直接或者间接地对滑坡的形成与演化产生一定的影响; 由于气候环境的变化为一种外动力作用,其对于地形地貌、风化作用、水文条件以及河流侵蚀等一系列的外部环境因素均会造成不同程度的影响,从该库区滑坡的分布特征来看,形成这些滑坡带的主要原因就是内外力的耦合作用。第二,从基岩顺层滑坡滑带的形成和演化情况来看,多期的复杂构造运动是形成地质灾害的内动力条件,而重力地质作用与暖湿气候环境则为其外动力条件。
参考文献
[1]强烈地震后斜坡灾害地质体变形演化特征和防治对策[J].勘察科学技术,2009,(5):37-40.
[2]张英平,石建省,甘建军等.广元市次生地质灾害分布特征及影响因素分析--以朝天区为例[J].灾害学,2011,26(1):75-79.
[3]郑银锋,马广钦.城市地质灾害的综合防治优化策略探微[J].中共郑州市委党校学报,2009,(3):107-108,111.
[4]中国水力发电工程学会,中国大坝协会,中国水利水电科学研究院等.水电站水库库岸稳定与地质滑坡问题[J].中国三峡(科技版),2010,(5):64-67.
[5]刘胜兴,汤立国,许肖梅等.无限液体介质内管道轴对称纵向导波激发与传播特性研究[J].声学学报,2009,34(4):334-341.
[关键词]地质灾害 内外力 耦合作用 机制
[中图分类号] F416.1 [文献码] B [文章编号] 1000-405X(2013)-11-190-2
1水电工作库区滑坡空间的分布特征
该库区的两岸分布着众多的老滑坡或者古滑坡,从这些区域来看,在空间上这些滑坡的分布是否具有一定规律,对于库区稳定岸坡监测、选点、预测、研究内外力作用之间的关系以及滑坡的成因等都有着非常重要的意义。
该库区滑坡分布情况和其地层岩性、地域性等密切相关,从其岩性的组合来讲,其滑坡主要分布在层状岩层,在这种岩层中含有相应的软弱面,尤其是含有软弱基座局部的碳酸盐岩岸坡与软硬相间的层状碎屑岩,这些岩石所产生的变形破坏较为强烈。在该库区沿岸所出露的这些软弱岩石主要包括强度比较低的含煤岩层、泥岩以及页岩等,除此之外,该库区还广泛分布着粉砂岩互层层状碎屑岩、侏罗系砂泥岩互层、泥灰岩等,且沿着砂泥岩的界面经常会发生泥化现象,导致其抗剪强度也开始下降,逐渐形成为了该库区主要的易化地层。
从岸坡的结构形式、河谷地貌、地层岩性以及地址构造等实际情况来看,该库区岸坡可分为四种,即结晶岩岸坡、土质岸坡、碳酸盐岩岸坡以及碎屑岩岸坡,对于碳酸盐岸坡与层状碎屑岩,根据其岩坡的岩体结构以及岩层产状的特征来进行划分的话,又可分为切向岸坡、平缓岩层、顺向岸坡、特殊结构岩坡以及反向岸坡。由于该库区位于断层带附近、背斜核部以及褶皱复合部位,其岩体容易破碎,同时岸坡的稳定性较差,对此,很容易发生大型滑坡或者特大型滑坡。
2在内外力耦合的作用下滑坡形成的机制
从该库区近年来滑坡地质灾害发生的具体情况来看,大概有90%崩滑均发生在软弱层或者软弱面层状岩层中,其中基岩顺层滑坡中的滑带就发育在该软弱层或者软弱带中。滑带的形成不仅控制着基层顺层滑坡的解体、发育以及发生等,同时其性质的演变还决定着滑坡的稳定性。下面文章就以该库区侏罗系基岩的滑坡为例,对该区滑带形成所演化成为的内外动力耦合作用机制进行研究。
2.1滑坡地层沉积建造
就地层岩性而言,地层沉积环境对其所产生的作用非常重要,地层在沉积时,沉积物质、后生作用、古气候特征以及区域构造等均在不同程度上控制着地层的岩性。由于在早期该库区位于湖盆东部,主要是以淡水湖相环境为主,随着周期性的气候变化,在该库区沉积了大量的介壳灰岩、泥质岩、砂岩意思粉砂岩等,再加上气候的干旱与炎热不断加剧,该库区逐渐形成了一种以泛滥平原为主的沉积环境与时令湖环境,所沉积的泥岩主要呈棕红色与紫红色。从岩层的物理力学性质来看,其泥岩碎屑粒度较细,主要为泥质结构,且层理构造发育,其水理性质和物理力学性质均较差。相比之下,砂岩碎屑的粒度比较粗,一般为钙质胶结,其层理发育和物理力学性质相对较好。基于其这种沉积特征,在这种沉积环境下,该库区的地层结构逐渐转变成为一种软硬护层地质结构,其中侏罗系滑坡灾害主要发育在该层间软岩中。
2.2内动力作用
