摘要:为了探究断裂带对滑坡发育的影响,以易贡藏布流域为例,对该地区的典型滑坡进行分析,通过实地考察、搜集数据、调查和模型模拟等方法,运用ArcGIS、google earth等软件对滑坡的发育特征和发育机理进行研究,使用Slope/W模型对次级滑坡和主滑坡的稳定性进行对比,对林芝市某断裂带滑坡进行分析,由于该滑坡位于断裂带及其分支的交叉处,位置较为特殊,通过上述的研究方法可知发生大型滑坡是由于断裂带的穿过导致,通过滑坡分级研究,对滑坡的地质背景、发育状况、形成原因、发育机理以及滑坡未来的发育状态和致灾可能做出简要分析。
关键词:易贡藏布流域;断裂带滑坡;构造特性
近年来,滑坡灾害对人们生活的危害越来越大,滑坡的种类、发育条件、类型等越来越受到相关学者的关注,其中断裂带控制的滑坡较为特殊。典型滑坡的唐家湾滑坡主要是由于映秀北川断裂带直接穿过所致,除此之外还有舟曲县白龙江流域的泄流坡滑坡、江顶崖滑坡、牙豁口滑坡以及岷江流域的芤山滑坡等很多的研究结果都显示出:断裂带是对滑坡发育发挥最重要作用的因素之一。构造形成的断裂、派生节理等结构面,从本质上改变了岩土体的完整性。后期在重力卸荷、降雨、地震等因素的影响下,结构面持续发生变形,累积到一定程度,就会发生滑坡[1]。在此基础上,以易贡藏布流域林芝市某滑坡区域为研究区,在地质背景、发育特征及与断裂的联系等方面开展了深入的研究,并在此基础上开展了一系列的地质调查。
1区域地质背景
1.1区域环境
研究区位于藏东南横断山的高山峡谷区,青藏高原西部腹地和东部高山峡谷区之间,具有显著的垂直分界线,最高海拔为6 327 m,最低海拔为2 460 m,相对高差3 867 m,周边地区地貌以山地、古冰川和河流为主,地形整体上呈现出中部高、两侧低的特点。研究区地势陡峭,地形复杂,多山交叠,形成了易贡藏布盆地的峡谷和河流,在构造隆升、新构造运动和气候变化等因素的作用下,这里曾经出现了许多严重的地质灾害。例如2000年易贡滑坡泥石流灾害链、102滑坡以及吉翁错冰湖溃决。该区域新构造运动较强,同时受到了第四纪冰期的影响和近代水流的改变,导致了该区域的地壳抬升剧烈,江河下切剧烈,地震频发;易贡藏布是一个山高谷深、横坡陡峭、节理、断裂、物理风化作用强烈的地区,其山势以断裂为主,边坡岩石破碎,且在坡脚处普遍存在着大量的松散堆积物;该地区的气候与环境受到印度洋暖湿气流的控制,高海拔地区有大量的冰川以及丰富的地表和地下水等因素的影响。
1.2区域气候
研究区位于西藏东南部,为典型的温带高原季风区域,该区域的降水量具有季节分布不均的特点,且具有明显的垂向气候分区特征。该地区无气象站,与之相邻的气象站有:易贡藏布流域的嘉黎气象站,帕隆藏布流域的波密气象站,怒江流域的洛隆气象站。通过将嘉黎,波密,洛隆3个气象站点的观测资料进行整理得出其降水气温统计图(见图1)。
2典型断裂带滑坡活动特性分析
2.1滑坡发育特征
断裂带滑坡位于林芝市易贡藏布河的左岸,道路穿过坡体,断裂带滑坡整体呈现不规则梯形形状,全长约300 m,坡体前缘高程2 567 km,后缘高程2 690 km,根据地表覆被情况和树木移动痕迹,滑坡前缘与易贡藏布河河床大致齐平;滑坡的后缘呈圈椅状,有树木歪倒现象,其位置高出河床大约100 m。坡体表面前缘宽约为200 m,斜长150 m,厚度15~35 m,坡面平均坡度33°,滑坡体积101.3万m3,属于大型滑坡。滑坡主滑方向为161°,滑坡体上部存在一块较大的平地,故滑坡后部坡度较为平缓,为22°~25°,滑坡中部由于道路开挖的影响,中部较为高陡,坡度为43°~47°,前部由于滑坡滑动堆积以及道路开挖回填土的影响,前部坡度也较为平缓,坡度为26°~30°。滑坡整体颜色为土黄色,其物质组成为砂岩,夹杂沙土、黏土,辉长岩,碎块石表面有铁质淋滤现象,呈现黄褐色,外观为棱角状至次棱角状,边坡上存在渗水现象。坡体上植被的变形特征表明该坡体目前处于持续蠕动变形阶段。虽然该道路目标由2019年建设完成,但该处由于施工难度大,施工周期长,故该段目前暂未完成道路硬化[2]。
2.2滑坡发育特征研究
