文家坝大型单体滑坡地质特征遥感调查与稳定性分析

张雪峰,何政伟,3,薛东剑,张东辉,刘严松

(1.地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室,四川成都 610059;2.成都理工大学 地球科学学院,四川成都 610059;3.首都师范大学 资源环境与地理信息系统北京市重点实验室,北京 100037)

文家坝大型单体滑坡地质特征遥感调查与稳定性分析

张雪峰1,2,何政伟1,2,3,薛东剑1,2,张东辉1,2,刘严松1,2

(1.地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室,四川成都 610059;2.成都理工大学 地球科学学院,四川成都 610059;3.首都师范大学 资源环境与地理信息系统北京市重点实验室,北京 100037)

平武县的文家坝滑坡是由汶川地震诱发,并曾阻断河流形成文家坝堰塞湖,威胁到下游南坝、锰矿厂和公路的安全,所以有必要对其地质特征进行调查及稳定性分析。通过对震后平武县SPOT卫星影像的解译,识别出了文家坝滑坡的地貌要素及滑坡物质组成,表面植被发育度,水文条件等地质特征。可以认为,文家坝滑坡为大型牵引式滑坡,目前仍处于不稳定状态,在余震、强降雨等条件下,有复滑的可能,并针对潜在威胁给出了具体的防治建议。

遥感;滑坡;地质特征;稳定性;文家坝滑坡

0 前言

遥感技术应用于地质灾害研究,可追溯至二十世纪中叶,当时美国、前苏联、日本、瑞士等国根据滑坡的影响因素,通过航片对本国重点建设地区进行了滑坡评价[1]。我国滑坡的遥感调查始于上世纪七十年代末八十年代初,当时使用航片,可以确定滑坡的范围、地形、排水、地表覆盖、地质材料,以及人类对地貌作用的影响等因素[2]。近年来,随着3S技术的发展,“数字滑坡”被广泛应用于滑坡灾害的调查、监测、防治领域[3],遥感已成为一种快速、有效的区域性滑坡调查的手段。

作者在文中所选文家坝滑坡,是由汶川地震诱发,其规模大,量方高,崩落物质阻断了涪江支流石坎河形成文家坝堰塞湖。作者试图通过对该滑坡震后SPOT5图像的解译,分析其特征,并对该滑坡形成条件及在近期稳定性进行探讨。

1 文家坝滑坡的地质环境

文家坝滑坡所在的平武县,位于扬子准地台、西秦岭褶皱带,以及松潘～甘孜褶皱带三大一级大地构造单元的结合部位。在境内,分布了三条主要断裂:

(1)龙门山中央断裂。

(2)青川～古城断裂。

(3)虎牙断裂。

文家坝滑坡位于南坝～关庄断裂线上,属龙门山中央断裂,为汶川地震主震带,走向北48°东,倾向西北,倾角35°～45°。上盘为寒武系,下盘为志留系,断裂附近地层平行劈理密集。力学性质是以压性为主,兼具扭性冲断裂[4]。区域地貌则以山地为主,岩性为千枚岩、板岩及页岩,在山坡处经常发生滑坡、崩塌等不良地质现象[4],属亚热带季风气候区,具有暴雨天气。区内水系呈不对称羽状分布。

2 遥感解译

2.1 滑坡影像特征

通过本次获取的SPOT影像的解译(见下页图1),文家坝滑坡周界明显,滑体呈淡粉色,与周围地表色调迥异。滑体表面地形破碎,起伏不平,滑体上部发育拉张裂隙,中部有不均匀陷落的局部平台。坡体表面发育有新生冲沟,植被以灌木为主,无巨大直立树木。滑体下部的土石松散,形成小型崩塌。滑坡表面凸状,二条冲沟将滑体分为北、中、南三部份。

从图像上可以识别滑体与滑坡后壁所构成的负凹地形坡地,滑体上部具有因拉伸而发育的横向张裂隙,中部有三处次生滑坡。滑坡前缘直抵石坎河右岸,形成以第四系残积物为组成物质的滑坡鼓丘,从而导致了石坎河断流,并形成了文家坝堰塞湖。

图1 文家坝滑坡解译图Fig.1 Interp retation resu ltof theW en jiaba landslide

2.2 滑坡规模

根据实测(见图2),文家坝滑坡前缘海拔790m,后缘海拔1 115m,相对高差约325 m。滑体长800m,平均宽600m,滑坡周长约3 000m,表面积约48×104m2,滑坡厚度约为20m～30m,保守估算其方量为960×104m3,属大型深层滑坡。

