三峡建设对库区地质环境及地质灾害发育的影响综述

    黄婧婷

    摘要：三峡工程地质勘察工作涉及面广，任务重，难度大，整个地质勘探工作经过半个世纪，历经多个阶段，引起无数中外地学工作者的参与和关注。本文全面扼要地介绍了三峡工程建设中存在的主要地质问题以及相关地质研究工作，认为三峡工程地质勘查研究工作不仅在研究深度上是空前的，而且其权威性也非常值得肯定。对于库区多发的崩塌、滑坡、水库诱发地震等现象进行了分析，并认为三峡库区目前处于地质灾害的活跃期，三峡大坝的建设使库区的灾害集中爆发，一定程度上减少了灾害的破坏程度。这种减灾的作用恰恰需要体现在让潜在的崩滑体集中释放。通过采用一定的灾害防治措施能够使地质灾害的损伤程度降低。

    关键词：三峡库区；地质灾害；水库诱发地震

    1 三峡工程建设可行性研究回顾

    1.1 长江三峡工程地质勘察研究工作的广泛性、科学性和权威性

    三峡工程的勘察试验和研究工作，从一开始就是长办和全国许多部门的地学工作者共同进行和完成的。来自全国的地质、地理、地震等有关专业的钧多个部门、上百位的专家学者及数以千计的科技工作者不间断地进行了30多年的调查研究。

    开展研究工作的部门以及专家学者，或独立或合作地对相关地址条件进行了较长时间跨度和多角度的全面研究。虽然研究工作可能相互独立，但最终所得出的结论在大的方面是一致或基本一致的[4- 6]。也没有明确的意见认为三峡工程在地质条件上是不可行的或者有十分困难进行处理的地质缺陷。

    总的结论认为：“三峡工程地质地震工作的研究程度高，资料丰富，无论广度和深度，均可满足宏观决策的需要。从总体上综合评价，三峡工程的地质地震条件是好的，适宜兴建巨型水利水电工程。”

    1.2 三峡工程地区属弱震构造环境

    到目前为止，经过在三峡大坝选址区进行深部地球物理探测，遥感图象解译和详尽的地面调查，还没有发现这一地区（大坝、水库及其毗邻地区）存在着可能引起强烈地震的深大断裂或其它异常的地质背景。在中国地震烈度区划及震中分布图上，中国的几个主要地震活动区（带）都离三峡地区有一定距离。

    1.3 三峡工程产生强水库诱发地震的可能性不大

    三峡地区在本世纪20年代开始进行基础地质研究，40年代始进行专门性的三峡工程地质研究。先后有来自全国的地质、地理、地震等专业40余个部门，上百位专家学者，数以千计的科技工作者参加，采用多学科、多种先进技术方法对三峡工程的地质地震进行了研究。国家科委先后组织过两次全国规模的三峡工程重大地质地震间题的科研攻关，一致认为三峡工程地质条件是可行的。三峡工程是一个难得的地震活动相对较弱的弱震区。在最不利的条件下，三峡工程坝址可能出现的地震烈度不到Ⅶ度。三峡工程产生强水库诱发地震的可能性不大，水库区的滑波不会影响工程的建设，三峡工程坝址公认是一个难得的好坝址。

    2 三峡工程对三峡库区地质环境的影响

    2.1 蓄水后的地质灾害事件

    一是库岸边坡岩体或岩块的崩落、滑移。三峡库区库水位常年处于145m- 175m之间，库岸水位的周期性升降使得库岸边坡长期处于水的渗透及侵蚀作用之下，而“浸泡-风干”的周期性循环作用又比单纯泡水或暴晒对岩石造成更大的损伤作用，使得完整边坡岩土体不断产生裂缝，而已有裂缝不断变深、变宽，部分岩体在干湿作用下逐渐被风化、软化、崩解；同时，在库水减少过程中，卸荷作用会使边坡岩体产生回弹效应，从而形成卸荷裂隙带，进一步加深了库岸边坡内的裂隙。部分裂隙贯通，同时伴随着已经存在的软弱结构面，则可能造成滑坡等地质灾害现象。

