摘要 位于藏东南的察达1号堆积体因形态、结构、物质组成均比较特殊，其成因存在争议，其稳定性评价也受到一定的影响。本文在详细调查区内地貌形态、堆积体的分布范围及物质特征的基础上，综合分析了地质调绘、钻探、取样测年等资料，得出了该堆积体属更新世以前冰碛体的结论。并通过模拟计算，对冰碛体整体稳定性、高位远程崩塌危岩体风险、表层孤石落石风险进行了定量评价，从而为堆积体下方的拟建线路及站场工程提供了参考依据。
关键词 藏东南；堆积体；稳定性；高位崩塌；落石
Formation and Stability Analysis of the Chada No. 1 Deposit in Southeast Tibet
WANG Du-jiang
(China Railway First Survey and Design Institute Group Co.LTD, Xi’an 710043, China)
Abstract：The Chada No. 1 Deposit in southeast Tibet is quite special in shape, structure and material composition. Its cause of formation is controversial, and its stability evaluation is also affected to some extent. Based on the detailed investigation of the topography, the distribution range and material characteristics of the deposits in the area, the data of Geological Survey, drilling, sampling and dating are comprehensively analyzed, and it is concluded that the deposit is a pre-Pleistocene Moraine. Through simulation calculation, the whole stability of Moraine, the risk of high-level and long-distance collapse, and the risk of surface boulder fall are quantitatively evaluated. Thus, the reference basis is provided for the proposed line and Station engineering underside the deposit.
Keywords：Southeast Tibet; Deposit; Stability; High-level collapse; Rock fall
1 概述
位于藏东南的察达1号堆积体因形态、结构、物质组成均比较特殊，其成因也存在争议，主要有冰川运动成因、高位远程崩塌成因、泥石流成因、混合成因等。堆积体的成因可反映区内历史时期的气候、冰川、地震等环境要素，对其整体稳定性及发展趋势的评判也将产生直接影响，从而可能影响到其下方的拟建工程设计方案。本文通过分析地质调绘、钻探、取样测年等资料，并对堆积体的形成条件进行模拟计算，从定性、定量角度得出了堆积体的成因及稳定性结论，从而为线路及站场工程的设置提供依据。
2 堆积体形态特征
察达1号堆积体位于藏东南洛隆县腊久乡境内、冻错曲右岸，整体沿一坡面型沟谷分布，沟口地理坐标：N30°19′12.01″，E96°11′2.32″，主沟平均纵坡降约为340.25‰，区内最高海拔约5247m，最低海拔约3719m，相对高差1528m。堆积体沿沟谷从上到下形成明显的两级平台，于下方冻错曲河道内扩展呈扇形堆积，形成第三极平台。以下对三级缓坡平台的特征逐一介绍：
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图1 察达1号堆积体全貌
（1）第一级缓坡平台
