雅砻江中游某滑坡群形成条件及工程影响分析

吉 锋，唐兴君，石豫川

雅砻江中游某滑坡群形成条件及工程影响分析

吉 锋1，唐兴君2，石豫川1

（1．成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室，成都 610059；2．国家电力公司华东勘测设计研究院，杭州310014）

某大型水电站位于雅砻江中游，在调查期间发现短短30 km河段内发育10个特大型-巨型古滑坡体，滑坡体规模巨大，方量4 000×104～12 000×104m3不等，沿江长度达数千米，最大深度达200 m以上，且70%发育于河流右岸，滑坡群对拟建的工程影响巨大且不可回避。通过因素分析获知：滑坡群在此处的发育有其必然性，其与河谷形态、陡峻的深切峡谷地貌、软硬相间的岩层结构、分区性前波大断裂的切割等因素密切相关，其形成机制可归纳为滑移-拉裂型、滑移-弯曲型（溃屈）、弯曲-拉裂型（倾倒）3大类。最后结合滑坡的稳定性和拟选坝址位置对工程影响进行评价，得出如下结论：工程区滑坡数量众多，与坝址相间分布，在上、中、下坝址间选择上坝址对工程安全性最为有利，尤其是避开了下游有复活迹象的3个特大型滑坡，最后提出相应工程建议，可对工程建设起一定参考。

滑坡群；形成条件；工程影响

1 概 述

某拟建的大型水电站位于雅砻江中游，工程区山势陡峭、水流湍急、河道狭窄。野外调查表明，在工程区近30 km的河段内发育了10个特大型-巨型滑坡体（见图1）。滑坡体规模巨大，沿江长度达数千米，前后缘高差达600～800 m，滑坡体最大深度200余m，方量在4 000×104～12 000×104m3之间，其稳定程度对拟建的工程具有颠覆性的影响，也关系到坝址选择、蓄水位等一系列关键问题，因此研究该滑坡群为何在该区段如此高密度发育，及其对拟建工程的影响，并提出相关建议显得尤为重要。

图1 工程区滑坡空间分布特征示意图Fig．1 Spatial distribution of landslides at the project area

野外调查发现，滑坡群在空间分布上具有如下规律：①河道右岸共发育7个特大型-巨型滑坡，占总数的70%；左岸共发育3个特大型-巨型滑坡。②滑坡在形成时间上可分为宽谷期和峡谷期，具有多期次复合成因的堆积特征，宽谷期的物质多在2 600 m高程以上，与该区夷平面高程相近，随着河谷强烈下切，导致边坡变得高陡，工程区绝大多数巨型、特大型滑坡体均形成于这一峡谷时期。

2 滑坡群形成的主控因素分析

针对工程区特大型、巨型滑坡发育如此密集，且右岸数量多、左岸数量少的特征如此显著，本文对其发育的主控因素进行了详细分析，获知工程区内滑坡的形成除了与地壳抬升密切相关外，还与本区独特的地形地貌、地层岩性和地质构造关系紧密。

2．1 工程区地形地貌

工程区河谷基本沿构造线方向展布，岩层走向与河谷展布也近似一致，倾角中等，导致河谷右岸总体属顺向边坡（见图2），左岸属反向边坡。由于工程区地壳隆升运动剧烈，伴随着强烈的构造抬升作用，雅砻江河谷迅速下切，从而导致右岸顺层边坡前缘临空，随着前缘临空面高度加剧，形成了前陡后缓的地貌形态。前部悬崖陡峭，坡度达60°以上，高度达百余米（见图3），后部坡度与岩层倾角大致相当，由于边坡前缘坡度大于岩层倾角，为右岸边坡失稳破坏提供了变形空间。