    二是古滑坡或倒石堆的错落和滑移。随着库水位的上升，古滑坡的地下水的水位也随之上升，水位的上升使得地下水对古滑坡的浮托作用增加，同时滑坡的抗滑力降低。再者，由于地下水和库水的长期浸泡，滑带土被软化、泥化，滑带也由非饱和状态变为饱和状态，基质吸力丧失，抗剪强度大大降低，库水位骤然下降产生的超孔隙水压力又增加了滑坡的重量，在一系列作用下，使得已有滑坡更容易发生错落和滑移。

    2.2 库区地质灾害影响因素

    （1）塌岸直接影响着库岸边坡形态，该库岸边坡区域地形越发陡峭，则客流切割作用越强烈，也越容易产生塌岸。相对二样，陡坡型土质岸坡最易发生塌岸，上陡下缓型岸坡其次，缓坡型土质岸坡最不易发生塌岸。同时，若岸坡上植被完好，岸坡物质紧密，裂隙发育较少，则岸坡稳定性越好；相反，岸坡物质松散，岩体裂隙发育较多，则岸坡更易发生塌岸和库岸再造。一般条件下，相对于岩质边坡，土质边坡更易发生塌岸和库岸再造；

    （2）地质条件是影响水库库岸再造和引起塌岸的一个重要原因。三峡库区塌岸主要分布于土质岸坡侏罗系红色岩层为主的红层岸坡和岩土混合岸坡中。同时，在三峡库区进行145m- 175m试验性蓄水时，沙土质岸坡的边坡活动较为强烈，塌岸现象发生较多。

    （3）在三峡库区蓄水过程中，库区蓄水水深也是影响库岸边坡活动的一大影响因素；部分水域地势浅，在三峡库区蓄水阶段，蓄水水深增加较多，在这一部分区域，往往塌岸崩滑体变形较多，在其它蓄水水深增加较少的地方，则塌岸崩滑发生的较少。

    （4）水库蓄水及泄洪作用也是滑坡的一大诱因。库岸边坡在蓄水水位线以下时，边坡土壤当中的孔隙水压力较大，而泄水时库区水位线会在较短的时间内有一个较大的降低，然而土壤中的孔隙水压力来不及变化，且邊坡外部的静水压力则突然丧失，从而造成土体内外压力的不平衡，这种不平衡则常常导致边坡的失稳和滑坡的发生。

    （5）对于边坡本身就具备产生滑坡的水文和地质条件的库岸边坡，降雨也会成为滑坡的诱因之一。此种类型的边坡，其坡体内部一般具有软弱滑移带，在强烈连续降雨条件的刺激下，雨水不断进入边坡土壤当中，使得土壤的孔隙水压力增大，从而导致滑坡。

    2.3 三峡水库对地质灾害影响的综合分析

    三峡库区整体上来说地质环境相对稳定，且远离几大地震带，且经过大量勘察研究表明，水库诱发地震的可能性不大。针对三峡库区可能存在的地质灾害类型主要为滑坡、塌岸、古滑坡错落或滑移等。引起这些地质灾害的原因有滑坡本身的不稳定因素，也有水库蓄水、泄洪对滑坡造成的冲蚀、卸荷等作用。而决定库岸边坡是否稳定，则需要考虑到岸坡植被覆盖情况、岸坡土质紧密程度、裂隙发育情况以及库区蓄水水深以及降雨等一系列原因。

    3 防治措施

    科学的监测和分析手段是制定合理减灾措施的前提，为了减少由库岸消落带地质灾害所造成的危害，可以在长江三峡水库库岸消落带采取如下一系列措施：

    （1）建立有效的排水系统。水在整个三峡库区边坡地质灾害发生的最大诱因，雨水以及库水位的涨落都会导致滑坡的发生或者库岸的塌岸，水对边坡的侵蚀以及孔隙水压力的变化作用不可忽视，因此，建立有效完善的排水系统工程是非常有必要的。这具体又包括排除地表水、地下水及截断地下水的工程等。我们可以采用在坡面上设置排水孔和排水沟等措施，这些措施一方面可以有效排除地下水，减小土壤孔隙水压力，另一方面可以防止库水位骤降对岸坡造成的破坏。

