山区河道型水库塌岸模式及其影响因素分析

山区河道型水库塌岸模式及其影响因素分析

1水库塌岸灾害水库坍塌系指水库储存期间，受库水淹没、风浪影响、水流侵蚀和干旱交替影响，库岸岩石体风化加剧，抗剪强度降低，库水位上升，导致库岸地下水动水压变化，导致库岸洪、坍塌、坍塌和滑移等不良地质现象。水库塌岸是水库蓄水运行期间在所难免的问题,特别是山区河道型水库。国际上由于水库塌岸造成的灾害已很多,自从1963年瓦依昂水库失事后,国际上便开始对水库塌岸引起了高度重视。三峡水库初期蓄水至135m后不久,2003年7月13日零时20分,就曾引发了一场突发性、特大型、毁灭性的塌岸灾害。一声巨响,巨大的山体整体下滑,将宽阔的长江支流青干河拦腰砸断,掀起20多米高的巨浪。短短5min时间里,80多栋农舍和4家企业厂房化为废墟,造成了惨重的经济损失和严重的社会影响。我国现正在大兴水利水电工程,其建设速度之快、规模之大、范围之广,可谓前所未有,而水库塌岸问题又是水利水电工程中必须考虑的重要地质问题之一。张奇华等(2002年)根据三峡库区奉节段库岸塌岸的特点,将库岸再造形式分为:冲刷塌岸型、整体滑移型、岩坡崩塌型。殷跃平、唐辉明等也曾经对库岸塌岸进行过简单分类。这些都是针对调查的某一段库岸而进行的分类研究,不够系统,很难适应山区型水库塌岸研究。本文通过对已蓄水运行的三峡、二滩、宝珠寺、大朝山、漫湾、天生桥一级、紫坪铺等7个山区河道型水库实际塌岸情况的大量现场调查,以及室内分析和归纳总结,得出山区河道型水库塌岸存在的几种主要塌岸模式。2典型山区水库坍塌模式为2.1库岸再造型式冲磨蚀型是指在库水、风浪冲刷、地表水及其他外营力的作用下,岸坡物质逐渐被冲刷、磨蚀,然后被搬运带走,从而使岸坡坡面产生缓缓后退的库岸再造型式。其发生于坡度较缓(一般小于20°)、自身稳定性较好、不易发生滑移型变形破坏的岸坡,具有缓慢性及持久性、再造规模小的特点。2.2坍塌类型(1)岩质岸坡厚层土壤侵蚀带崩塌(落)型是指在陡坡型岩质岸坡中,岸坡岩体发育有不利于岩体稳定的节理裂隙时,坡体在库水、风浪冲刷、地表水和其他外部营力的作用下,发生的崩塌或崩落现象。这种类型的破坏一般发生在岩质岸坡的强风化或强卸荷裂隙带内。该库岸再造模式具有突发性。崩塌型塌岸又进一步可划分为:块状崩塌型、软弱基座型、凹岩腔型3种类型。(2)坍扩土型坍塌型是指土质岸坡坡脚在库水长期作用下,基座被软化或淘蚀,岸坡上部岩土体失去平衡,从而造成局部下错或坍塌,然后被库水逐渐搬运带走的一种水库岸坡变形破坏方式。坍塌型模式主要发生于坡度较陡(一般大于40°),其自身稳定性在天然状态下处于基本稳定状态,不易发生大规模滑移型变形破坏的岸坡。坍塌型塌岸具有突发性,是山区河道型水库较为常见的一种塌岸模式。坍塌型又进一步划分为冲刷浪坎型、坍塌后退型、塌陷型3种类型。2.3生滑移型塌岸的岸坡特点滑移型塌岸是指在库水作用、降雨及其他因素的影响下,岸坡物质沿着软弱结构面或已有的滑动面向临空面发生整体滑移的库岸再造型式,即发生滑坡。发生滑移型塌岸的岸坡可为土质岸坡,也可为岩质岸坡。土质岸坡一般为规模较大、各种成因(古滑坡堆积、崩坡积、残坡积等)的松散堆积物;而在中缓倾角的顺层岸坡或火成岩全强风化带内也较容易在库水等条件作用下发生滑移变形。一般发生在库水位大幅变动或在正常蓄水时受强降雨影响期间,是山区河道型水库中影响最大的一类塌岸模式。滑移型塌岸又可分为古(老)滑坡复活型、深厚堆积层浅表部滑移型、沿基覆截面滑移型、基岩顺层滑移型4种类型。2.4塑性流动变形流土型塌岸是指在库水涨落的情况下,岸坡土体吸水饱和后,由于土体的微膨胀性,岸坡土体在重力作用下沿坡向下发生的塑性流动变形现象。这种库岸再造类型的塌岸规模一般较小,在第四系松散堆积层岸坡中可见。3岸坡结构分布通过对7个山区河道型水库塌岸分布的统计(表1)发现,不同岸坡结构类型塌岸所占的比例差别较大。其中,以残坡积堆积岸坡所占比例最大,为66.12%;其后依次为岩质岸坡占16.94%,冲积层堆积物占10.93%,古滑坡堆积体占3.83%,崩坡积堆积物占2.19%。山区河道型水库塌岸随岸坡结构的分布统计见图1、图2。图1、图2表明,山区河道型塌岸主要发育于残坡积层中。4水库主要结构表2为山区河道型水库的主要塌岸模式分布统计表,其对应的统计图见图3、图4。从这些图表中可知,山区河道型水库主要以崩(坍)塌型和滑移型为主,分别占38.49%和37.77%,冲磨蚀型占23.74%。其中,在滑移型塌岸中,古滑坡复活占5.04%,堆积体滑坡占26.62%,基-覆界面型滑坡占4.68%,顺层滑移型占1.44%。5不同原因桩锚基础塌岸成因分析水库塌岸的发生发展过程是多因素综合作用的结果。通过对7大山区河道型水库塌岸实际情况的大量现场调查,结合其他有关的资料,综合分析得出,导致塌岸发生和发展的主要因素可分为内因和外因两大类。(1)内部因素包括岩性、矿物成分、岸坡结构、岸坡形态等。(2)岸坡物质的组成包括河道特征、水动力因素、库水的物理化学作用、水文气象因素、岸坡植被条件及不当的人类工程活动等。岸坡物质一般为现代河床性沙土、粉土或砂质、粉砂含量较重的粘土组成,坡度较缓时易发生冲磨蚀性塌岸;岸坡坡度较陡,在暴雨期及库水位急剧变化时,易发生崩(坍)塌型塌岸;以松散堆积体为主的土质岸坡、中缓倾角的顺层岸坡或火成岩全强风化带,及在库水位大幅度变动及在强降雨期间易发生滑移型塌岸。6不同河岸结构类型区岸坡结构分析水库塌岸是一个十分复杂的地质历史过程,在大量现场调查和室内分析,综合塌岸的各影响因素,得出山区河道型水库的4种主要塌岸模式:冲磨蚀型、崩(坍)塌型、滑移型、流土型。根据不同类型岸坡结构塌岸分布规律可知,山区河道型水库塌岸主要发育于残坡积层中;根据主要塌岸模式分布统计得出,山区河道型水库塌岸以崩塌型和滑移型为主。水库塌岸是受内、外因素影响的综合结果。由于影响各河段塌岸的因素不同,如某河段的岸坡结构是塌岸发生的主因,其他因素仅起着