文家壩大型單體滑坡地質(zhì)特征遙感調(diào)查與穩(wěn)定性分析

張雪峰,何政偉,3,薛東劍,張東輝,劉嚴(yán)松

(1.地質(zhì)災(zāi)害防治與地質(zhì)環(huán)境保護(hù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,四川成都 610059;2.成都理工大學(xué) 地球科學(xué)學(xué)院,四川成都 610059;3.首都師范大學(xué) 資源環(huán)境與地理信息系統(tǒng)北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京 100037)

文家壩大型單體滑坡地質(zhì)特征遙感調(diào)查與穩(wěn)定性分析

張雪峰1,2,何政偉1,2,3,薛東劍1,2,張東輝1,2,劉嚴(yán)松1,2

(1.地質(zhì)災(zāi)害防治與地質(zhì)環(huán)境保護(hù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,四川成都 610059;2.成都理工大學(xué) 地球科學(xué)學(xué)院,四川成都 610059;3.首都師范大學(xué) 資源環(huán)境與地理信息系統(tǒng)北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京 100037)

平武縣的文家壩滑坡是由汶川地震誘發(fā),并曾阻斷河流形成文家壩堰塞湖,威脅到下游南壩、錳礦廠和公路的安全,所以有必要對(duì)其地質(zhì)特征進(jìn)行調(diào)查及穩(wěn)定性分析。通過對(duì)震后平武縣SPOT衛(wèi)星影像的解譯,識(shí)別出了文家壩滑坡的地貌要素及滑坡物質(zhì)組成,表面植被發(fā)育度,水文條件等地質(zhì)特征。可以認(rèn)為,文家壩滑坡為大型牽引式滑坡,目前仍處于不穩(wěn)定狀態(tài),在余震、強(qiáng)降雨等條件下,有復(fù)滑的可能,并針對(duì)潛在威脅給出了具體的防治建議。

遙感;滑坡;地質(zhì)特征;穩(wěn)定性;文家壩滑坡

0 前言

遙感技術(shù)應(yīng)用于地質(zhì)災(zāi)害研究,可追溯至二十世紀(jì)中葉,當(dāng)時(shí)美國(guó)、前蘇聯(lián)、日本、瑞士等國(guó)根據(jù)滑坡的影響因素,通過航片對(duì)本國(guó)重點(diǎn)建設(shè)地區(qū)進(jìn)行了滑坡評(píng)價(jià)[1]。我國(guó)滑坡的遙感調(diào)查始于上世紀(jì)七十年代末八十年代初,當(dāng)時(shí)使用航片,可以確定滑坡的范圍、地形、排水、地表覆蓋、地質(zhì)材料,以及人類對(duì)地貌作用的影響等因素[2]。近年來,隨著3S技術(shù)的發(fā)展,“數(shù)字滑坡”被廣泛應(yīng)用于滑坡災(zāi)害的調(diào)查、監(jiān)測(cè)、防治領(lǐng)域[3],遙感已成為一種快速、有效的區(qū)域性滑坡調(diào)查的手段。

作者在文中所選文家壩滑坡,是由汶川地震誘發(fā),其規(guī)模大,量方高,崩落物質(zhì)阻斷了涪江支流石坎河形成文家壩堰塞湖。作者試圖通過對(duì)該滑坡震后SPOT5圖像的解譯,分析其特征,并對(duì)該滑坡形成條件及在近期穩(wěn)定性進(jìn)行探討。

1 文家壩滑坡的地質(zhì)環(huán)境

文家壩滑坡所在的平武縣,位于揚(yáng)子準(zhǔn)地臺(tái)、西秦嶺褶皺帶,以及松潘～甘孜褶皺帶三大一級(jí)大地構(gòu)造單元的結(jié)合部位。在境內(nèi),分布了三條主要斷裂:

