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1、三峡库区云阳江津段崩塌发育及破坏特征分析董好刚张宏鑫 陈州丰 （宜昌地质矿产研究所， 宜昌 443003）摘 要：本文对三峡库区云阳江津段崩滑体的资料进行了统计处理，对崩塌灾害发育和破坏特征进行了分析。得出了一些有益的结论：云阳江津段崩塌形成与地形地貌有关、沿江分布具有不均匀性、所在斜坡以人工形成为主，岸坡结构以缓倾层状为主；破坏以四种主要模式破坏：风化崩落型、压剪滑移崩落型、拉剪倾倒崩落型、拉裂坠落型。这些认识对于进一步调查和评价该区崩塌危险性奠定了基础。三峡库区地处我国地势的第二阶梯东缘，奉节以西至江津段位于四川盆地东缘，主要为侏罗系碎屑岩为主组成的低山丘陵宽谷地形，长江蜿蜒其中，河谷相对
2、宽缓。沿江共有11个县级以上城镇，面积10000Km2，人口1000多万。其中万州是重庆第二大城市，是鄂东渝西重要的经济文化中心。受特有的地形地貌、地质构造、地层岩性、水文气象及人类活动等多种因素影响，崩塌是调查区主要的地质灾害之一16，近年来，已经有多处崩塌险情、灾情发生，不同程度地威胁到城镇基础设施建构筑物和人民生命财产的安全，成为影响库区社会稳定和经济发展的重要制约因素。如2000 年 7月万州天生城发生了3次危岩失稳崩落，危岩体直径3.06.0米，经历 3次弹跳后冲入坡脚的水泥路，撞击路面后弹跳3.2米高后冲入福建小学操场。在操场中央的砼面上危岩体一破为三，其中一块弹跳3.5米高后将操
3、场边教学大楼 32厘米 厚的砖墙洞穿后进入楼道，迫使近2000人的福建小学关闭转移；2000年 10月 19日天生城危岩再次发生崩落，其中一块直径 4.3米 左右的危岩体在坡地上经历 4次弹跳后冲撞陡崖坡脚的水泥路，撞击路面后向外弹跳30米 左右进入名亨小区（数 10栋 1012层高的移民迁建房）的两栋房屋之间的绿地停留。为此，项目组以人口居住相对集中的城镇为主，重点对沿江11个城镇危岩体发育状况进行了调研。按照设计书的要求，项目组对人口居住相对集中的11个沿江城镇的危岩体和高切坡进行了系统调查，主要隐患点共计232个。本文对调查的崩滑体的资料进行了处理分析，得出了一些有益的结论。1云阳江津段
4、崩塌形成发育特征1.1崩塌危岩发育的地形地貌调查表明，长期上升剧烈的分水岭地区、峡谷地区、岸坡陡立的库岸地区、高陡的路堑及人工边坡地区等为危岩崩塌易发区13。根据云阳江津段232个危岩体的调查统计，多数崩塌发生于坡度大于45的陡峻边坡上，其中以6090范围最为集中，60以下边坡出现崩塌概率较小（图1）；出露高程多在170 m 500之间，其中以170350m高度危岩发育最为集中（图2）。图1 危岩体数量与坡度分布关系图图2 危岩体数量与高程分布关系图1.2 沿江城镇区崩塌体稳定性特征及规模232个隐患点中，只有34左右的调查点在没有特殊触发条件下基本稳定，高达66左右的调查点不稳定或潜在不稳定
