岩石力学与工程科普—消落带水-岩作用及对岸坡的影响

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 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8 卡门子湾滑坡

参考文献：

[1] 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.

[2] 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.

[3] 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.

[4] 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.

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