图2 河谷两岸地层产状对比图Fig．2 Comparison of attitude of stratum on both valley sides

图3 河流强烈下切形成前陡后缓的地貌形态Fig．3 Geomorphology under the strong river incision

2．2 工程区岩性组合

工程区滑坡发育环境为三叠系上统杂谷脑组（T3z）中厚层状砂质板岩与岩质相对较硬的大理岩互层，一般情况下边坡稳定性较好。伴随地壳抬升，岩体中构造应力释放，在浅表层发生卸荷回弹变形。研究表明，沿软硬层面交界部位产生的差异卸荷回弹比较明显，导致层间接触带上的剪切应力集中，剪应变增大，最终可使这部分岩体发生剪切破坏。另外，卸荷变形使得浅表部岩体产生拉张破裂，原有结构面扩展破坏，并产生新的表生结构面，为地下水的入渗提供了良好的通道，使得结构面的强度进一步降低，随着抬升运动的不断进行，河谷深切，边坡高度不断增加，上述作用的影响更加突出。在自重应力的长期作用下，上部岩体追踪软弱结构面发生蠕滑变形，并产生与滑移方向近于直交的拉裂缝，使得变形体与母岩脱离，最终发生滑动破坏。由于顺层滑动要比反向坡发生弯折破坏在力学上易于集中，故工程区顺层滑坡在数量上占比例较大。

另外，工程区下游的部分滑坡岩性较为软弱，为元古界下村岩群（Pt1－2XC）云母石英片岩、钠长石英岩夹绿泥片岩，这导致滑坡物质组成非常破碎。

2．3 工程区地质构造及边坡结构特征

经现场调研，滑坡区处于单斜构造上，区内有分区性的逆断层-前波断裂沿江分布（图4）、断面产状N15°W，SW∠50°～84°，上盘为二叠系冈达概组，下盘为三叠系杂谷脑组，且多自滑坡体中后部通过，前波断裂为边坡后缘拉裂提供无约束边界。

另外，受构造运动影响，区内岩体多发育3～4组节理，层面与节理的不利组合为边坡失稳提供了边界条件，成为失稳滑动的关键因素。另外，测区岩体为薄～中厚层状岩体，受构造作用明显，岩层揉皱现象极为发育（见图5），在构造变动过程中，岩层受力产生弯曲变形，由于软、硬岩层的抗弯刚度不同，岩层弯曲时常在软硬岩接触带产生层间错动。错动面的产生使岩体层面强度降低，同时产生陡倾坡内的X裂隙，为地下水的入渗创造了条件（见图5）。

图4 前波断裂沿江展布图Fig．4 Partitioned reverse fault along Yalong river

图5 斜坡浅表部大理岩揉皱、溶蚀现象Fig．5 Crumple and dissolution ofmarble at the slope shallow surface

2．4 滑坡孕育时间

陡倾坡内的边坡短时期可视为较稳定的结构类型，但在长期的地质历史过程中，积累大量的能量，一旦破坏则规模巨大，这也是左岸反向坡形成的滑坡规模比右岸滑坡规模大的原因。

研究区自西北向东南，抬升幅度从800 m到1 000 m不等，按抬升速率每年数毫米计，完成这一阶段河谷下切需要数十万年时间。因此，区内边坡变形破坏具备充足的变形破坏孕育时间，从而产生规模巨大的滑坡体。

综上所述，工程区滑坡密集发育与所处地区的陡峻地形、软硬相间岩层、分区性前波断裂的切割关系密切。另外，右岸为顺向坡，岩层应力易于集中产生滑动破坏；左岸为逆向坡，应力不易集中，以小规模垮塌为主，但在河流凹岸处，前缘在侧蚀作用下一旦形成较大的临空面，逆向坡一旦破坏则规模较大，这也就是工程区左岸巨型滑坡数量少但方量大的重要原因。

滑坡的形成与地质条件密切相关，归纳发现，工程区滑坡的形成机制主要有滑移-拉裂型、滑移-弯曲型、弯曲-拉裂型3类，分述如下：

（1）滑移-拉裂型：该类滑坡主要位于工程区下游（上田滑坡以下河段）、河流右岸，由于岩性软硬相间，岩层倾角中等（35°～45°），前缘切割临空后，易于产生沿层面滑动，在后缘断层切割下拉裂破坏，其变形破坏过程如图6所示：

