簡介
“102塌方羣”的形成經歷了一個較長時期的發育,歷史上也曾發生過大規模的滑動。20世紀50年代修築川藏公路時,已經發現這段斜坡有明顯的變形跡象。1986年,該地區降雨特別豐富,引起整個斜坡的蠕滑變形。1991年06月16日,在各種綜合因素的作用下,此段公路路基急劇下沉2m,17日又繼續下沉1m,18日路基邊坡局部開始坍塌,至06月20日14:00時左右,整段邊坡失去平衡,突然快速下滑,大量物質滑入河中,滑體前緣直衝帕隆藏布江對岸,形成北岸高南岸低的堵塞大壩,北岸堵塞高度達50m,南岸高度為10m左右,堵塞大壩平均高20m,河流堵斷40min,堵河回水3km,由此形成了世界第三、亞洲第一,亞洲最難整治的,有“死亡路段”之稱的“102塌方羣”。
自此以後,這裏就變成了川藏線上最危險的地方之一。一到雨季,這條接近4km的路段,就經常被沖毀,滑坡表面的坡面土石流、小崩塌、滾石、流沙頻頻發生,嚴重時平均每隔3分鐘就發生一次,造成車毀人亡的事故不斷,僅1988年~2006年間就共翻車50多台,70餘人死亡。
一、滑坡形成條件
地貌特徵
“102塌方羣”滑坡地段屬典型的深切峽谷地形,兩岸谷坡高陡,相對高差近2000m,平均坡度>34°。“102塌方羣”滑坡發生在帕隆藏布江右岸,海拔2450m高程處平台至河牀間的陡坡上,由老冰磧組成的平台與現代帕隆藏布江面有400m的高差,平均坡度達41°,遠大於鬆散物質的休止角,滑坡地段坡腳受河水沖刷強烈。
地層岩性
“102塌方羣”滑坡地段分布一套晚更新世古冰磧和繼後間冰期的一套沖洪積物。冰磧物出露於海拔2120~2350m之間的陡坡中、下部,底部不整合於通麥花崗片麻巖,組成物為粉細砂、中砂漂礫角礫碎石層,結構緊密,呈半膠結狀態,為本區的不透水層,厚度達256.4m;沖積物為本區地下水活動的主要空間,分布於海拔2340~2500m之間的平台一帶,為一套間冰期的中粗砂角礫碎石土層,總厚達182.6m。該地段還發育厚度不等的殘坡積物、沖洪積物、土壤層和局部的土石流沉積物,以及在這些第四紀鬆散沉積物基礎上發育起來的滑坡堆積物,最大厚度50m左右。
新構造與地層運動
“102塌方羣”區內新構造運動十分活躍,1980~1996年間,林芝、波密、然烏地區Ms=4.0~5.9級的中強地震有14次之多。1950年08月15日,察隅發生Ms=8.6級的特大地震,直接影響到波密、傾多和通麥一帶,嚴重破壞了102地段邊坡的穩定性,通過1968年04月拍攝的航片判斷,102地段已有明顯的滑坡活動跡象。1980~1996年間,發生在帕隆藏布流域內的中強地震(Ms=4.7~5.7),占近100年來帕隆藏布流域內中強地震總數的42.4%,處於明顯的活躍期之中。尤其1982年04月23日的5.3級地震,就發生在102滑坡羣N27°E方向上6.5km處,是102滑坡地段山坡和公路開始出現裂縫、沉陷滑動的觸發因素之一。
滑坡區氣候環境
“102塌方羣”地段位處西藏東南部雅魯藏布江大拐彎東北角,河谷屬亞熱帶北緣山地氣候,一年兩季,即05~10月的雨季和11月至次年04月的旱季。這裏年降水豐沛,根據波密縣氣象局1953~1996年資料計算,44年平均年降水達1086.1mm,其中,雨季降水平均占年降水量的70.4%,旱季降水占29.6%。滑坡區降水的特點是:雨日多,雨量一般較小;有暴雨,但出現頻率小;年降水量大,年際變化小;隨海拔高度增加,降水量明顯增大,降水垂直遞增率大。