    （2）采取固坡抗滑措施。滑坡简略上可以分为滑体、滑带、滑床三个部分，一般滑带为软弱夹层或裂隙带，滑体为滑坡滑动的整体，滑床则为相对稳固的边坡基体部分。滑坡之所以会滑动，则是因为滑体和滑床之间产生的软弱结构面或裂隙，其提供的抗滑力不足以抵抗滑体本身由于自重等原因产生的下滑力，当下滑力大于抗滑力，滑体则向下滑动，产生滑坡等地质灾害。因此，有效提高边坡抗滑力是很有必要的。工程中常用的抗滑措施有抗滑锚桩、抗滑板桩和抗滑挡土墙等。抗滑桩的原理为通过锚杆或锚索穿透整个滑体固定在滑床上，从而使得滑体与滑床为一个整体，有效增加边坡抗滑力。挡土墙一般为在坡体表面建立墙式立面，从而通过墙体支撑住滑体，有效防止滑体发生滑移。

    （3）增加植被覆盖。众所周知，植物根系的固结作用可以使砂石及土壤较松散的山体有效固结，从而提高山体的稳定性，对于库岸边坡也是如此。有效利用植物根系的固结作用可以提高边坡的稳定性，防止地质灾害的发生。但是，由于库水位的升降作用，库岸边坡长期处于“浸泡-风干”的干湿循环状态当中，并不是单纯的水生生态系统或者陆生生态系统，且库区的地质灾害又进一步恶化了相关的生态环境，因此，在该区域进行生物植被的繁殖具有一定的难度。考虑到实际情况，已经有较多专家及学者提供了一些有效的生物繁殖措施。目前比较有效的做法为在库水位170m以上种植杨树、柳树等生命力较强、易生长且能够短时间承受水淹的树种，而在库水位170m以下种植灌草类如香根草等生长快、适应强、根系发达的一年生草本植物。

    （4）防止波浪侵蚀。风浪或船型波浪往往携卷着巨大的能量，库岸边坡有一部分区域属于易受波浪侵蚀的高频地段，波浪对这一部分边坡的侵蚀作用不容忽视。采用护岸及护坡工程一方面能有效增强库岸的稳定性，另一方面又能有效防止波浪的侵袭。现在常用的护坡方法有干砌片石、浆砌片石和预制板或混凝土等。

    4 结论

    （1）三峡库区在三峡工程正式投入建设之前，大量的地质勘查研究显示三峡坝区是一个难得的好坝址。三峡工程地质勘察工作涉及面广，任务重，难度大，整个地质勘探工作经过半个世纪，历经多个阶段，引起无数中外地学工作者的参与和关注，其参与人数与勘测规模都是空前的，在此基础上做出的研究结论也具有相当的权威性。

    （2）三峡工程在进行试验性蓄水期间，在部分库区段产生了较强的灾害体演变现象，这事新建水库初期蓄水会产生库岸再造等现象的通常规律，属正常情况。三峡大坝的建设的确使库区地质灾害有一定程度的增加，但大坝的活动性具有活跃期、强烈期、衰减期及准稳定期四个阶段，目前属于活跃期。

    （3）大坝的建设使库区的灾害集中爆发，一定程度上减少了灾害的破坏程度。科学进行的水电建设能够减轻滑坡、崩岸等地质灾害。其中，在三峡大坝建成后进行试验性蓄水初期，部分库水段产生了较强的灾害体演变现象，这正是促使潜在的崩滑体集中释放，而这种集中释放从一定程度上避免了后期地质灾害的大爆发。在进行试验性蓄水阶段，三峡库区各项监控密级且完善，应急措施准备完善且充分，因此，部分地质灾害的提前释放反而是对地质环境的一种缓解作用，可有效避免在后期發生较大地质灾害。

    （4）三峡工程是一个难得的地震活动相对较弱的弱震区。地震基本烈度为Ⅵ度。在最不利的条件下，三峡工程坝址可能出现的地震烈度不到Ⅶ度。

    参考文献

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