图6 滑移-拉裂过程示意图Fig．6 Sliding-tension fracture process

（2）滑移-弯曲型（溃屈）：该类滑坡主要位于工程区上游（上田滑坡以上），河流右岸，由于构造挠曲作用岩层以中陡倾角顺向边坡为主（倾角55～65°），这类边坡虽然也存在滑移变形趋势，但由于岩层倾角远大于斜坡坡度，加之前波断层距离河谷相对较近，因而这类边坡易沿着层面发生滑移-弯曲变形（溃屈）（图7、图8）。

（3）弯曲-拉裂型（倾倒）：该类滑坡主要位于河流左岸，反向坡，由于前缘河流切割形成高陡临空面，前缘发生弯曲变形，后缘拉应力不断集中，一旦达到一定程度，则发生整体性失稳破坏，破坏规模较大（见图9）。

图7 滑移-弯曲过程示意图Fig．7 Sliding-bending process

图8 平洞内部79 m深处岩体层间弯曲Fig．8 Bend between rock layers in the adit at 79 m depth

图9 弯曲-拉裂过程示意图Fig．9 Bending-tension fracture process

3 古滑坡群工程影响分析

由于滑坡规模巨大，其稳定程度直接关系到坝址和蓄水位等一系列关键问题。通过前期调查，滑坡群中有变形迹象的主要有3个：田三滑坡的前部，变形部位方量1 505万m3；下马鸡店滑坡的上游侧，变形部位方量1 055万m3；草坪滑坡前部，变形部位方量4 800万m3，这3个滑坡均位于工程区下游。滑坡体上变形迹象明显，有长大拉裂缝几十条，最大延伸长度上百米，拉开宽度10～100 cm不等，雨季时有蠕滑迹象。定量计算结果也表明：这3个滑坡整体处于稳定状态，但局部复活区在天然状况下处于基本稳定状态，地震、暴雨和水库蓄水均对变形区影响很大，处于极限平衡状态。蓄水＋地震工况，复活区存在失稳的危险性。

除有复活迹象的3处滑坡外，雅砻江上游八通、一江等地的4个滑坡和下游的几个滑坡在天然状况下整体稳定性较好，暴雨、地震、蓄水及放水均对滑坡稳定性影响较大，但仍能保持基本稳定。

对以上滑坡稳定性进行初步分析，可知对坝址影响较大的主要是下游坝址区5个滑坡，结合拟建水电站上、中、下坝址分布特征可知：

若选择上坝址，坝区的5个特大型-巨型滑坡体均分布在坝址下游，且距离超过1．5 km，水库蓄水不会对滑坡的稳定性产生不利影响。就坝址的安全性而言，上坝址是最有利的，但同时也失掉了大约4．513×106m3的库容，损失约30 m高的水头。

若选择中坝址，则岗尖滑坡、下马鸡店滑坡和草坪滑坡位于坝址下游，距离超过1．3 km。对坝址产生不利影响的主要是库区内滑坡产生的淤积、涌浪，以及坝址下游滑坡产生的堵江。估算表明：水库正常运营条件下，淤积方量约在329．87×104～674．04×104m3，涌浪传递至坝址处的浪高不超过2．5 m，滑坡的危害性在控制范围之内，但由于滑坡抗滑段多处于蓄水位以下，在最不利工况，如蓄水＋地震作用下，有复活迹象的田三滑坡存在大规模失稳的可能性，进而产生渐进性破坏，导致的堵江对施工围堰和导流洞安全影响较大，对电站运营期尾水也有较大影响。