“102塌方羣”地區年平均溫度高,1953~1996年的44年平均溫度達11.9℃,最高溫度出現在1953年,為13.2℃,最低溫度出現在1963年,為11.0℃,體現了亞熱帶北緣深切河谷的暖熱氣候。
水文地質條件
據“102塌方羣”地段附近帕隆藏布加馬其美水文觀測斷面資料,1953~1996年帕隆藏布44年平均流量是420.8m³/s。其中,07月流量最大,44年裏,07月平均流量是1288.2m³/s,最大是1988年,為1624.5m³/s,最小是1971年,為907.7m³/s。由於帕隆藏布洪水下切侵蝕河牀,邊岸高差加大,斜坡臨空面拉長,相對勢能增大,降低斜坡穩定性。
“102塌方羣”的形成及發展與地下水的作用密切相關。該滑坡在地貌上為凹形,滑坡左右兩側山體向前突出,後部為一平均寬350m的平台,再往後為斜坡與高山相接,這種圈椅狀的地形十分有利於地下水和地表水的匯集。102滑坡坡體上部,普遍分布有一套厚層的沖洪積碎石類砂土,滲透性好,而坡體下部為一套結構相對緊密的古冰磧物。從滑坡後壁地下水滲流特徵可以明顯看出,在2300~2335m高程有一個含水帶。通過對滑坡體上發育沖溝所匯集的地下水流量觀測,1996年11~12月期間,在無降水條件下,滑坡體東側沖溝流量平均為0.189L/s,西側沖溝流量平均為0.518L/s,流量較為穩定,表明滑坡後緣地下水補給穩定。滑坡區段邊坡的地下水,主要由降水與冰雪融水補給,雨季期間,大量降雨和冰雪融水,產生坡面徑流。
二、滑坡基本特徵
“102塌方羣”為一大型堆積層滑坡,滑坡體表面呈不規則的長方形,前緣寬420m,中部公路段寬350m,後部寬300m,斜長550m。滑坡前緣最低海拔2120m,後緣最高海拔2525m,相對高差達400m以上,堆積體表面平均坡度32°,平均厚度25m,滑坡體積約510×104m³。滑坡體表面呈階梯狀,發育多級平台。
“102塌方羣”自1991年大規模滑動後,在滑坡後壁海拔2330m一帶有多處泉點出露,加之該區降水豐沛,滑體物質結構鬆散,致使滑坡體表層地表水切割侵蝕十分強烈。現在滑坡表面發育有5條較大的沖溝,將滑坡體侵蝕切割得支離破碎。沖溝一般切割深度為5~15m,最大切割深度超過20m。在溝道兩側,特別是溝頭位置,發育有大量小型坍滑體。雨季,沖溝內時有小型坡面土石流發生,經常阻斷交通。
滑動面發育在巨厚的第四系鬆散堆積物內部,略成弧形,前部傾角15°~20°,後部滑面傾角30°~45°。據物探資料分析,滑面中上部有一較明顯的平台轉折部分,這可能是滑體分級滑動造成的。滑坡剪出口在海拔2147m附近,高出現代河牀40m左右。
三、滑坡發生機理
“102塌方羣”滑坡的發生是該地區自然環境綜合作用的結果,其發生的機理可概括為幾個方面:一是具備了有利滑坡形成的自然環境條件;二是這一地區出露的特殊巖性;三是處於通麥至波密活動性斷裂帶附近,強烈的構造活動導致這一地區地震活動頻繁,並發育了有利於滑坡形成的斜坡構造條件。
滑坡區地貌上為凹地形,這種圈椅狀的地形十分有利於地下水和地表水的匯集。豐富的地下水對滑坡的誘發作用主要體現在降雨過程中增加滑動體的自重,增大孔隙水壓力,軟化滑動面,降低其抗剪強度參數,導致滑坡發生。102滑坡段斜坡變形的相關性分析顯示,大雨、久雨後斜坡的變形快,少雨、小雨期斜坡的變形慢,無雨的乾旱季節斜坡幾乎無明顯的變形。