图2 文家坝滑坡全景图Fig.2 The photograph of the landslide

2.3 滑坡运动特征

滑坡主滑方向NW 320°,与坡向一致。从图像上测量,从滑坡后缘裂隙及前缘阻断石坎河的宽度推算,最大滑距为200m。

滑体具有上窄下宽的形态,上缘发育有横向张裂隙和多级滑坡阶梯,中部次级滑坡,滑体下部滑距较大,滑速较快,运动方式以牵引为主。

3 滑坡稳定性分析

滑坡稳定性受多种因素的控制,归纳起来可以分为内在因素和外在因素二大类。

(1)内部因素包括滑体的岩性、地貌组成和地质构造三类。

(2)外在因素主要有气象(主要为降雨)、水文环境、地震、植被发育条件,以及人类工程活动的影响等[5]。

文家坝滑坡体由第四纪松散堆积物质组成,岩性以微变质砂岩、粉砂岩、千枚岩及页岩为主。堆积物质下部为板岩夹灰岩,透水性相对较差。在降雨时,地表水经过上层滑体下渗受阻,沿岩层接触面向石坎河排泄,岩层接触面软化,表层土体抗剪度降低,有利于滑坡的发育。滑体平均坡度为35°,上陡下缓,重心较高,滑体下部由于疏通堰塞湖进行开挖,形成高20m的陡崖,并有宽80m的临空面。这种地层岩性条件、地貌和地质构造,均适于发育大规模基岩滑坡。

滑坡前缘即为石坎河,流水对滑坡基底的冲刷和掏蚀,有利于滑坡的形成。同时,大气降雨对滑坡后缘裂隙的浸润,也起着对滑页(带)软化和降低强度的作用。由于文家坝滑坡位于龙门山中央断裂上,汶川地震是诱发滑坡的直接原因。

综合以上分析,文家坝滑坡目前仍处于不稳定状态,在较大余震及强降雨的条件下,有复滑的可能。

4 滑坡防治建议

位于滑体原址的平武锰矿厂及居民已经进行搬迁,目前该滑体可能对即将修建的成(都)青(川)省级公路构成威胁。文家坝滑坡体积巨大,采用清除不稳定土体的方式不实际,成青公路可采用绕避的方式。但是,由于文家坝滑坡对面的山坡,也发育有较大滑坡,所以成青公路也不利于绕行。因此,较为理想的设计方式就是架桥法。

一旦复滑仍会形成堰塞湖,威胁着下游锰矿厂房及居民安全。而在滑体后缘上部山体上仍有十余户居民,所以应建议居民进行搬迁。

为防止滑体再次活动,应对滑体上部裂隙进行封填,及时排导和疏通地表水及地下水,谨慎地削坡、加载。同时,对已开挖的滑体前缘加筑扶壁,以增加抗滑力;或在极危险的坡段打入钻孔桩,加固滑体。在石坎河二岸,可以修筑河堤,减小流水对坡角的冲蚀,同时做好监测、预警的工作。

5 结论

作者在本文以文家坝滑坡震后SPOT5图像为基础,根据《区域环境地质调查总则》[6]中有关滑坡调查的要求,从滑坡形成条件、诱发因素、滑坡特征、滑坡危害四个方面,对文家坝大型滑坡进行遥感调查后认为:文家坝滑坡属大型滑坡,该滑坡由地震引起,为震后新滑坡。滑坡目前趋于稳定,但滑体主要由基岩强风化物、崩残坡积物等组成,较为松散,其下有滑动面,在一定外力作用下具有滑动风险,有必要采取工程措施限制滑体进一步滑动。

遥感技术在滑坡灾害调查中具有宏观、快捷的特点,已成为现代滑坡调查的重要技术手段。

[1]R.L.舒斯特.滑坡的分析与防治[M].北京:中国铁道出版社,1987.

[2]王治华.遥感图像在滑坡调查中的应用,滑坡分析与防治[M].重庆:科学技术文献出版社,1984.

[3]王治华,徐起德,杨日红,等.宣汉天台乡滑坡遥感调查研究的初步结果[J].遥感信息,2004,4:75.

[4]吴文勋,蒋勇,唐伟,等.四川省平武县地质灾害补充调查与区划报告[R].成都:四川省冶金地质勘查局水文工程大队,2007.

[5]向俊红.概论滑坡稳定性影响因素[J].铁道勘察,2009,4:27.

[6]中国地质调查局工作标准(DD 2004-02).区域环境地质调查总则(试行)[S].2004.

TP 7

A

1001—1749(2010)06—0674—03

国家863重点项目(2007AA 120306)

2010-05-04 改回日期:2010-10-14

张雪峰(1979-),男,吉林延吉人,博士,主要从事遥感技术应用方面研究 。