(1)龍門山中央斷裂。

(2)青川～古城斷裂。

(3)虎牙斷裂。

文家壩滑坡位于南壩～關(guān)莊斷裂線上,屬龍門山中央斷裂,為汶川地震主震帶,走向北48°東,傾向西北,傾角35°～45°。上盤為寒武系,下盤為志留系,斷裂附近地層平行劈理密集。力學(xué)性質(zhì)是以壓性為主,兼具扭性沖斷裂[4]。區(qū)域地貌則以山地為主,巖性為千枚巖、板巖及頁巖,在山坡處經(jīng)常發(fā)生滑坡、崩塌等不良地質(zhì)現(xiàn)象[4],屬亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū),具有暴雨天氣。區(qū)內(nèi)水系呈不對(duì)稱羽狀分布。

2 遙感解譯

2.1 滑坡影像特征

通過本次獲取的SPOT影像的解譯(見下頁圖1),文家壩滑坡周界明顯,滑體呈淡粉色,與周圍地表色調(diào)迥異。滑體表面地形破碎,起伏不平,滑體上部發(fā)育拉張裂隙,中部有不均勻陷落的局部平臺(tái)。坡體表面發(fā)育有新生沖溝,植被以灌木為主,無巨大直立樹木。滑體下部的土石松散,形成小型崩塌。滑坡表面凸?fàn)?二條沖溝將滑體分為北、中、南三部份。

從圖像上可以識(shí)別滑體與滑坡后壁所構(gòu)成的負(fù)凹地形坡地,滑體上部具有因拉伸而發(fā)育的橫向張裂隙,中部有三處次生滑坡。滑坡前緣直抵石坎河右岸,形成以第四系殘積物為組成物質(zhì)的滑坡鼓丘,從而導(dǎo)致了石坎河斷流,并形成了文家壩堰塞湖。

圖1 文家壩滑坡解譯圖Fig.1 Interp retation resu ltof theW en jiaba landslide

2.2 滑坡規(guī)模

根據(jù)實(shí)測(cè)(見圖2),文家壩滑坡前緣海拔790m,后緣海拔1 115m,相對(duì)高差約325 m。滑體長(zhǎng)800m,平均寬600m,滑坡周長(zhǎng)約3 000m,表面積約48×104m2,滑坡厚度約為20m～30m,保守估算其方量為960×104m3,屬大型深層滑坡。

圖2 文家壩滑坡全景圖Fig.2 The photograph of the landslide

2.3 滑坡運(yùn)動(dòng)特征

滑坡主滑方向NW 320°,與坡向一致。從圖像上測(cè)量,從滑坡后緣裂隙及前緣阻斷石坎河的寬度推算,最大滑距為200m。

滑體具有上窄下寬的形態(tài),上緣發(fā)育有橫向張裂隙和多級(jí)滑坡階梯,中部次級(jí)滑坡,滑體下部滑距較大,滑速較快,運(yùn)動(dòng)方式以牽引為主。

3 滑坡穩(wěn)定性分析

滑坡穩(wěn)定性受多種因素的控制,歸納起來可以分為內(nèi)在因素和外在因素二大類。

(1)內(nèi)部因素包括滑體的巖性、地貌組成和地質(zhì)構(gòu)造三類。

(2)外在因素主要有氣象(主要為降雨)、水文環(huán)境、地震、植被發(fā)育條件,以及人類工程活動(dòng)的影響等[5]。

文家壩滑坡體由第四紀(jì)松散堆積物質(zhì)組成,巖性以微變質(zhì)砂巖、粉砂巖、千枚巖及頁巖為主。堆積物質(zhì)下部為板巖夾灰?guī)r,透水性相對(duì)較差。在降雨時(shí),地表水經(jīng)過上層滑體下滲受阻,沿巖層接觸面向石坎河排泄,巖層接觸面軟化,表層土體抗剪度降低,有利于滑坡的發(fā)育。滑體平均坡度為35°,上陡下緩,重心較高,滑體下部由于疏通堰塞湖進(jìn)行開挖,形成高20m的陡崖,并有寬80m的臨空面。這種地層巖性條件、地貌和地質(zhì)構(gòu)造,均適于發(fā)育大規(guī)模基巖滑坡。

滑坡前緣即為石坎河,流水對(duì)滑坡基底的沖刷和掏蝕,有利于滑坡的形成。同時(shí),大氣降雨對(duì)滑坡后緣裂隙的浸潤(rùn),也起著對(duì)滑頁(帶)軟化和降低強(qiáng)度的作用。由于文家壩滑坡位于龍門山中央斷裂上,汶川地震是誘發(fā)滑坡的直接原因。

