科普消落帶水-巖作用及對岸坡的影響

1、庫岸邊坡消落帶

水庫蓄水運行后，按照運行調(diào)度計劃，庫水位常年在正常蓄水位與防洪限制水位之間或緩慢或快速的升降，兩岸邊坡水陸銜接地帶巖土體周期性地淹沒和出露，形成干濕交替的區(qū)域，一般稱為庫岸邊坡消落帶，也稱庫水變幅帶。消落帶庫水位周期性的升降變化，對生態(tài)環(huán)境、水土保持、庫岸變形穩(wěn)定等影響顯著。

典型的，三峽工程建成蓄水后，按照“冬蓄夏洪”調(diào)度計劃，庫水位常年在175m正常蓄水位與145m防洪限制水位之間周期性升降變化，形成了30m高的消落帶，影響范圍包括湖北省4個縣和重慶市16個縣(區(qū))，干支流庫岸總長度達5300km以上。

圖1 三峽庫區(qū)蓄水進程

圖2 三峽庫區(qū)蓄水影響范圍

圖3 三峽庫區(qū)典型消落帶

2、庫岸邊坡消落帶水-巖作用

水庫蓄水運行，庫水環(huán)境的劇烈變化使消落帶成為地表水和地下水極為活躍的區(qū)域，消落帶巖體處于壓力浸泡（庫水位上升、水壓力增大，庫水位下降、水壓力降低）-風干（庫水位降低后，消落帶巖體自然風干）循環(huán)的復(fù)水-巖作用下，消落帶巖體逐漸出現(xiàn)明顯的損傷劣化跡象。

圖4 消落帶巖體水-巖作用損傷劣化示意圖

三峽庫區(qū)巖質(zhì)岸坡中，碳酸鹽巖、碎屑巖地層的消落帶巖體水-巖作用損傷劣化明顯，宏觀和微細觀節(jié)理裂隙逐漸發(fā)育，其中，碳酸鹽巖類消落帶巖體損傷劣化主要表現(xiàn)為溶蝕(潛蝕)、裂紋顯化擴展、侵蝕等；碎屑巖類主要表現(xiàn)為松動(剝落)、沖蝕、塊裂崩解、軟硬互層相間侵蝕等。

侵蝕、溶蝕 裂紋顯化擴展

圖5 型的碳酸鹽巖岸坡消落帶巖體劣化

松動

剝落

侵蝕

崩解

圖6 典型的碎屑巖岸坡消落帶巖體劣化

3、消落帶水-巖作用對庫岸邊坡變形穩(wěn)定的影響

水-巖作用加劇了消落帶巖體的損傷劣化進程，使前期穩(wěn)定的岸坡向不穩(wěn)定方向發(fā)展，進而甚至引發(fā)了崩塌、滑坡等地質(zhì)災(zāi)害。如龔家方2#崩滑體于2008年11月23日發(fā)生崩滑，體積38萬方，涌浪高達13 m，2009年5月18日，再次發(fā)生崩塌，體積約1.5萬方；2019年12月10日發(fā)生的卡門子灣滑坡，體積53萬方，堵塞泄灘河，交通中斷，影響約1.23萬人出行，供水管道及380伏高壓線中斷，柑橘園損毀，直接經(jīng)濟損失約580萬元。

圖7 龔家方2#崩滑體（圖源：網(wǎng)絡(luò)）

圖8 卡門子灣滑坡（圖源：網(wǎng)絡(luò)）

部分資料來源于以下文獻：

王思敬,馬鳳山,杜永廉.水庫地區(qū)的水巖作用及其地質(zhì)環(huán)境影響[J].工程地質(zhì)學(xué)報,1996,4(03):1-9.

劉新榮,傅晏,王永新,等.(庫)水-巖相互作用下砂巖抗剪強度劣化規(guī)律的試驗研究[J].巖土工程學(xué)報,2008,30(09):1298-1302.

鄧華鋒. 庫水變幅帶水—巖作用機理和作用效應(yīng)研究[D]. 武漢大學(xué), 2010.

黃波林,殷躍平,張枝華,王健,秦臻,閆國強.三峽工程庫區(qū)巖溶岸坡消落帶巖體劣化特征研究[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報,2019,38(09):1786-1796.

（由鄧華鋒，李建林，王孔偉，許曉亮，駱祚森供稿，文中部分圖片來自互聯(lián)網(wǎng)，如有侵權(quán)，請聯(lián)系刪除）