河流对滑坡进程的影响初探

我国的青藏高原地质条件复杂,滑坡高发。区内大江大河发育,对滑坡的发展进程具有明显的影响。而随着川藏高速公路、川藏铁路的动工建设,研究区内河流对滑坡的发展进程对保障工程建设具有重要的意义。在此,笔者依据十多年来在当地工作的调查和资料收集,对河流与滑坡的进程关系作一个简单的探讨。
动态流动的河流对滑坡的作用主要体现在斜坡应力状态的变化和对滑坡物理力学的改变。即河流对坡体的侵蚀和磨蚀的动力作用,河水位变化时对坡体的浮托作用、饱和作用、潜蚀作用、水压力作用和水对岩土体软化作用与增重作用。
一般情况下,河流的磨蚀作用是易于调查和易于采用岸坡防护工程进行处治的。河流对坡体的侵蚀作用可通过河流河床的变化与滑坡变形之间在时间上的变化进行揭示。
河流的滑坡的影响往往是“潜移默化”和“弱者道之动”形式的缓慢进行,使滑坡的变形与河流之间关系显得没有那么的“直接”,却为将来滑坡的变形发展奠定的基础。如有些滑坡在河流下切、冲刷后并没有发生变形,但这种河流的切割却造成滑坡的稳定性大幅下降,甚至达到极限平衡状态,这是非常有利于滑坡在将来发生变形的,河流成为滑坡形成与活跃的一个基本因素。尤其是往往在河流影响区附近多为滑坡的抗滑段,河流造成的抗滑能力的些许降低,就可能造成滑坡趋于活跃。换句话说,河流影响段抗滑段的适当加固,就可有效提高滑坡的稳定度。
由于滑坡的剪出口多位于河床附近,滑坡的发生往往造成坡脚发生隆起而增大了滑坡的抗滑力,因此,往往导致很多滑坡摁下“暂停键”,但这时的滑坡是处于极限平衡状态的。随着河流对新增堆积物的冲刷,水下河床逐渐向原地貌发生过渡时,滑坡的平衡就会再次打破,新的滑坡也就产生了。如成昆铁路的八渡滑坡伸入南盘江达80m,强烈压缩了河流空间,造成河流在此形成了强烈的局部冲刷,最终在洪水期间与其它因素相结合而发生了大规模滑动。
岸坡段滑坡的发生是一系列因素综合作用的结果,但需要说明的是如降雨、水位的急剧变化对滑坡的影响是重复的,在没有引发滑坡变形的情况下,反算滑面参数时应取降雨工况或洪水位工况进行。这类影响因素是易于察觉,也往往被人们所高估,但对河流冲刷造成滑坡平衡破坏的作用却相对是低估的,这是在滑坡成因与机理分析,以及工程治理中所需要重视的。
河流的冲刷作用受水流速度和河床岩土体性质的影响,也受到所携带颗粒物性质的影响。在高山峡谷区水流急速,所携带的颗粒撞击加剧了岸坡的稳定性降低速率。如在笔者在十多年的川藏公路等高山峡谷区建设中发现,洪水过后极易造成河岸防护工程被撞击损坏,导致河岸坍塌和滑坡复活。而在河流断面较为宽广的地段,虽然可能水流速度大于临界冲刷速度,但由于河流中的饱和颗粒物沉积形成淤积,也可能不会造成岸坡的冲刷也就有利于滑坡的稳定。尤其是河流凹岸,随着大量大颗粒固体物质的沉积,对滑坡起到一定的反压作用,从而有利于滑坡的稳定。
图1 高山峡谷区强烈的河流冲刷
图2 局部凹岸的淤积
有些滑坡在河流洪水或库水位下降时常常发生一定的变形,这是水位的下降往往造成水力梯度增大所致。尤其是对于刚刚建成蓄水的水库,一方面水位的上升可以减小水力梯度和地下水压力而有利于滑坡的稳定,另一方面水位的上升浸泡滑体、增加浮托力,坡体地下水位上升而不利于滑坡稳定。但总的来说,新建水库会恶化滑坡的稳定性,即库水位的变化极易造成库岸再造,从而可能加速滑坡的发展进程和产生新滑坡。这就要求在水库蓄水前需对滑坡进行合理的稳定性评估,评价蓄水前后的坡体稳定性,必要时应采用合理的护岸工程、支挡工程等进行滑坡的预加固。
图3 水库蓄水造成的库岸再造滑坡密集发育
其次,在水库的上游区域,往往随着河流进入水库的断面增大而降低流速,河床淤积而使侵蚀作用降低甚至停止,这是有利于滑坡稳定的,但波浪的冲击与磨蚀却得到了发展。在水库的中游区域具有过渡特征,离开回水区越近与正常河流的差异就越小。在水库的下游区域,随着水库水位的调节比较剧烈,往往会导致潜蚀作用发展,这是不利于滑坡稳定性的。
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