5、（图3），对当地经济社会发展和人民生命财产安全构成潜在威胁。图3危岩体的稳定性状况图4危岩体规模从崩塌体的发育规模来看，小于5000m3的崩塌体占调查数量的78，其中小于500m3的占总调查数量的35左右，超过10000m3的隐患点仅占调查数量的16，其中超过100000m3的仅占3左右。可见，调查区崩塌体发育和崩塌体规模以小型为主，中型大型很少（图4）。1.3沿江城镇区崩滑体区域分布特征图5沿江城镇区危岩体（高切坡）分布特征调查结果统计表明，库区各县市的崩、滑体分布不均(图5)，数目以涪陵最多(35个)，其次为万州(31个)，而北碚区和沙坪坝区最少(各为1个)；崩塌体总规模江北区（45000
6、03）和万州区（3836403）最大，而北碚区和沙坪坝区最少。总体来看，重庆市江北区以下城镇危岩和高切坡数量较多，以上地区主要分布缓倾砂岩、泥岩夹灰岩，长江库岸相对宽缓，边坡总体稳定性较好，崩塌和危岩体不多，一般规模不大，地质灾害主要表现为库岸局部地段的滑坡，偶见顺层表层滑动及顺层高边坡变形， 表层土体有一定的膨胀性， 多见残坡积土层和回填土边坡挡墙挤垮拉裂现象。云阳县、忠县、石柱县主要为缓倾砂岩、 泥岩地层，岩石多较为完整，断裂不甚发育，崩塌和滑坡规模不大且少见，以库岸滑坡、斜坡变形和局部崩塌、危岩体为主，边坡总体较为稳定。受地表风化作用等影响，局部有坍塌，部分地区高填方前缘存在变形和滑动破
7、坏问题。丰都县、万州区地层主要为中缓倾砂岩、泥岩，以库岸滑坡为主，一些厚层砂岩地段，人工开挖形成缓倾角岩质高陡边坡，其垂向裂隙发育，危岩体较多，部分地区岩性软硬相间，岸坡稳定性较差。图中江北区所示崩塌数量虽较多，但主要集中在明月峡附近。需要指出的是，因调查原因，涪陵区统计了一部分滑坡体，所以崩滑体数量较多，而万州等其他地区统计以危岩为主。石柱县只统计了长江南岸20平方公里范围。1.4崩塌体所在斜坡成因类型崩塌危岩的发育受特有环境条件控制，调查表明，峡谷地区、岸坡陡立的库岸地区、高陡的路堑及人工边坡地区等为危岩崩塌易发区，据统计多数崩塌发生于坡度大于45的陡峻边坡上，这些边坡以人工形成为主（图6
8、），自然岩质边坡只占15.5左右。在三峡工程建设中，需要迁建县城 （城市）12座，集镇 116 座， 搬迁工矿企业 1629 家， 还有大量公路、电力通讯等专业设施，规划全库区需要动迁人口总数达120万人，复建房屋面积达3688万2，长江三峡工程库区在大规模移民迁建工程建设中，随着移民新城镇和居民点的建成，以及移民新址的街道、房屋、基础设施等和公路、港口等专业设施建设， 由于建设区地形起伏较大，不可避免形成了大量的高切坡，这些高切坡因地质条件复杂，岩石松软破碎，易于风化，所暴露的灾害隐患日显突出3。调查结果表明，人类工程活动正在成为沿江城镇地质灾害主要的诱发因素之一。图6崩塌体斜坡形成类型1.