若选择下坝址，则下马鸡店滑坡和草坪滑坡位于坝址下游，距离超过2．7 km。对坝址产生不利影响的主要有两方面：一是库区内滑坡产生的淤积、涌浪；二是下马鸡店、草坪滑坡堵江后产生的尾水。估算表明：水库正常运营条件下，淤积方量约在343．9×104～745．45×104m3，涌浪传递至坝址处的浪高不超过4．13 m，坝后下马鸡店滑坡、草坪滑坡堵江高度约40 m，对施工围堰和导流洞安全影响较大，对电站运营期尾水也有较大影响。

通过比选各方面差异，若选择上坝址，坝址下游的5个滑坡均不受水库蓄水影响，同时也不会对大坝或水库造成不利危害，显然是最安全的，但同时是效益较差。但是，若选择中坝址和下坝址，规模巨大的田三滑坡其危害性同样存在，尤其是蓄水＋地震工况下的整体欠稳定状态都是值得深思的问题，由于复活迹象的滑坡规模巨大，治理难度较大，比较各种危险性的预防，若从安全角度，建议首选上坝址。同时对有复活迹象的滑坡要采取排水等具有可行性的工程措施进行一定加固。

4 结 论

本文对工程区滑坡群的发育规律和工程影响进行分析，取得了如下一些认识：

（1）在时空分布特征上，少量滑坡分布于高高程的宽谷期，绝大多数滑坡体形成于峡谷期，在短短的30 km河段就分布多达10个规模巨大的滑坡体，其中，右岸发育的滑坡占总数的70%。

（2）工程区滑坡发育环境均为软硬相间层状边坡。其中，右岸为顺向层状边坡，易产生滑移-拉裂、滑移-弯曲破坏；左岸为反向层状边坡，易产生弯曲-拉裂破坏。

（3）研究区内自西北向东南，抬升幅度800～1 000 m不等，完成这一阶段河谷下切需要数十万年时间。因此，区内边坡变形破坏具备充足的孕育时间，从而产生规模巨大的滑坡体。

（5）综合考虑工程区滑坡稳定性和拟选坝址的位置，以及有复活迹象的滑坡规模巨大且不易治理，建议选择上坝址，尽可能避开和减少对该滑坡的扰动，同时还需采取一定工程措施加固。

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（编辑：曾小汉）

Formation Condition and Project Influence of Landslide Group in the M idd le Reach of Yalong River

JIFeng1，TANG Xing-jun2，SHIYu-chuan1
（1．State Key Laboratory of Geohazard Prevention and Geoenvironment Protection，Chengdu University of technology，Chengdu 610059，China；2．East China Investigation＆Design Institute，Hangzhou 310014，China）

The investigated large hydropower station is located in themiddle reach of Yalong River．During the in- vestigation，it is found that there are 10 extra-large and huge ancient landslides developed in a short river section of 30 km．Survey shows that the landslide group has enormous and unavoidable impact on the proposed project with huge landslide volume of4 000×104m3to 12 000×104m3and a total length of several kilometers along the river，aswell as amaximum depth of over 200 m，and 70%of the landslide developing at the right bank．In this paper，factor analysis shows that the development of landslide group is inevitable as it is closely related to factors such as the valley shape，steep canyon geomorphology，alternatively distributed softand hard rock layers，and the cutting of partitioned reverse fracture．The formation mechanism can be concluded into 3 categories，namely sliding-tension fracturing，sliding-bending（buckling），and bending-tension fracture（collapse）．Finally，based on the assessment of landslide stability and the influence of dam location on the project，the following conclusion is obtained：as the landslides and dam sites are interspersed，the upstream dam site is the best choice for engineering safety as it can avoid three huge landslideswhich have signs of reactivation．Corresponding project proposal is also put forward．

landslide group；formation condition；project influence

TU311．2

A

1001－5485（2011）05－0009－05

2010-10-11

吉 锋（1980-），男，山西翼城人，博士，主要从事岩土及工程地质教学及科研研究，（电话）028-84078874（电子信箱）jeifens＠163．com。