河流的沖刷作用是102滑坡形成的重要外因。河流的侵蝕作用,特別是特大洪水時的沖刷,不僅加大地形高差,也改變了邊坡原有的應力條件,破壞了邊坡的穩定性。102滑坡發生前,岸坡前沿由厚10~25m的坡崩積碎石土組成,因1987年後多次大洪水、特大洪水沖刷坡腳,使岸坡腳退縮20~40m,造成岸坡腳的支撐減弱而引起大規模滑坡。
地震對斜坡的破壞作用是通過地震波在坡體中傳播,引起質點的加速振動而產生的作用力,當這個力達到或超過巖體的強度極限時,就能引起坡體的破壞。地震力對加速坡體的破壞所起的誘發作用表現為兩種方式:一是直接誘發作用,表現為處於臨界平衡狀態的滑坡在地震力作用下突然失穩;二是累進性破壞效應,表現為地震力在對坡體發生作用過程中形成裂隙等結構面,結構面逐漸貫通形成滑動面,最終導致滑坡發生。
四、滑坡穩定性分析
“102塌方羣”滑坡發生整體大規模滑動後,一個最顯著的變化是地貌形態的改變。滑坡體前部在經過100~150m的滑動後,後部緊隨著下滑50~60m,大量的坡體物質堆積在坡腳,使斜坡的下部變寬、變大,在地貌上形成向前突出的正地形。在斜坡的後部由於滑坡體下滑,使原先凹陷的負地形進一步加大,在地貌上形成了一個窪地。
所以斜坡地貌上的變化,使得斜坡的平均坡度降低為37°左右。滑坡體的有效臨空條件向有利穩定的方向轉變。但次滑體由主滑體牽引而發生變形,在地表形成裂縫,由於主滑體的下滑而使臨空條件變壞,其穩定性趨於惡化。滑坡發生後,大部分物質堆積在河牀、坡腳和斜坡下部,有利於提高滑坡的整體穩定性。
坡體滑動後地下水滲流狀態發生了大的改變。滑坡發生前,斜坡表面以下36~54m之間存在一個地下潛水層,地下水的滲流方向從斜坡上部向帕隆藏布流動,滑坡發生後整個滑坡體平均向下滑動100m多,坡體中原有的滲水層被錯斷,既影響滑坡體中地下水補給量,但也是滑坡體內原先形成的排水通道切斷,滑體的地下水分布將發生很大變化,會使滑坡後緣地下水位大幅上昇而影響滑坡的穩定性,對滑坡的穩定性不利。
“102塌方羣”在1991年發生大規模滑動後,雖然坡體的幾何重心降低,坡體物質大部分堆積在坡腳,坡度減小,勢能降低。但形成滑坡的基本條件仍然存在,表現為:地形仍然較陡;滑坡後緣的匯水條件更好,滑坡破壞坡體的地下水排泄通道,可能使坡體後緣地下水位擡昇而增加動水壓力;坡腳河流的沖刷條件仍然存在;區內新構造運動環境不變。因此,“102塌方羣”仍然具有進一步滑動的可能性。
五、滑坡的治理
在整治之前,這裏如果一遇大雪或者暴雨,砂石隨著水流滾滾而下,就造成很大的塌方面,在歷史上曾經多次斷道。1991年斷道179天;1992年斷道116天;1993年斷道101天;1994年斷道97天;1995~2001年每年斷道至少50天以上。
第一次大治理
102滑坡的發生是由於不良的地質環境和誘發因素的綜合作用結果。滑坡地段屬典型的深切峽谷地形,坡腳受河水沖刷強烈。坡體為晚更新世古冰磧和繼後間冰期的一套沖洪積物,強度較低,易受河流沖刷和地下水滲流潛蝕。區域地震活動強烈,斜坡岩土易受震動鬆弛影響。區內降水量大,地下水豐富,帕隆藏布水流湍急、侵蝕能力強。滑坡發生後滑面的強度也明顯降低。在確定滑坡治理方案時需要針對滑坡發生的主要因素的消除。