滑坡是由于断裂长期的活动促使岩体不断地发生构造变形和运动,加上断裂破碎带内岩体较低的力学强度和破碎的岩体结构,使得断裂破碎带附近的岩体发生滑坡灾害。断裂带内及附近岩体结构破碎,岩石风化强烈,进而使得发生大型滑坡成为必然。该滑坡整体由abc 3部分组成(见图2),3部分的共同作用使得滑坡出现失稳[3]。
滑坡a区位于滑坡体的上部,该处由于人类活动和构造活动的影响,该处坡度较缓,平均坡度为24°,为滑坡的滑动提供了上部压力,滑坡a区提供的上部压力对滑坡下部b区块体产生加载,a区的上部加载和b区的临空面共同作用,可能会发生滑动,在公路内侧出现剪出口,堵塞公路。
滑坡b区位于滑坡体的中部,该处由于道路的变道导致,道路开挖较为严重,该处已经形成平均53 m高的临空面,且坡度较陡峭,平均坡度在45°,b区下部切坡严重,由于土体的上部a区的荷载,可能会加压下部土体,使得b区可能形成一个次级滑坡,滑动后堵塞公路。
滑坡c区位于滑坡最下部,也是方量最大的一个,c区上部是公路,坡角处是易贡藏布河,由于切坡以及土体的作用,该处坡体平均坡度28°,上部ab区的荷载以及公路上行人和大型车辆的荷载,加上易贡藏布河的冲刷,且易贡藏布河流速较大(可达4.05 m/s),前缘冲刷较为严重,故该处可能会导致滑坡发生整体滑动,对易贡藏布河和河下游的建筑物造成一定的危害。
对该滑坡的两个可能剪出口做对比分析,利用Slope/W模型,对研究区各种工况下的ab区次级滑坡和abc区主滑坡进行计算(见表1、表2)。
通过上述滑坡稳定性系数的对比分析,结合现场勘察,次级滑坡是由于人类开挖形成较高临空面,为该滑坡提供了很大的发育条件,且该地区特殊的断裂带使得岩体破碎,降雨能够轻易进入滑体形成渗流,故该次级滑坡会早于主滑坡发生滑动。
2.3滑坡的成因分析
滑坡是由内部因素和外部因素共同作用而产生的。经实地考察和分析,造成该滑坡的原因有以下几个方面。
2.3.1高陡的地形条件
崩塌、滑坡、不稳定斜坡以及泥石流等地质灾害类型和规模,其主控因素是地形地貌,它为地质灾害提供能量的同时也提供了活动场所。该滑坡坡度在20°~50°之间,坡体前缘受到易贡藏布河的冲刷,易形成临空面,坡体中部303省道的开挖,形成平均53 m的高临空地形,最高处可达到70 m,为滑坡的形成提供了有利条件。
2.3.2高强度的人类活动
由于该地区离村落较近,人类活动频繁,在滑坡体上部修筑房屋和开垦荒地,后缘处逐渐变的平坦,不利于积水的及时排出,在降雨过程中,积水滑动体的自重和孔压的增加,从而导致边坡在临界状态下发生滑移;由于地下水的渗透作用,滑坡面层发生软化,从而使滑坡的抗剪强度下降、稳定性下降,从而引起滑坡的发生。
2.3.3断裂构造
断层是岩石破裂的主要原因,也为地下水流的渗出提供了条件。因而,断层往往控制着滑坡和崩塌发育区的扩展方向、规模和分布密度。该滑坡位于嘉黎断裂带南支日卡索通断裂以及其分支的交汇处,滑坡整体颜色为土黄色,其物质组成为砂岩,夹杂沙土、黏土,辉长岩,碎块石表面有铁质淋滤现象,呈现黄褐色,外观为棱角状至次棱角状,由于断裂带的存在,该地区岩石极为破碎,由于其粒径分布不均匀、分选能力弱、结构疏松,且具有较高的透水性和较高的空气降水渗透率,造成了滑带岩土力学性质的劣化,极易发生滑坡[4]。
3结论
该典型滑坡是由于断裂带的穿过使得岩石大面积破碎,加之降雨、人工活动、道路开挖等多重因素耦合所形成的,断裂带是该滑坡发育的前提条件和主控因素。
滑坡中部人类不合理的开挖修筑道路使得滑坡主体中出现次级滑坡,经过模拟计算,相较于主滑坡,次级滑坡更容易发生滑动。
参考文献:
[1]田尤,黄海,谢忠胜,等.映秀北川断裂带北川段唐家湾滑坡活动历史与形成机制[J].沉积与特提斯地质,2016(3):112.
[2]黄晓,杨为民,张春山,等.舟曲泄流坡滑坡变形特征及其形成机理[J].地质力学学报,2013,19(2):178187.
[3]郭长宝,任三绍,李雪,等.甘肃舟曲南峪江顶崖古滑坡发育特征与复活机理[J].现代地质,2019,33(1),206217.
[4]董浩阳,苏晓军,窦晓东,等.甘肃舟曲县2019年“7·19”牙豁口滑坡复活成因及机理[J].兰州大学学报(自然科学版),2021,57(6):760766.