1、库岸边坡消落带

水库蓄水运行后,按照运行调度计划,库水位常年在正常蓄水位与防洪限制水位之间或缓慢或快速的升降,两岸边坡水陆衔接地带岩土体周期性地淹没和出露,形成干湿交替的区域,一般称为库岸边坡消落带,也称库水变幅带。消落带库水位周期性的升降变化,对生态环境、水土保持、库岸变形稳定等影响显著。

典型的,三峡工程建成蓄水后,按照“冬蓄夏洪”调度计划,库水位常年在175m正常蓄水位与145m防洪限制水位之间周期性升降变化,形成了30m高的消落带,影响范围包括湖北省4个县和重庆市16个县(区),干支流库岸总长度达5300km以上。

图1 三峡库区蓄水进程

图2 三峡库区蓄水影响范围

图3 三峡库区典型消落带

2、库岸边坡消落带水-岩作用

水库蓄水运行,库水环境的剧烈变化使消落带成为地表水和地下水极为活跃的区域,消落带岩体处于压力浸泡(库水位上升、水压力增大,库水位下降、水压力降低)-风干(库水位降低后,消落带岩体自然风干)循环的复水-岩作用下,消落带岩体逐渐出现明显的损伤劣化迹象。

图4 消落带岩体水-岩作用损伤劣化示意图

三峡库区岩质岸坡中,碳酸盐岩、碎屑岩地层的消落带岩体水-岩作用损伤劣化明显,宏观和微细观节理裂隙逐渐发育,其中,碳酸盐岩类消落带岩体损伤劣化主要表现为溶蚀(潜蚀)、裂纹显化扩展、侵蚀等;碎屑岩类主要表现为松动(剥落)、冲蚀、块裂崩解、软硬互层相间侵蚀等。

侵蚀、溶蚀 裂纹显化扩展

图5 型的碳酸盐岩岸坡消落带岩体劣化

松动

剥落

侵蚀

崩解

图6 典型的碎屑岩岸坡消落带岩体劣化

3、消落带水-岩作用对库岸边坡变形稳定的影响

水-岩作用加剧了消落带岩体的损伤劣化进程,使前期稳定的岸坡向不稳定方向发展,进而甚至引发了崩塌、滑坡等地质灾害。如龚家方2#崩滑体于2008年11月23日发生崩滑,体积38万方,涌浪高达13 m,2009年5月18日,再次发生崩塌,体积约1.5万方;2019年12月10日发生的卡门子湾滑坡,体积53万方,堵塞泄滩河,交通中断,影响约1.23万人出行,供水管道及380伏高压线中断,柑橘园损毁,直接经济损失约580万元。

图7 龚家方2#崩滑体(图源:网络)

图8 卡门子湾滑坡(图源:网络)

部分资料来源于以下文献:

王思敬,马凤山,杜永廉.水库地区的水岩作用及其地质环境影响[J].工程地质学报,1996,4(03):1-9.

刘新荣,傅晏,王永新,等.(库)水-岩相互作用下砂岩抗剪强度劣化规律的试验研究[J].岩土工程学报,2008,30(09):1298-1302.

邓华锋. 库水变幅带水—岩作用机理和作用效应研究[D]. 武汉大学, 2010.

黄波林,殷跃平,张枝华,王健,秦臻,闫国强.三峡工程库区岩溶岸坡消落带岩体劣化特征研究[J].岩石力学与工程学报,2019,38(09):1786-1796.

(由邓华锋,李建林,王孔伟,许晓亮,骆祚森供稿,文中部分图片来自互联网,如有侵权,请联系删除)

来源: 科普岩石力学与工程