102滑坡的工程設計主導思想為“減、錨、排、養”,即採取適當減重卸載的措施,增加滑坡體的穩定性,以錨索肋板牆、樁板牆等的支檔型式填築沖溝在滑坡中部形成保通路基,配以多種排水設施排除地表水、地下水,以減小對滑體、路基的沖刷,進一步加強滑體、路基的穩定,並通過加強養護,達到保通目的。
該滑坡後壁貫穿性主裂縫,是一個很大的隱患,因此需將裂縫回填密實,防止地表水流貫入縫內。為減少帕隆藏布洪水對滑坡坡腳的淘蝕,應在滑坡腳沿帕隆藏布修建漿砌石重力式導流擋牆。由於滑動後滑面強度降低,應加強抗滑工程措施。
對川藏公路102滑坡進行了臨時性保通工程,滑坡整治措施從2001年7月開始,至2002年11月結束。在路基上邊坡的東側和公路下邊坡路肩部位,採用修建預應力錨索肋板牆;滑坡中部公路上邊坡布置擋牆。線上路長僅為623 m內,完成主要的工程量:路基挖方16.8×104 m3,路基填方4.2×104 m3;直徑135 mm的預應力錨索768根,每根長25~50m,共32870 m;鋼筋砂漿錨桿1030 m;鋼筋混凝土擋牆4155 m3;漿砌片石擋牆1479m3;鋼筋混凝土蓋板涵45m/4道;漿砌片石排水設施9392 m3;漿砌片石護岸工程1413m3;級配砂礫路面3823 m3;環保工程10×104 m2,形成了路寬7 m的穩定路基)。為了從根本上解決問題,土坡上還種上了樹,進行植被的恢復。滑坡整治段於2002年11月18日完工,經受住了2002年的試通車時的連續降雨、以及2003~2004年雨季的考驗,102滑坡卡脖子路段實現基本暢通。
雖然目前102滑坡實現了基本暢通的要求,但該滑坡仍未得到徹底治理。根據現場調查,預應力錨索肋板牆的穩定性較好,未見有明顯的變形破壞現象,但滑坡中部上邊坡的擋牆破壞現象較普遍。雖然102滑坡目前仍具有整體穩定性,但上邊坡的破壞,特別是滑坡坡頂附近的破壞仍較嚴重。滑坡後緣地下水出露,經常有局部坍落,雨季時坡面土石流活動較強烈,危及交通安全。因此,為了確保公路的暢通,進一步實施滑坡的工程治理是必要的。
在已實施的公路治理措施中,著重進行了坡體加固、坡腳防護,以及坡面的保護工程,取得了一定的治理效果。雖然對地下水問題也通過設定排水溝等措施進行了一定的工程措施,但未能對地下水活動進行有效的控制,使得坡面局部坍塌、坡面土石流、沖溝等仍在發育,危害行車安全。且由於邊坡上部有良好集水環境和滲透性好的厚層沖洪積碎石類砂土,使得大量地下水進入滑坡體,對滑坡的整體穩定也很不利。因此,在對該滑坡做進一步治理時,應採取有效的截排水措施,如在2300~2335 m高程的含水帶中設定水平排水孔等。
第二次大治理
如今又正在建設“國道G318線川藏公路102滑坡羣整治改造工程”,以徹底避開這個危險地段。整個工程的核心部分就是這個“102隧道”,“102隧道”地質f複雜,隧道圍巖破碎,大量涌沙湧水,安全風險極高,施工難度極大,被稱為“地質博物館”。
“國道G318線川藏公路102滑坡羣整治改造工程”由中國國家全額投資,工程路線全長3.84km,其中隧道長1.731km,採用三級公路技術標準建造,設計時速30km/h,路基寬度7.5m,路面寬度6.5m,橋樑設計荷載採用公路-Ⅱ級;新建隧道設計時速為40km/h,隧道寬9m,淨高5m。項目計畫工期三年。
該工程已於2012年04月開工建設,計畫於2015年上半年竣工通車。
2014年12月10日,經過731天晝夜施工,“102隧道”順利貫通,計畫於2015年02月全線通車。