9、5崩塌体所在高陡边坡（高切坡）类型高陡边坡（高切坡）类型按照统一标准划分23。调查统计结果表明，在所调查的222个高陡边坡中，缓倾层状高边坡（缓倾层状顺向坡、逆向坡、斜向坡横向坡、直立切向坡）总共182个，占高陡边坡总调查数量的78.4左右，其他类型总共占21.6左右（图7），可见，缓倾层状高边坡是三峡库区云阳以西典型的岸坡结构之一，在云阳、万州、忠县三县分布比较集中，其他地区也分布较多。该类边坡岩层总体近于水平，倾角介于520，随地段的不同有些差异。缓倾角岩质边坡地层倾角较小，尤其是缓倾内边坡，在一般情况下，边坡的整体稳定性较好。但由于缓倾角边坡特殊的岩体结构和地层岩性，多形成高大陡峭或阶梯
10、状斜坡，为小危岩体形成提供极为有利的地形条件；加之受地质构造作用和不同岩层或岩层界面的差异性风化卸荷作用，使缓倾层状边坡在局部坡面上，极易形成众多深浅不一的凹岩腔。这些凹岩腔的产生和发展，使得凹岩腔上覆岩体逐渐发展为危岩体，并在降雨、地震或人工开挖等诱发因素下，发生崩落。图7崩塌体所在高陡边坡类型2崩塌及危岩体的破坏特征分析由上面分析，缓倾层状高边坡是三峡库区云阳以西典型的岸坡结构，针对缓倾角层状岩质边坡特殊情况，考虑其形成机理，将三峡库区云阳-江津段缓倾层状边坡典型破坏模式概化为风化崩落型、压剪滑移崩落型、拉剪倾倒崩落型、拉裂坠落型四种破坏模式。以岩体结构控制论为指导，结合实例分析了四种破坏
11、模式的基本特征。2. 1风化崩落型风化崩落破坏现象在三峡库区高边坡中非常普遍（约占调查边坡数量的30），有均匀风化剥落和差异风化崩落两种形式。前者主要发生在紫红色泥质岩为主高边坡表面，表现为边坡表面的岩石呈细碎屑状向下剥落，是对边坡的一种缓慢、渐进式的破坏，典型代表为云阳汽修厂后高切坡（图1-A）。现场调查时发现风化剥落的泥岩在坡角下形成圆锥状堆积体，风化时有较强的落石声，堆积在坡脚的剥落碎屑物的大小一般为毫米级。根据坡脚碎屑堆积的体积、边坡面积及边坡开挖时间，估算出边坡平均的剥落速率（边坡后退速率）为1-2cm/a。后者主要发生在泥岩和泥质粉砂岩互层的高切坡中，典型代表为103省道云阳杨沙村
12、高切坡和稻场村高切坡（图1- B、C、D）。因边坡出露的地层非均一而存在非常明显的差异风化现象，使边坡面凹凸不平，砂质含量高的部位外凸，泥质含量高的部位内凹。砂岩、泥质粉砂岩厚0.53，常因卸荷和风化作用形成平行和垂直于崖面的两组裂隙，节理裂隙往往夹于上下两层泥岩之间，节理间距0.31.5左右，将相对较硬的粉砂岩切割成短柱状，被切割的岩块块度大小.2.m3，极易坠落，威胁行人和交通安全，这种因差异风化而发生的危岩（岩块）崩落现象本文称之为风化崩落模式。A 高切坡均匀剥落模式B高切坡差异风化崩落模式图8高切坡风化崩落破坏模式2. 2压剪滑移崩落型压剪滑移崩落型破坏模式是指高边坡上的危岩沿着主控结
13、构面滑移变形、破坏，呈现压剪破坏力学机理（图9A）。此类危岩的主控结构面下部倾角较小，一般在45以下，为陡崖或陡坡内缓倾角的卸荷拉张结构面或缓倾角地层弱面。危岩体重心在主控结构面内侧，当主控结构面剪出口因坡角被切或软弱夹层风化凹进而出露时，在诱发因素作用下发生滑移崩塌。滑移崩落型有三种形式，一是顺层滑落，主控结构面是层面，典型代表是万州鱼背山岩块顺层滑落（图9B）；二是切层滑落，主控结构面是切层裂隙，剪出口一般在软硬岩层界面处，典型代表为重庆弹广路切层滑移崩落（图9C）；三是楔形滑落，一般有两组或两组以上结构面将危岩体切割为楔形，沿两个以上界面楔形滑落，典型代表为丰都长江大桥头楔形崩落危岩体（
