摘要
藏东地区川藏交通廊道冻错曲流域崩塌灾害多发,是经济活动中的重要地质安全风险源。通过野外调查,总结了研究区域内崩塌的分布规律和发育特征,分析了崩塌-碎屑流灾害链的形成机制和演化模式。结果表明:冻错曲流域崩塌在空间上沿河流和断层两侧呈条状分布,在较软-较坚硬岩层中集中分布,崩塌的垂向分布主要受凸状折线型坡面形态和高程共同控制;斜坡结构的差异导致了崩塌的不同发育特征,形成了弯曲倾倒式、拉裂滑移式和复合式3类崩塌失稳模式。流域内崩塌具有高位启动和远程运动致灾的特点,规模受崩源区的高程、高差及坡度影响显著,堆积体的粒径及运动距离与岩性关系密切。研究区崩塌灾害具有典型的崩塌-碎屑流-堵江的链式演进模式,其灾变和链生过程主要受冻融和地形等因素控制,其中巨型崩塌-碎屑流灾害链主要由地震触发。研究结果可为区内人类工程活动中的崩塌灾害风险防控提供参考。
“地质灾害调查评价与监测预警专题”编者按:开展地质灾害调查评价与监测预警,更好支撑服务国家重大工程建设和防灾减灾,钻探技术在其中发挥着重要作用。为此,中国地质科学院探矿工艺研究所与编辑部联合组织了“地质灾害调查评价与监测预警专题”,由罗宏保高级工程师担任客座编辑。本专题遴选10篇论文发表,内容涵盖崩塌、滑坡、地面沉降等多种地质灾害的调查评价、监测预警、防治建议等,既有理论研究,也有具体的工程实践。
冻错曲流域属川藏交通廊道怒江大桥至伯舒拉岭隧道段,地处藏东南怒江峡谷西侧,强烈的构造隆升作用和冰川活动塑造了流域山高坡陡、沟谷深切的地貌格
前人针对藏东南区域频发的崩塌地质灾害已开展了系列研究,在崩塌的发育特征、触发因素和运动模式等方面取得了共
然而针对冻错曲流域的地质灾害研究多集中于区内第四纪堆积体特
冻错曲地处三江并流区北段,地貌格局总体为高山峡谷和冰川作用形成的U型谷,地形上呈现“上游狭窄下游宽缓”的特征(见

图 1 冻错曲流域概况
Fig.1 Overview of the Dongcuoqu Basin

图2 冻错曲沟床纵剖面工程地质简图
Fig.2 Engineering geological section map of Dongcuoqu gully
区内大面积出露第四系至侏罗系地层,主要由砾岩、砂岩、灰岩、板岩、花岗岩和第四系松散堆积物组成;按照岩体工程性质可将流域内岩组分为4类,分别为松散-稍密堆积物岩组、较软-较坚硬板岩岩组、较坚硬厚层状砾岩岩组和坚硬块状岩浆岩岩组。受印度洋板块向北持续俯冲作用,区内新构造运动活跃,发育巴曲-东村断裂、信本断裂、察达-巴曲断裂等多条断
区内人类工程活动体现在建房、筑路过程中对边坡的开挖与填埋,以及不合理耕种、放牧对固坡植被的破坏,降低了原始坡体的稳定性;随着交通廊道的规划建设,流域内大规模的工程活动将日渐频繁,岩土体的工程扰动也将显著增加。活跃的地质构造、陡峻的地形、高寒的气候环境和不断加剧的人类工程活动,都会导致岩土体灾变过程。
冻错曲流域内共发育崩塌灾害47处,全部为大中型灾害,其中规模>50×1
类型分类 | 发育类型 | 数量/处 | 比例/% | |
---|---|---|---|---|
崩塌规模/(1 | 大型(10~100) | 32 | 68.09 | |
中型(1~10) | 15 | 31.91 | ||
高差/m | >1400 | 4 | 8.51 | |
800~1400 | 18 | 38.30 | ||
500~800 | 21 | 44.68 | ||
<500 | 4 | 8.51 | ||
坡度/(°) | >45° | 5 | 10.63 | |
35°~45° | 23 | 48.94 | ||
25°~35° | 13 | 27.66 | ||
<25° | 6 | 12.77 | ||
出露地层 | 来姑组板岩、灰岩、变质砂岩(C2P1l) | 32 | 68.09 | |
砾岩(E2z) | 2 | 4.26 | ||
白垩纪二长花岗岩(ηγJ) | 13 | 27.66 | ||
岩体结构 | 层状结构 | 顺向坡 | 6 | 12.77 |
逆向坡 | 17 | 36.17 | ||
横向坡 | 3 | 6.38 | ||
碎裂-块状结构 | 21 | 44.68 |
受冰川活动及河流下切作用,冻错曲两岸斜坡形态呈现上缓下陡的二元结构(参见

图 3 崩塌沿斜坡高差、坡度分布规律
Fig.3 Distribution pattern of collapse along the slope height and gradient
受多次逆冲断层挤压作用,流域内岩体结构较破碎,在降雨入渗作用下,加剧了岩体风化破裂,因此区内崩塌灾害空间分布具有一定的断层距离效应(见

图 4 崩塌距离断层分布规律
Fig.4 Distribution pattern of distance of the collapse from the fault
相比于断层,岩性与崩塌发育程度的关系更为密切。冻错曲流域以板岩、砾岩、灰岩等为代表的地层受构造活动及风化剥蚀作用影响显著,岩体发育较高密度的节理裂隙,成为流域内典型的崩塌易发地层(参见
按照流域内出露岩体的结构可将斜坡分为碎裂-块状结构斜坡和层状结构斜坡,层状结构斜坡又可细分为顺向坡、横向坡、和逆向坡(见

