复活坡体形态、组成结构特征及演化

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摘要

  引言

  滑坡体位于三峡库区长江左岸,为高焦炉古滑坡的东部复活部分。自上世纪 50 年代至今的监测资料揭示其仍处于蠕滑复活变形,属典型平推式古滑坡复活。滑带土性质是土质类滑坡一个重要影响因素,其组成结构、物理力学性质的改变都对坡体失稳具重要的促进作用[1].因此,对滑带土形成演化的研究,将对滑坡的稳定性评价具有重要现实意义。

  1 古滑坡地质环境

  工程区位于观音峡背斜及南温泉背斜之间的重庆复式向斜核部。滑坡总体北高南低,北部为大坪山,大坪山以南为河流剥蚀滑坡平台,古滑坡高程基本对应长江二级阶地,地形上圈椅状发育明显。

  滑体物质主要有:(1)Qml:人工堆积体;(2)Q4pa+al:冲洪积堆积体,含碎石粉粘土、砂卵砾石层;(3)Q4del:粉质粘土夹碎块石;基岩为侏罗系中统(J2s)的紫红色泥岩和粉砂岩互层,产状 176~190°∠8°。

  2 复活坡体形态及组成结构特征

  2.1 坡体形态

  复活滑坡位于古滑坡东部,呈横长型展布,宽 800m,长 200~350m,平均厚度 10~35m,体积约 480 万 m³,为倾长江的台阶状缓坡,坡度 7~15°。坡体四级平台间相接的陡坎显示其次滑动特征明显,前缘高程 155~170m,后缘高程 202~214m,滑坡舌突出明显主滑方向 179°。

  2.2 复活滑坡与古滑坡的关系

  (1)继承关系:复活滑坡为古滑坡的局部复活,于填土底层层面附近形成浅层滑面,古滑面位于基岩强风化发育的软弱层。

  (2)空间关系:复活滑坡东侧边界与古滑坡重合,后缘和西侧边界位于古滑坡内部。

  (3)物质组成及结构差异:古滑坡滑体主要为含碎块石粉质粘土,复活滑坡主要以人工填土为主。

  2.3 滑体物质组成及结构特征

  (1)滑体:滑体结构上部人工填土,下部粉质粘土夹碎块石,厚约 10~35m 不等,中部和后缘较前缘厚,东侧滑体较西侧厚。

  (2)滑带土:据勘探成果揭示滑坡的空间分布有三层滑面,浅层滑带:沿人工填土与滑坡堆积层下部的软弱夹层发育,变形微弱。如大剪实验探井中 7.98~8.18m 见滑面凹凸明显,滑带土为棕红色粉质粘土主要矿物成分水云母 40%、石英 30%、高岭土 15%、蒙脱石10%,软塑状,镜面擦痕明显,倾角平缓。深层滑带:滑带土为亲水矿物其成分碎屑占 30%,其中 95%为石英,基质占 70%其中蒙脱石45%、高岭土 25%、水云母 20%、绿泥石 10%,遇水易软化,具膨胀性,实验自由膨胀率 38%-58%.古滑带:主要矿物成分水云母 50%、碎屑石英 30%、长石 15%,遇水膨胀易软化。据深层滑带土扫描电镜和实验参数显示,在上覆滑体自重土压力及长期蠕滑剪切同时作用下,滑带下盘的粘土矿物受剪切挤压作用,形成平行滑动方向的密集型定向排列,显示其长期蠕动变形存在。复活变形区既受浅部软弱层变形控制,又受深层滑体的整体蠕滑等因素控造成其分层次、多期次滑动特征明显。高膨胀力减少上覆滑体自重影响出现上浮漂移特性,使得古滑坡沿水平蒙脱石层面在后缘静水压力和滑面下部扬压力的综合作用下产生平推式蠕滑变形。