当其地层结构成为软硬互层后,在经历了多期的次构造运动以后,其层间软岩逐渐成为了层间剪切带。随着其侏罗系地层的形成,该库区主要经历了新构造运动、燕山运动以及喜山运动。当层间软岩在受到构造运动的作用时,岩层就会发生褶皱或者倾斜,在层间软岩和上下硬岩的交界处就会会产生集中应力,在经过多次的构造运动以后,层间软岩的结构连接会发生破坏,逐渐成为层间剪切带,而这也是层间软岩受到内动力作用的一个关键标志。
2.3外动力作用
由于在内动力作用下,所形成的这一层间剪切带在暖湿气候和重力等一系列外动力环境下,会产生泥化,成为泥化夹层。
2.3.1重力的地质作用
该库区侏罗系地层为软硬相间互层结构,其硬层主要为砂岩,软层主要为页岩或者泥岩。软硬相间互层在受到重力的作用下,软硬岩层间的弹性参数就会变得越来越差,同时接触面上的剪应变也相应的变大,导致层间剪切带更容易受到破坏。
2.3.2地下水作用
在形成层间剪切带后,在其中存在着大量的裂隙与空隙,地下水就会随着这些空隙或者裂隙进入到其中,并在层间剪切带的裂隙中与空隙中不断地循环,不仅和层间剪切带发生物质交换,同时还会使层间剪切带结构发生一定的变化。此外,在强烈地下水的动力作用下,还会增高层间剪切带的含水量,导致其结构疏松,引发泥化,成为泥化夹层。因大气降水、地下水以及地表水为一个循环系统,其地下水的动力作用主要取决于气候环境,在湿热气候环境下,会产生强烈的地下水动力作用;在干冷气候环境下,其地下水循环相对就会变得较弱,而这也在一定程度上加剧了泥化夹层物理力学的恶化。
2.4滑带的形成
在形成为合适边界条件后,泥化夹层物理力学性质就会蜕化,当斜坡体的抗滑力比下滑力小的时候,斜坡体就会沿着泥化夹层,整体发生相应的剪切滑动,当泥化夹层在受到较大剪切变形以后,就会形成滑带,其中在滑动面上一般都会有颗粒定向现象、擦痕以及镜面等。在泥化夹层经历了较大变形以后,其结构就会发生巨大的变化,其局部就会剪缩和剪胀,若发生高速滑动或者高速摩擦,其所产生的高温就会造成滑带的物质成分发生转变。
2.5滑带内外力耦合作用机制
基于上述的内容,可将该库区基岩顺层滑坡中的滑带形成慨括为四个阶段,即沉积构造、气候环境、重力滑动以及构造运动作用。由于层间软岩-层间剪切带在形成的过程中,其所经历的层间剪切作用主要为构造运动,再加上在暖湿气候下,该区地下水活动非常的强烈,发生了淋滤作用、溶蚀作用、离子交换作用以及蚀变作用等水岩耦合作用,基于这些内容可以得知该层间剪切带就是在内动力与外动力的作用下所产生的结果。
在水岩耦合作用下,层间剪切作用就会互相促进,弱化层间剪切带,同时再加上受到大气环境的影响以及人类工程活动的诱发,造成泥化夹层上的覆地层失去稳定性,从而转变成为滑带,最终引发滑坡灾害。
3结论
通过上述内容的阐述,可得出以下两点结论:第一,地壳抬升、地震以及断层活动等内动力作用均会直接或者间接地对滑坡的形成与演化产生一定的影响; 由于气候环境的变化为一种外动力作用,其对于地形地貌、风化作用、水文条件以及河流侵蚀等一系列的外部环境因素均会造成不同程度的影响,从该库区滑坡的分布特征来看,形成这些滑坡带的主要原因就是内外力的耦合作用。第二,从基岩顺层滑坡滑带的形成和演化情况来看,多期的复杂构造运动是形成地质灾害的内动力条件,而重力地质作用与暖湿气候环境则为其外动力条件。
参考文献
[1]强烈地震后斜坡灾害地质体变形演化特征和防治对策[J].勘察科学技术,2009,(5):37-40.
[2]张英平,石建省,甘建军等.广元市次生地质灾害分布特征及影响因素分析--以朝天区为例[J].灾害学,2011,26(1):75-79.
[3]郑银锋,马广钦.城市地质灾害的综合防治优化策略探微[J].中共郑州市委党校学报,2009,(3):107-108,111.
[4]中国水力发电工程学会,中国大坝协会,中国水利水电科学研究院等.水电站水库库岸稳定与地质滑坡问题[J].中国三峡(科技版),2010,(5):64-67.
[5]刘胜兴,汤立国,许肖梅等.无限液体介质内管道轴对称纵向导波激发与传播特性研究[J].声学学报,2009,34(4):334-341.