青海省同仁縣卡蘇乎凍融泥流特征及成因分析

董良基 嚴 棟

青海巖土工程勘察院有限公司 青海 西寧 810000

1 研究區概況

同仁縣地處青藏高原與黃土高原的過渡地帶,海拔在2300～3800m之間,遠離海洋,終年干燥少雨,冬季寒冷漫長,夏季涼爽短暫,氣溫日差大,降水集中,光照豐富,日射強烈,多大風天氣,無絕對無霜期,四季不分明,屬大陸性氣候。該地區內植被情況良好,主要為針葉林及高山草甸,為牧業區。

區內降雪期一般為10月至次年5月,最大自然降雪厚度約20cm,積雪期與降雪期同步,年積雪日數大約60天。冬季漫長。季節性凍土發育,最大凍土深度約2.20m。

研究區主要出露地層巖性為第四系沼澤沉積(Q4h)粉質粘土及新近系(N1)風化砂質泥巖、三疊系(T3)砂巖。

本次研究區位于同仁縣扎毛鄉卡蘇乎臺地。屬山麓斜坡堆積地貌,地勢較平緩,斜坡區坡度一般為5-25°。圖1

圖1 凍融泥流分布范圍

2 凍融泥流特征及成因

2.1 地表形態特征 該凍融泥流形成于坡度為2°～30°的斜坡處溝腦內,海拔3200-3300m,相對高差100m,上游較窄,下游開闊,呈似喇叭狀,長約1.5km,最寬處約450m,地表水發育,多處形成水洼,地表徑流等。植被較發育,主要為草甸。坡面上錯臺、鼓丘、裂縫發育,裂縫延伸方向較雜亂。前緣鄉村道路已多次被推移變形。

2.2 地層巖性 第四系(Q4)

①草甸土(Q4me)：深褐色,稍濕-濕,松散,主要成分為植物根系及粉質粘土,含有機質、腐殖質等。

②-1粉質粘土(Q4h)：褐黃色,濕-飽和,軟塑,勘察區大面積分布,分布連續,厚度2.5m。

②-2粉質粘土(Q4h)：褐黃色,稍濕,可塑,勘察區大面積分布,分布連續,厚度1.0-3.5m。

新近系(N1)

③強-中風化砂質泥巖：以褐紅色為主,砂質、泥質結構,主要成分為粘土礦物及砂礫,巖質較軟,成巖性較差。

三疊系(T3)

④中風化砂巖：褐紅色,砂質結構,薄層-中厚層狀構造。主要成分為石英、長石、及少量碎屑礦物。原巖結構、構造部分被破壞,巖石較破碎,節理裂隙較發育,巖質較硬。

圖2

圖2 工程地質剖面圖

3 成因機制

經勘察、本段凍融泥流表層為軟塑-可塑狀粉質粘土,下部為強-中風化基巖。上部軟塑土體在反復強凍脹和消融作用下沿坡向有蠕動現象,其滑動面較淺,流速緩慢,在表層形成大量裂縫,如局部遇阻,便形成臺階狀泥流堆積體(鼓丘)。

該凍融泥流成因機制主要為滲流與凍融雙重作用下形成：

滲流作用：地表水入滲改變坡體內部靜水壓力,降低滑面有效應力,使得抗滑力減弱；溝谷流水及飽和、過飽和土體又起到潤滑滑道的作用。

凍融作用：凍結期抬高地下水位產生凍結滯留水體,加速斜坡深部坡面變形；融化期表層局部形成高含水量區,使得土體喪失強度；同時凍融交替作用的凍脹融沉引起垂向上草皮層與下部土層分裂,造成草皮層斷裂。

滲流作用是發生破壞的內在因素,季節性凍土的雙向凍融作用是發生破壞的外動力條件[2]。

4 結論

本次通過地質調查、鉆探、原位測試、室內試驗等手段查明了該凍融泥流類型、分布、成因機制等。主要結論有以下幾點：

4.1 凍融泥流主要分布于高寒的季節性凍土及多年凍土區的緩坡地帶,多形成于凍深范圍內,其滑動深度較淺,流速緩慢；

4.2 其形成與發育與地質條件、降水、凍融循環有關,一旦坡度變緩、土層變薄或土體失去水分,運動即行停止。當坡斜表面水分分布均勻時,土層整體運動,形成大片較連續的泥流階地；當水分不均勻時,土層分裂運動。

4.3 隨著全球氣候變暖,青藏高原上受氣候作用影響形成的非傳統地質災害呈現出增加趨勢[3],對公路、房屋等建筑工程可能造成一定破壞。建議做好相應的處治措施。