  (3)滑床:为泥岩和粉砂岩互层结构,西高东低,高程分布 156~180m,钙泥质胶结明显,风化裂隙发育。

  3 滑带土的演化

  对国内分布的膨胀土研究表明,三峡库区膨胀土属南北亚热带和暖温带沉积型高塑性粘土,形成于中、晚更新世基本为洪坡积物成因。滑带土显示矿石具明显水平层理、微细层理等沉积建造特征,同时,属沉积成因的膨润土的矿石成分,除主要蒙脱石矿物外,尚含有石英、水云母、长石、褐铁矿等矿物,与本区蒙脱石粘土 X 粉晶衍射实验具一致性。

  3.1 气候和地貌条件

  库区为北亚热带湿润季风气候,受丘陵、低山地形影响,气温较同纬度中、下游偏高 2~4°,湿度大;地貌上膨胀土多分布于较宽缓的河谷侧斜坡、阶地地带。工程区的气候和地貌环境适合膨胀性粘土物质堆积,多为砂泥岩风化残坡积,经水流搬运作用堆积成岩建造形成膨胀性岩土。

  3.2 滑带土演化

  3.2.1 矿物物理力学性质的演化

  蒙脱石晶体中的四面体和八面体的顶点氧原子以 Al-OH,Si-OH,Mg-OH 的形式存在。当其处于水中时,晶片边缘的 OH 间形成氢键,但其键能很弱,受外力作用极易断裂;此时,膨胀土就具有塑性流动性,具备了极好的粘接强度再生性与饱和度触变性。

  同时,蒙脱石遇水引起晶体间距增大而引起岩体结构性膨胀,其主要出现在形成塑性体和流体的过渡阶段。含有强亲水性矿物蒙脱石、伊利石等,使得膨胀性岩土具较强的与水结合的能力,并具有膨胀---收缩---再膨胀的往复胀缩特性。经过水库库水位的不断升降变化其蒙脱石滑带土的稳定性的大小顺序为干湿循环>湿循环>干循环。据相关文献显示,蒙脱石含量超过 8%就对膨胀土的胀缩性产生很大影响,滑坡体中蒙脱石含量最高达 85%,使得膨胀性质进一步强化。在滑坡体上原钢铁厂废水下渗和长江库尾的高电解质地下水活动作用下其滑带土水---岩交互加剧加速,其滑带演化加速为坡体复活失稳创造了有利条件。

  3.2.2 外部条件推动其演化

  作者认为坡体后缘揭示的深厚的残坡积和河湖相的粉砂和淤泥质互层和夹层特征,表明古滑坡后缘拉陷槽在古水文周期区域高水位下,在坡体内形成一定间歇周期的沉积建造和坡面崩坡积混杂。因此,推测复活滑坡体为高焦炉古滑坡形成之后复活部分,形成时期的判定对其活动强度和活动周期在滑带土演化和膨胀土的塑流变形中都具有重要作用。同时,新近变形使得地表水下渗和地下水位频繁活动,为滑带土蒙脱石化和滑带土水-岩交互作用进行及结构劣化提供有利条件,最终使得坡体依托于基岩层面产生分级和多期次的平推式滑动。

  滑带土演化模式如下:(1)粉砂岩、泥岩层面经过物理、化学作用及高岭土化、蒙脱石化等成岩作用形成了层间膨胀土;(2)在地质内外因作用下产生塑流变形、局部蠕滑破坏;(3)在地质内外因进一步作用下滑动破裂面进一步贯通形成滑坡整体蠕滑变形。

  4 结束语

  文章通过对复活滑坡体的地质环境为出发点,分析了复活坡体的形态及滑带的物质组成结构特征,最后总结出滑带土的形成演化模式,将进一步对滑坡的复活机制及其稳定性评价产生重要意义。

  参考文献

  [1]刘茂,赵其滑。滑带土抗剪强度影响因数及其变化规律综述[J].水利与建筑工程学报,2010(6):123-126+142.

  [2]殷坤龙,吴益平。三峡库区一个特殊古滑坡的综合研究[J].中国地质灾害与防治学报,1998(9):204.

  [3]何晖。论滑动面(带)的勘察和研究方法[J].铁道勘测与设计,2005(4):55.

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