图 5 崩塌沿斜坡结构分布规律
Fig.5 Distribution pattern of collapse along the slope structure
受凸起折线型斜坡形态影响,岩体在自重弯矩作用下,于前缘开始向临空方向作悬臂梁弯曲,并逐渐向坡内发展。弯曲的岩层之间互相错动并伴有拉裂,岩层后缘出现拉裂缝,形成平行于走向的反坡台阶和沟槽;弯曲剧烈部位往往产生横切折断现象,造成岩体沿破裂面失稳,从而形成弯曲倾倒式崩塌(见

图 6 不同结构斜坡中崩塌失稳模式
Fig.6 Patterns of collapse destabilization
in different slope structures
根据崩塌发育特征,可将流域崩塌规模划分3个不同的等级,其中体积<20×1

图 7 崩塌规模影响因素
Fig.7 Factors influencing collapse size
崩塌粒径特征不仅控制落石对工程结构的破坏方式,也影响高位崩塌的物质输移特

图 8 崩塌最大粒径与岩性关系
Fig.8 Relationship between collapse particle size and rock properties
崩塌体的水平崩落距离能够较好的反映出其运动特征,亦可用于判别崩塌危险性。冻错曲流域的崩塌崩落距离与地层岩性有一定关系,板岩、灰岩地层和砾岩地层崩落距离较为离散,崩落距离为123~3008 m,花岗岩中发育崩塌崩落距离较为集中,崩落距离为992~1721 m。由遥感解译和现场调查获取崩塌运动距离计算因子与崩塌块石最远运动平距,统计后崩塌运动平距与高差有较好线性正相关关系(见

图 9 崩塌水平落距与高差关系
Fig.9 Correlation of horizontal fall distance with height difference of the collapse

图 10 崩塌水平落距相关性
Fig.10 Correlation of horizontal fall distance of the collapse
研究区的崩塌距离坡脚相对高差多在400 m以上,且发育崩塌的斜坡多同时发育冲沟,因此危岩崩落后,沿着物质输移通道形成碎屑流,最终堆积于坡脚,形成典型崩塌堆积体(见

图 11 典型崩塌灾害平面分布
Fig.11 Horrizontal distribution of the typical collapse hazards
冻错曲流域崩塌主要受断裂对冲、地震活动及冰川活动作用,其形成机制可分为冻融作用主控的表层剥落式崩塌、深大节理控制的块体坠落式崩塌和极端工况下的高速远程崩塌。
崩塌灾害具有明显的链式演进特征,高陡和凸起折线型的斜坡形态为块体的运移、解体提供了有利条件。岩体崩落后沿坡面运动时易碰撞解体形成碎屑,碎屑物质受高陡地形影响呈现出极高的运动速度和超远的运动距离。从其形成到致灾过程主要包括3个不同阶段:高海拔脆性岩体受内外动力作用从高位失稳、崩塌体沿高陡坡体运动过程中不断碎屑化、碎屑流形成大规模堆积体堵江或在降雨及冰雪融水等地表径流作用下形成泥石流堵江(见

图 12 崩塌-碎屑流灾害链演进模式示意
Fig.12 Diagram of the collapse-debris flow disaster mode
冻错曲流域崩塌-碎屑流灾害链的形成过程主要受高海拔地区冻融风化作用和地形地貌特征所控制,而区内强烈的地震活动为大型灾害链的重要触发因子。
流域地处念青唐古拉山北侧藏东地区,紧邻印度洋,山系对气流的引导作用形成水汽大通道,区域降水等值线形成了一个向高原内部深入的舌状多雨带,使冰川发育具有十分充沛的降水补给,孕育了大量的海洋型冰
青藏高原地区的高位远程滑坡、崩塌-碎屑流多与地震等外部触发条件密切相
研究区位于青藏高原喜马拉雅东构造结北侧构造活动强烈区域,地壳隆升显
本文基于冻错曲流域地质灾害精细化调查研究,对区内崩塌发育特征及链式成灾模式进行了讨论,主要结论如下:
(1)冻错曲流域崩塌在空间上沿河流和断层两侧呈条状分布,在较软-较坚硬岩层中集中分布,崩塌的垂向分布主要受凸状折线型坡面形态和高程共同控制。流域内共发育崩塌灾害47处,以大中型岩质崩塌为主,主要分布于高程4000~5000 m之间的冻融频繁交替区,高差集中于500~1400 m,最大高差达1500 m。
(2)斜坡结构的差异导致了崩塌的不同发育特征,形成了弯曲倾倒式、拉裂滑移式和复合式3类崩塌失稳模式;区域内崩塌具有高位启动和远程运动致灾的特点,规模受崩源区的高程、高差及坡度影响显著,堆积体的粒径及运动距离与岩性关系密切。
(3)区内崩塌成灾机制分为冻融作用主控的表层剥落式崩塌、深大节理控制的块体坠落式崩塌和极端工况下的高速远程崩塌3类;按照流域内崩塌体运动形式和堆积体特征可得流域内崩塌-碎屑流是长期演化过程中崩塌持续作用的结果。
(4)区内崩塌灾害具有典型的崩塌-碎屑流-堵江的链式成灾模式,其灾变过程受冻融循环和卸荷作用的控制,链式演进过程主要受高陡地形因素的影响,而地震是巨型崩塌-碎屑流灾害链的重要启动源。
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