14、图9D）。A、滑移崩落破坏模式简图B、万州鱼背山岩块顺层滑落C、重庆弹广路切层滑塌D、丰都长江大桥楔形滑落危岩图9压剪-滑动崩落型模式2. 3拉剪倾倒崩落型当缓倾内层状岩质边坡的岩层较厚，岩性呈软硬互层状产出，且岩层间软弱夹层较厚时，在相对贯通的陡倾构造节理或风化卸荷裂隙切割下，坡面上常发育有以层面或夹层为底界的突出岩体。此类危岩的主控结构面倾角变化较大，一般大于25，多为陡崖或陡坡的卸荷张拉结构面，且主控结构面下端部潜存于陡崖或陡坡岩体内。在荷载作用下危岩体通常围绕主控结构面的下端部或下端部与临空面的交点旋转倾倒破坏，危岩体呈现拉剪破坏力学机理，失稳破坏模式可概化为拉剪倾倒崩落（图10A）。
15、典型代表有忠县石宝寨危岩体等（图10B）。A、倾倒崩落模式简图B、忠县石宝寨危岩体A、拉裂坠落模式简图B、万州梁吊线178塔危岩图10拉剪倾倒-崩落型模式图11拉裂坠落型破坏模式2.4拉裂坠落型当缓倾内边坡的岩层较薄，岩性均一，且层间结构面力学性质较好时，在陡倾构造节理和风化卸荷裂隙切割下，坡面上也常发育有以层面或夹层为底界的突出岩体。由于这些突出岩体底界岩层面和夹层力学性质较好，所发生的压缩变形量有限，以致突出岩体难以发生较大转动而倾倒。但因岩层相对较薄，突出岩体的受力特性可概化为悬臂梁模型。在悬臂的弯矩作用下，突出岩体上部承受拉张应力，加之岩体自身存在的众多微观缺陷，将产生局部微裂纹，而在
16、微裂纹端部，也随之发生应力集中现象，并导致微裂纹加宽加深形成宏观裂隙。随时间推移，宏观裂隙将进一步加宽加深，形成主控结构面，并最终导致小危岩体拉裂破坏，其模式如图11A。典型代表有万州梁吊线178塔危岩等等（图11B）。A、拉裂坠落模式简图B、万州梁吊线178塔危岩图7拉裂坠落型破坏模式3 结论本文对三峡库区云阳江津段崩滑体的资料进行了统计处理，对崩塌灾害发育和破坏特征进行了分析。得出了一些有益的结论：云阳江津段崩塌形成与地形地貌有关、沿江分布具有不均匀性、所在斜坡以人工形成为主，岸坡结构以缓倾层状为主；破坏以四种主要模式破坏：风化崩落型、压剪滑移崩落型、拉剪倾倒崩落型、拉裂坠落型。这些认识对
17、于进一步调查和评价该区崩塌危险性奠定了基础。但受项目安排限制，所调查崩塌主要以县市人口聚居区为主，区域性认识尚待进一步完善。参考文献1 王尚庆等. 长江三峡滑坡监测预报M. 北京：地质出版社，1999.2殷跃平.长江三峡工程库区滑坡防治工程设计与施工技术规程M.北京:地质出版社,2001.3殷跃平.长江三峡库区移民迁建新址重大地质灾害及防治研究M.北京:地质出版社,2004.4陈洪凯，唐红梅. 三峡库区危岩防治技术J. 中国地质灾害与防治学报，2005，16(2)：105110.5 叶四桥，陈洪凯，唐红梅. 重庆万州区太白岩危岩综合治理J. 重庆交通学院学报，2004，23(1)：8589.6 陈洪凯，唐红梅.三峡库区危岩稳定性计算方法及应用J. 岩石力学与土程学报,2004,23(4):614-619. #基金项目：地质灾害预警项目（1212010914046,12120101640601） 作者简介:董好刚，男，1970年10月生，身份证号码：3707217009294013，工程师，硕士，主要从事地质灾害调查和研究。单位：国土资源部宜昌地质矿产研究所。通讯地址：武汉市光谷大道169号，宜昌地质矿产研究所武汉基地。联系电话：13986195620。E-maildonghaogang