秭归地理实习报告.doc

.中国地质大学（武汉)秭归综合地理实习报告题目：链子崖危岩体形成机制、危害及防治措施 学院：地球科学学院 班级： 016131 学号：20131004494 姓名: 冷 勇 辉 老师： 陈旭 黄咸雨2016年7月21日;. 目录0.前言11.链子崖危岩体形成机制22.链子崖危岩体危害33.链子崖危岩体防治措施45.结语70. 前言链子崖危岩体是本次秭归实习的第一条路线所观察的，链子崖危岩体是岩层开裂变形体,发育在由二叠系下统栖霞组(P1q)坚硬石灰岩组成的阶梯状陡壁上,底为厚1.8 4.2 m的马鞍山组(P1qm)软弱煤系层,岩层倾向上游、斜向长江。链子崖危体位于长江西陵峡的兵书定剑峡出口处南岸，与北岸新滩滑坡隔江对峙，紧扼川江航道咽喉；下距三峡水利枢纽工程26.5km，上距秭归县城15.5km，地处西陵峡新滩崩塌、滑坡频发区。历史上曾发生崩塌、滑坡14次。1985年6月新滩滑坡将千年古镇新滩镇摧毁入江，被迫停航12d。列为重大地质灾害专项治理工程，现已完成危岩体防治工程任务。链子崖危岩体的背景：链子崖危岩区位于黄陵背斜西翼，地层呈单斜构造，挟持于北北东向仙女山和北北西向九湾溪两活动性断裂之间，构造裂隙发育。频繁的微弱地震是本区的地震特点。区内地下水主要有碳酸盐岩岩溶水和碎屑岩裂隙水两大类。含水层与隔水层相间分布，构成多层状水文地质结构。栖霞灰岩为强透水体。地下水主要靠大气降水补给。地表水顺裂缝下渗，以管道岩溶裂隙水为主。链子崖地处鄂西暴雨区内，雨量充沛，具多久雨，暴雨的特点。 链子崖地形陡峻，岩体软硬相间，主要由下二叠统坚硬栖霞灰岩夹薄层页岩组成，坐落于1642m厚的马鞍山煤系软弱地层之上，岩层走向为北3050东，倾向北西，倾角2735。崖体总体呈南北向展布，北宽南窄，南高北低，俯视长江，崖顶面向北西倾斜，分布高程为180495m之间。崖下东侧展布着与其平行的猴子岭斜坡；崖上西侧筲箕洼至雷劈石滑坡毗邻。链子崖在长约700m、宽30180m范围内发育有58条裂缝，将岩体切割成3个危岩区（据徐卫亚，1991）。区T0T6缝危岩区：位于链子崖南部，其南、西分别以T0和T6缝为界，北东侧临空，高约110m，底部以煤层为界，呈不规则菱形块体；南北向长220m，体积86.5104立方米。T1、T2、T3、T4及T5缝组。区T7缝危岩区：以T7缝切割出一南北向长50m，东西宽约515m、高73m的上宽下窄的楔形岩体体积约2104立方米，斜贴于陡崖之上。区T8T12缝危岩区。危岩区西以T12缝和F3断层为界，南以T8-1-1缝为界，东、北两面为陡崖，底部为马鞍山组煤系。危岩体平面似扇形，北西向长约200m，北东向宽100m，陡崖高山6090m，体积约226104立方米。后者习惯称“5万方”危岩。此外，受T11、T14、T15号缝围限的一表层滑移体俗称“7千方”滑体。图1 链子崖危岩体远观图1.链子崖危岩体形成机制 本文参照区域性规律。参考链子崖以往的资料,依据近期勘察试验的成果,包括地质勘查、数值模拟、物理模型、力学试验、物探等成果,对链子崖危岩体的形成机制予以分析。可归纳为下面几点：1.地层组合 危岩体上部以坚硬巨厚层状灰岩为主体,下部为灰岩夹多层页岩,底部为软弱的煤系地层,形成软基座结构。此类岩体,下部易产生塑性变形,导致上部岩体开裂。而上部的坚硬岩层又易产生脆性破裂,因而加剧了整个危岩体的变形破坏。2.构造断裂的分划与切割 危岩体裂缝的形成与发展,明显受构造的控制,主裂隙明显追踪断层和裂隙发育。3. 