第一级缓坡平台处于沟谷上游地段，背靠后缘陡坎，平台顶部高程约为4690-4710m，距离下方二级平台顶部高差约为650m，距离三级平台高差约为950m。主要由碎石、块石组成，成分主要为紫红色砾岩，岩性较为单一，且与后方岩壁地层岩性一致，植被发育较为良好。
（2）第二级缓坡平台
第二级缓坡平台位于沟谷中下段，为一黄色缓坡平台，通过实地考察测量，发现该平台高约80m，宽约120m，平台顶部高程约为4060m，坡顶距离下方第三极平台高差约为300m，斜坡坡度约为37°。主要由碎石、块石组成，岩性主要为板岩及灰岩，风化作用十分严重，大部分被风化为薄片状，块径0.05~1m，岩性较为单一。该平台下伏地层与第一级及第三级平台物质一致，为紫红色砾岩块石、漂砾。
（3）第三级缓坡平台
第三级缓坡平台主要由巨型漂砾、孤石、块石组成，砾石成分主要为古近系宗白群砾岩，一般块径2~6m，最大块径大于10m。块石岩性比较单一，与后方岩壁岩性一致。堆积扇上曾进行钻孔探测，根据钻孔取芯结果，除表层的大块石、漂砾外，堆积层由上到下分别为：细角砾土、粗角砾土、砾砂和粗砂，逐渐过渡至河流冲积层。
3 堆积体成因分析
3.1 后壁冰斗地貌
堆积体后方岩壁顶部仍残留约三分之一面积的冰斗地貌，同一高程成排分布，大小及规模不尽相同，其表面相对光滑平整，风化严重，多呈U型或三角面型，上陡下缓，冰斗肩梁可见马鞍形纵向凹槽，反映了主流冰川向下刨蚀、支流冰川侧向蠕蚀的长期冰川作用过程[1]。
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图2 沟谷顶部岩壁及残留冰斗地貌
3.2 大规模漂砾、块石
顶部基岩以下至现代河谷，察达1号堆积体所在沟谷呈明显的U型宽谷，整个沟谷坡面直至冻错曲河谷均分布同一岩性成分（E2z紫红色砾岩）的漂砾、块石，目前实测块径多为3~10m，最大18m，块石、漂砾表面风化强烈，棱角均已圆化。经计算，以上块石、漂砾在重力和地震作用下均不具备远程崩落的初速度和坡度条件，缺乏运动的外部动力，无法形成现有的堆积规模和范围。因此，结合顶部冰斗地貌形态推断，现今存留的大规模块石、漂砾、堆积扇是在冰川搬运及后期冰水混合作用下所形成，而不同时期的冰川间歇性消退（停滞）、发展（运移）形成了不同高程的堆积平台和陡坡[2]。
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图3冰碛扇漂砾物质
3.3 钻探取样及测年结果
下方冻错曲河流左岸及河流下游亦可见大量漂砾、巨石，其成分及形态与察达1号沟口堆积体物质一致，可见堆积物的形成早于现代河流。而在察达1
号沟上游钻探揭示大片漂砾层的底部为灰黑色湖相沉积物，成为主要为含砾粉质黏土，经碳14测年得其形成时间在4.35万年之前[3,4]。4.35万年以前山体相对较低、坡度相对较缓、块径相对更大（考虑后期风化破碎），更不利于松散物远程崩滑。由此可以推断，更新世的冰碛物在一定程度上导致古冻错曲河流的堵塞并形成过堰塞湖[5]，后随着地壳的抬升、河流的冲刷和下切，堰塞体被不断冲开，最终形成了现在的残留冰碛扇地貌和高位阶地地貌。
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图4 灰黑色土层及测年结果（>43500）
3.4 条痕石
现场调查发现第二级冰碛台地上分布有大量的条痕石，块石、碎石原岩为灰岩夹板岩，条痕多分布于灰岩块石表面，平行或小角度交错排列，多为小U型或三角面凹槽，深浅不一，同一块石表面的条痕特征相似，不同块石表面的条痕特征相异，少部分碎石表面的条痕形态混乱，板岩块石表面的条痕较浅[6]。因该平台上并未形成冲沟等水流地貌，天然流水或泥石流难以形成地表块石表面的溶蚀条痕[7]，因此可推断冰川携带砾石在长期运动过程中于较大灰岩块石的表面形成了擦痕，冰水长期沿擦痕溶蚀才形成了形态各异的条痕石[8]。
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图5 位于二级平台的条痕石
3.5 泥石流的形成条件
缓坡及平台堆积物质粒径普遍较大，成分较纯，分选性差，透水性强，汇水能力弱，块石风化、溶蚀严重，而坡体表面整体较平整，未发育出水流冲蚀地貌。沟槽现有常年渗流现象，水量较小，难以形成较大的地表汇水，仅在扇缘可见渗水痕迹，现场未见侧蚀及底蚀迹象。因此该沟谷不具备形成泥石流的汇水条件及地形条件，泥石流特征并不明显[9]。
