青海省同仁县卡苏乎冻融泥流特征及成因分析

董良基 严 栋

青海岩土工程勘察院有限公司 青海 西宁 810000

1 研究区概况

同仁县地处青藏高原与黄土高原的过渡地带,海拔在2300～3800m之间,远离海洋,终年干燥少雨,冬季寒冷漫长,夏季凉爽短暂,气温日差大,降水集中,光照丰富,日射强烈,多大风天气,无绝对无霜期,四季不分明,属大陆性气候。该地区内植被情况良好,主要为针叶林及高山草甸,为牧业区。

区内降雪期一般为10月至次年5月,最大自然降雪厚度约20cm,积雪期与降雪期同步,年积雪日数大约60天。冬季漫长。季节性冻土发育,最大冻土深度约2.20m。

研究区主要出露地层岩性为第四系沼泽沉积(Q4h)粉质粘土及新近系(N1)风化砂质泥岩、三叠系(T3)砂岩。

本次研究区位于同仁县扎毛乡卡苏乎台地。属山麓斜坡堆积地貌,地势较平缓,斜坡区坡度一般为5-25°。图1

图1 冻融泥流分布范围

2 冻融泥流特征及成因

2.1 地表形态特征 该冻融泥流形成于坡度为2°～30°的斜坡处沟脑内,海拔3200-3300m,相对高差100m,上游较窄,下游开阔,呈似喇叭状,长约1.5km,最宽处约450m,地表水发育,多处形成水洼,地表径流等。植被较发育,主要为草甸。坡面上错台、鼓丘、裂缝发育,裂缝延伸方向较杂乱。前缘乡村道路已多次被推移变形。

2.2 地层岩性 第四系(Q4)

①草甸土(Q4me)：深褐色,稍湿-湿,松散,主要成分为植物根系及粉质粘土,含有机质、腐殖质等。

②-1粉质粘土(Q4h)：褐黄色,湿-饱和,软塑,勘察区大面积分布,分布连续,厚度2.5m。

②-2粉质粘土(Q4h)：褐黄色,稍湿,可塑,勘察区大面积分布,分布连续,厚度1.0-3.5m。

新近系(N1)

③强-中风化砂质泥岩：以褐红色为主,砂质、泥质结构,主要成分为粘土矿物及砂砾,岩质较软,成岩性较差。

三叠系(T3)

④中风化砂岩：褐红色,砂质结构,薄层-中厚层状构造。主要成分为石英、长石、及少量碎屑矿物。原岩结构、构造部分被破坏,岩石较破碎,节理裂隙较发育,岩质较硬。

图2

图2 工程地质剖面图

3 成因机制

经勘察、本段冻融泥流表层为软塑-可塑状粉质粘土,下部为强-中风化基岩。上部软塑土体在反复强冻胀和消融作用下沿坡向有蠕动现象,其滑动面较浅,流速缓慢,在表层形成大量裂缝,如局部遇阻,便形成台阶状泥流堆积体(鼓丘)。

该冻融泥流成因机制主要为渗流与冻融双重作用下形成：

渗流作用：地表水入渗改变坡体内部静水压力,降低滑面有效应力,使得抗滑力减弱；沟谷流水及饱和、过饱和土体又起到润滑滑道的作用。

冻融作用：冻结期抬高地下水位产生冻结滞留水体,加速斜坡深部坡面变形；融化期表层局部形成高含水量区,使得土体丧失强度；同时冻融交替作用的冻胀融沉引起垂向上草皮层与下部土层分裂,造成草皮层断裂。

渗流作用是发生破坏的内在因素,季节性冻土的双向冻融作用是发生破坏的外动力条件[2]。

4 结论

本次通过地质调查、钻探、原位测试、室内试验等手段查明了该冻融泥流类型、分布、成因机制等。主要结论有以下几点：

4.1 冻融泥流主要分布于高寒的季节性冻土及多年冻土区的缓坡地带,多形成于冻深范围内,其滑动深度较浅,流速缓慢；

4.2 其形成与发育与地质条件、降水、冻融循环有关,一旦坡度变缓、土层变薄或土体失去水分,运动即行停止。当坡斜表面水分分布均匀时,土层整体运动,形成大片较连续的泥流阶地；当水分不均匀时,土层分裂运动。

4.3 随着全球气候变暖,青藏高原上受气候作用影响形成的非传统地质灾害呈现出增加趋势[3],对公路、房屋等建筑工程可能造成一定破坏。建议做好相应的处治措施。