临空卸荷 物理模型试验表明,T8、T9、T10诸裂缝首先是长江下切造成的卸荷作用追踪构造结构面产生的。下切至海拔96m时,岩体显著张裂。裂缝呈上宽下窄状,其变形深度控制在下切深度以上。 区域调查表明,卸荷产生的山体开裂甚为普遍。鄂西山区约占岩质斜坡变形的33%。其发育方向平行临空陡崖面,显张裂特征,发育深度受临空面高度的控制,一般位于坡脚以上（据刘传正 2006）。 上述特征与物理模型试验结果一致综上在高陡临空面形成过程中、卸荷作川使坡体产生卸荷裂隙,迫踪构造面发育,地表裂缝逐渐形成。4.底部大规模采空(人类工程活动) 由于采煤产生大面积的采空区,迅速改变了坡体的结构,迫使山体内应力不断调整,山于煤层顶板一十分完好.不能形成自然冒顶减压和自然冒落支撑空区,因而产生悬臂梁效应及不均匀沉陷,导致井地压强烈,顶板平铺下沉,煤柱被压裂,回填矿渣被压实,山体开裂迅速发展。因此,底部大面积采空是形成链子崖大规模山体开裂的最大最直接的原因。5.水的作用溶蚀作用,造成裂缝进一步发展,下蚀产生开裂,并形成诸多的溶蚀裂隙、溶洞、落水洞和竖井,使岩体开裂能追踪溶空地段迅速发展。暴雨在空洞型裂缝中形成瞬间高水头,加速裂缝的扩展,对岩体稳定性不利。地下水顺裂缝下渗,遇软层受阻形成滞水,软化泥化软弱夹层,在煤系地层顶部使部分地段产生泥化。江水浸泡.使危岩体临江段煤系地层部分长期处于水下。上述作用,均不利于岩体的稳定。6.岩体的重力作用,地震作用,爆破震动作用使裂缝进一步扩大或产生新的裂缝 本区地震裂度不高,但频繁的地震对岩坡岩体可能产生“疲劳效应”,其累进性影响不可忽视,三峡区岸坡变形破坏发育时间、强度与地震周期比较吻合,表明其与地震频度具相关性。 综上所述,链子崖危岩体,是被软弱岩层(夹层)和断裂构造切割的山体在各种内外动力综合作用下形成的,其中采煤活动为其主要成因。（据徐开祥，1991）2.链子崖危岩体危害 链子崖危岩区在东西方向上呈自西向东逐级降低的阶梯状地貌。（图2）自东向西有天字河斜坡,猴子岭斜坡和臂箕洼斜坡。天字河斜坡为剥蚀崩积堆积型斜坡,呈北东向倾向长江。猴子岭斜坡为一长期承受链子崖崩塌物质堆积而成的线槽型斜坡。臂箕洼斜坡为一剥蚀型斜坡,其中央发育有雷劈石古滑坡体,近南北向展布,纵向长约430m,横向宽100150m,体积约230万立方米。雷劈石古滑坡体西部分布有鸡公岭座滑体,纵向长约360m,宽120m,体积约302.4万立方米。链子崖危岩山体被58条宽大裂缝系统切割,形成T8T12缝段、T7缝段,T0T6缝段三段危岩体,总体积288.9万立方米（据徐卫亚，1993）。图2 链子崖危岩体概貌（据徐卫亚，1993）可能造成灾难性后果的链子崖危岩区崩滑地质灾害隐患主要有:前沿部位T8T12缝段近226万立方米“危岩体陆续产生的向长江方向的规模不等崩滑失稳,其濒临长江,将构成重大威胁。由于T8T12,:缝段崩滑引起牵动雷劈石古崩滑体失稳;或者雷劈石古崩滑体指向T8T12缝段方向的,可能失稳推动T8T12缝段危岩体崩滑所存在的隐患。T0T6缝段86万立方米“危岩体可能产生的累进性崩塌灾害冲击猴子岭斜坡体,可能引起猴子岭斜坡体直指长江的滑移灾害隐患。（据徐卫亚，1993） 地质灾害隐患的存在,构成了严重的威胁,一旦其暴发成灾将难以驾驭,危害极大,其灾难性后果主要有:堵江。即堵塞长江。包括堵断,过流断面的宽度或深度明显减小,以及由于崩滑体在长江河床的堆积使过流断面发生形态改变等几种情形,此处为广义意义上的堵江。堵江本身及其后续的堰塞湖(完全的,不完全的)溃决所造成的连锁性危害十分严重,将造成不可估量的损失。