综合以上分析可知，目前沟谷内的大型堆积物的远程崩塌成因、泥石流成因均缺乏条件和依据，实为顶部宗白群砾岩崩塌岩块经冰川搬运作用所形成，属更新世冰碛体。
4 堆积体稳定性分析
4.1 坡面整体稳定性评价
采用GeoStudio中的SLOPE模块对堆积体稳定性进行计算，采用Mohr-coulomb模型，计算方法采用较为通用的Morgenstern-Price法，土层参数采用天然参数[10]。对该斜坡采用圆弧滑动面进行搜索，计算结果表明，坡体较为危险滑面基本集中在斜坡表层，沿深层滑动可能性较小，坡体在天然状态和暴雨工况下的稳定性系数分别为1.498、1.221，整体稳定性状态为稳定。
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图6 坡面整体稳定性计算模型
4.2 高位远程崩塌落石计算分析
从地形上看，察达1号堆积体后方崖壁陡立，结构面临空，海拔较高，岩层受冻胀、风化作用较为强烈，壁整体为一宽缓向斜核部，岩层与坡面组成反倾向坡，出露岩性以紫红色砾岩夹少量砂岩为主，属较硬岩；岩体中未见倾外长大软弱结构面，整体稳定性较好，发生大规模高位远程崩塌的可能性较小，但存在局部发生高位远程崩塌的可能性。由于目前崩塌的工程经验中90%以上的落石最大速度不超过25m/s，因此选用5m/s、10m/s、20m/s、30m/s、40m/s作为模拟速度，沟道内选取基岩和植被及崩塌砾石覆盖两种工况，采用落石模拟软件RocFall对顶部的崩塌落石运动过程进行模拟[11,12]，结果显示：在现有坡面和初速度条件下崩塌危岩体均无法运动至坡脚，止落点与坡脚距离最近为880m；当落石的初始速度达到40m/s且坡面为光滑条件时（大于一般工程经验，仅可作为最极端参照工况）方可到达坡脚以外80m处。
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图7 高位崩塌危岩体运动计算模型
4.3 堆积体表层孤石落石计算分析
沟口冰碛体坡面形态较陡，表层结构松散、孤石裸露，在暴雨冲蚀、地震等作用下，发生坠落的可能性较大。选用5m/s、10m/s、15 m/s作为初始模拟速度，坡面选取砾石区及植被覆盖和硬土边坡两种工况，通过遥感影像选取了坡面上不同位置的9块典型孤石，并在现场别量取其块径，采用落石模拟软件Rocfal分别模拟其运动过程[11,12]，结果显示：在选出的典型坡面孤石中，大多数工况条件下，其止落点位于沟口堆积扇上部区域，落石区与拟建工程的距离大于180m，运动距离随着初始速度的增大而不断增大。
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图8 高位崩塌危岩体运动计算模型
5 结论
（1）堆积体后方岩壁残留的冰斗地貌，沟谷及冻错曲河谷内大规模漂砾等松散物、条痕石等冰川作用遗迹，以及钻探揭示、取样测年、模拟计算结果均验证了堆积体的冰碛成因，属更新世以前的冰碛体，后期崩塌块石及坡积物仅分布于后山岩壁坡脚及局部坡面。
（2）冰碛体坡面汇水条件差，松散物质渗透性好，在现有气候条件下较难形成饱和工况，坡面整体失稳的可能性较小，在极端暴雨条件下可能发生小规模浅层失稳。
（3）后方岩壁为一宽缓向斜核部，岩层与坡面组成反倾向坡；出露岩性以紫红色砾岩夹少量砂岩为主，属较硬岩；岩体中未见倾外长大软弱结构面，整体稳定性较好。由于岩体相对较破碎，因高原极端的风化、剥落条件，岩壁产生小规模局部崩塌的可能性较大。
（4）顶部岩壁如发生高位远程崩塌，在现有坡面和初速度条件下崩塌危岩体均无法到达坡脚，对拟建线路工程无影响。当落石的初始速度达到40m/s且坡面为光滑条件时方可到达线路位置，大于一般工程经验，仅可作为最极端参照工况。
（5）堆积体表面大小块石众多，在暴雨或地震等极端条件下，坡面孤石可能起动，绝大部分孤石将会坠落到下方沟口缓坡平台上，落石区与拟建线路的距离大于180m，不会对主体工程造成直接冲击；但附属房建工程布置应距坡脚有一定安全距离，建议在斜坡坡面施加主动网，并在坡脚设置桩板墙等防护措施。
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