綜合以上分析,文家壩滑坡目前仍處于不穩(wěn)定狀態(tài),在較大余震及強(qiáng)降雨的條件下,有復(fù)滑的可能。

4 滑坡防治建議

位于滑體原址的平武錳礦廠及居民已經(jīng)進(jìn)行搬遷,目前該滑體可能對(duì)即將修建的成(都)青(川)省級(jí)公路構(gòu)成威脅。文家壩滑坡體積巨大,采用清除不穩(wěn)定土體的方式不實(shí)際,成青公路可采用繞避的方式。但是,由于文家壩滑坡對(duì)面的山坡,也發(fā)育有較大滑坡,所以成青公路也不利于繞行。因此,較為理想的設(shè)計(jì)方式就是架橋法。

一旦復(fù)滑仍會(huì)形成堰塞湖,威脅著下游錳礦廠房及居民安全。而在滑體后緣上部山體上仍有十余戶居民,所以應(yīng)建議居民進(jìn)行搬遷。

為防止滑體再次活動(dòng),應(yīng)對(duì)滑體上部裂隙進(jìn)行封填,及時(shí)排導(dǎo)和疏通地表水及地下水,謹(jǐn)慎地削坡、加載。同時(shí),對(duì)已開挖的滑體前緣加筑扶壁,以增加抗滑力;或在極危險(xiǎn)的坡段打入鉆孔樁,加固滑體。在石坎河二岸,可以修筑河堤,減小流水對(duì)坡角的沖蝕,同時(shí)做好監(jiān)測(cè)、預(yù)警的工作。

5 結(jié)論

作者在本文以文家壩滑坡震后SPOT5圖像為基礎(chǔ),根據(jù)《區(qū)域環(huán)境地質(zhì)調(diào)查總則》[6]中有關(guān)滑坡調(diào)查的要求,從滑坡形成條件、誘發(fā)因素、滑坡特征、滑坡危害四個(gè)方面,對(duì)文家壩大型滑坡進(jìn)行遙感調(diào)查后認(rèn)為:文家壩滑坡屬大型滑坡,該滑坡由地震引起,為震后新滑坡。滑坡目前趨于穩(wěn)定,但滑體主要由基巖強(qiáng)風(fēng)化物、崩殘坡積物等組成,較為松散,其下有滑動(dòng)面,在一定外力作用下具有滑動(dòng)風(fēng)險(xiǎn),有必要采取工程措施限制滑體進(jìn)一步滑動(dòng)。

遙感技術(shù)在滑坡災(zāi)害調(diào)查中具有宏觀、快捷的特點(diǎn),已成為現(xiàn)代滑坡調(diào)查的重要技術(shù)手段。

[1]R.L.舒斯特.滑坡的分析與防治[M].北京:中國(guó)鐵道出版社,1987.

[2]王治華.遙感圖像在滑坡調(diào)查中的應(yīng)用,滑坡分析與防治[M].重慶:科學(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社,1984.

[3]王治華,徐起德,楊日紅,等.宣漢天臺(tái)鄉(xiāng)滑坡遙感調(diào)查研究的初步結(jié)果[J].遙感信息,2004,4:75.

[4]吳文勛,蔣勇,唐偉,等.四川省平武縣地質(zhì)災(zāi)害補(bǔ)充調(diào)查與區(qū)劃報(bào)告[R].成都:四川省冶金地質(zhì)勘查局水文工程大隊(duì),2007.

[5]向俊紅.概論滑坡穩(wěn)定性影響因素[J].鐵道勘察,2009,4:27.

[6]中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局工作標(biāo)準(zhǔn)(DD 2004-02).區(qū)域環(huán)境地質(zhì)調(diào)查總則(試行)[S].2004.

TP 7

A

1001—1749(2010)06—0674—03

國(guó)家863重點(diǎn)項(xiàng)目(2007AA 120306)

2010-05-04 改回日期:2010-10-14

張雪峰(1979-),男,吉林延吉人,博士,主要從事遙感技術(shù)應(yīng)用方面研究 。