断航碍。航崩滑灾难一旦发生,必将造成长江长时间的航运中断,这将严重威胁我国的政治安定、经济发展。长江横亘我国中部,干流横跨七省一市,联结我国外向形经济的东部、崛起经济的中部以及发挥资源优势的西部,是联系我国东、中、西三个地带的交通中轴线,素以黄金水道著称。如若停航每年客、货运费收入将损失数亿元左右;旅游业收入将损失约8000万元外汇,此外,几百只船舶和广大船员以及港口码头设施不得投入运行,所造成的损失难以估价。 灾害一且形成,在短时间内不可能疏竣航道,无论从投资、技术难度、施工方法、整治手段及施工作业面等方面均将遇到极大的困难,将付出昂贵的代价。涌浪。由于大量的斜坡岩石块体高速崩滑入江,将产生巨大的涌浪和高强度的冲击波。新滩滑坡产生时最大涌浪高达44m,峰浪宽310m波及范围42km,由于涌浪引起的船只颠覆大小计77艘,造成8人丧生,教训至今记忆犹新。环境安全威胁。如果崩滑灾害发生时,恰遇过行船只,入江砸毁船只或引起其翻倾,将引起几千人以上的丧生。另外,崩滑灾害发生,将给当地人民的生命财产造成危害。 这种快速的突发性大方量崩滑地质灾害还将引起诱发小地震。如湖北远安盐池河磷矿山体发生崩滑灾害时,当时宜昌窑湾和下堡坪地震台均记录到由崩滑引起的地震,震级为1.4(Ms),长江新滩滑坡发生时三峡地震台网也记录到了滑坡引起的振动,总计历时4分7秒,记录了滑坡滑动、涌浪振动及涌浪振动对岸形成的冲击波等滑坡动力作用现象,崩滑灾害引起的动力作用可次生地质灾害 。 目前,链子崖危岩体变形尚处于由缓慢蠕变向急速突变转化之状态,尚未达到临灾状态。因此,可以抓住时机对其进行科学的整治,以防患于未然。一旦成灾将只能接受其灾难,且难于治理。对链子崖危岩体的防治不但技术上是可行的,而且经济上也是合理的。3.链子崖危岩体防治措施 链子崖危岩体开裂变形的主要原因是煤层开挖采空和陡壁卸荷等,其变形破坏的形式一般以崩塌为主,且存在着在特殊不利情况下发生大规模滑移的条件,而且陡崖崩塌后退越多,大规模滑移破坏的可能性越大,也存在双面滑坡和崩塌综合变形破坏的可能。此外,在上述危岩体的东侧崖下、近南北向分布的猴子岭斜坡上,堆积有体积170 104 立方米的崩塌块石;在危岩体后上方的崖顶斜坡中,尚有体积230 104 立方米的雷劈石滑坡和两处(体积各为1.2 104 立方米和0.4 104 立方米)的顺层蠕滑体。 危岩体防治的主要目标,是改善和提高其稳定性,防止大规模崩塌和整体滑移入江,造成阻航和严重碍航等灾害。防治工程在研究了部分开挖清除、水平悬臂抗滑梁、砌体挡墙、抗滑桩、洞室锚固、钻孔锚固、采空区回填、排水等多种方案的基础上,抓住危害性最大的临江226 104 立方米的危岩体,针对其变形破坏的主要因素,采用了如下工程措施:对底部煤层采空区做混凝土承重阻滑工程(键),处理面积6000 平方米,防止上部危岩体进一步不均匀沉降变形和滑动;对上覆陡崖危岩体和顺层蠕滑体,进行预应力锚索加固,其中陡崖部位锚固,采用1000 kN、2000 kN、3000 kN三种量级的锚索,上小下大,上防倾倒,下防滑移;对控制层间滑动的软弱夹层,进行混凝土回填加固;对整个陡崖斜坡,进行挂网锚喷;对较大裂缝设置防雨盖板;对雷劈石滑坡进行地表排水处理;对猴子岭斜坡做防冲拦石工程,以防T0-T6、 T7等缝段陡崖崩石入江,危害航运。上述工程完成,效果较好。根据变形监测资料,变形量大部逐渐变小,有的先出现与长期蠕变方向相反的微量变形后再趋于稳定（据彭忠光1983）。 承重阻滑工程(键)和锚固(索)工程是链子崖危岩体防治的主体工程。重点论述如下:1.承重阻滑工程煤层采空,既是危岩体形成的根本原因,又是危岩体变形的主要控制因素。因此,承重阻滑工程的键体布设和施工,都十分重要。承重阻滑工程,设计成以原有勘探平洞(自西至东依次为PD2-PD6-PD1和新开PM洞,它们基本上顺走向延伸,沿倾斜上山方向平行分布)为基础的横向键体,其间布设较密的大体顺倾斜方向分布的纵向键体,由它们组成纵横相连、整体承压的键体系统,使键体与原有压密的煤矸石、残留煤柱共同起承重阻滑作用(图3)。 图3承重阻滑工程分布示意图（据郭希哲等1999） 键体施工之前,都必须利用地质雷达探测采空区分布情况;在施工中,应用信息施工法,根据地质情况的变化,随时修改、优化设计,使之达到最佳工程效果。 施工初期发现,煤层采空情况比原来估计复杂得多,煤层绝大部分被开挖、扰动,残留的煤柱很少。这些极少的残留煤柱,是上覆危岩体的主要支撑点,稍有扰动就可能引起变形。因此,除不得爆破外,还不能多头、集中作业,提高施工速度的唯一办法是快清快填。 键体浇注的关键,是混凝土充满被清理出来的空区,并与顶板紧密接触。为此,首先利用相邻上下两条平行的勘探平洞为工作洞,施工其间基本顺倾向分布的键体,利用低处的平洞出渣,利用高处的平硐向下山方向浇注混凝土,保证在自重作用下完成这一要求。2. 锚固工程 崖顶顺层蠕滑体和临江陡崖危岩体的锚孔布设,如图4、图5所示。在高达百米的崖壁上施工,难度极大,为此,经多次研究,搭设了高82.6 m的碗扣式施工排架,克服了施工困难。而在施工中发现, T11缝以内岩体中,同向裂缝仍较发育,因此,除延长锚固深度外,将一部分锚索穿过T12缝,伸入到核桃背完整岩体中,以提高其整体性（据郭希哲等1999）。图4顺层里面蠕滑体锚固示意图 图5预应力锚固工程布置图 （据郭希哲等1999） （据郭希哲等1999） 在多裂缝岩体中施工锚固工程,关键工序是造孔质量和钻孔堵漏、锚索防腐、内锚段注浆、张拉锁定等。具体实施中,对造孔质量采取了严格的钻孔保直、孔壁完整和清洁等钻进技术,大部钻孔经过声波和孔内电视检查;对锚索进行了合理的防腐处理;内锚段注浆采用了理论值与指示器相结合的质量保证措施。而张拉锁定的关键,是既充分发挥锚索作用,又不过大扰动危岩体应力状态,并促使其稳定,这一工序在变形监测的严密注视下进行。3. 开采链子崖危岩体（设想） 从前面的形成机制可知，链子崖危岩体的形成体积会越来越大，其变形破坏的形式一般以崩塌为主,且存在着在特殊不利情况下发生大规模滑移的条件,而且陡崖崩塌后退越多,大规模滑移破坏的可能性越大,也存在双面滑坡和崩塌综合变形破坏的可能。存在很大的破坏性，防治的工程也会越来越加固花费更多的投入，也会影响当地其他滑坡等灾害的发生比如说地震。第一点由于链子崖危岩体上面是灰岩可以开采用来做水泥，开水泥厂，地层有一层煤层也可以开采开煤矿；第二点是开采完危岩体的话完全解除其危害，使得这区域的人们的生活得到保障，国家也可以少花费人力物力来监测。但是这不足的是开采得花费人力物力财力，而且存在的风险不可预测，这也是没有采取这个方案的原因之一。 由于国家通过实验的方法采取了前面两种方案，目前,两处工程均已基本完成,效益明显。5.结语 地理学是一门古老的研究课题，曾被称为科学之母。地貌学研究地球表面的形态特征、成因、分布及其演变规律的学科，又称地形学。它是地理学的分支，亦是地质学的一部分。地貌学对工程建地貌学设、农业生产、矿产勘查、自然灾害防治和环境保护等均有实际意义。应用