李金波 曹小红 尚彦军

摘   要：米东区柏杨河乡玉希早布村崩塌地质灾害较发育，本文在前人研究基础上，选取G1-G10共10个崩塌点（潜在崩塌点）开展工程地质勘察与测量工作。初步确定了研究区崩塌灾害的发育特征，并对潜在崩塌点的稳定性进行了评价。研究表明该区崩塌地质灾害类型主要为岩质崩塌，成因类型多为滑移式。其中G1-G6为较稳定-稳定型，G7-G10为不稳定型。对不稳定的潜在崩塌点，提出了“支撑杆固定防护网”的防护结构方案，以期为今后的治理提供借鉴。

关键词：崩塌灾害;稳定性评价;工程防治;拉裂式;滑移式

乌鲁木齐位于天山北麓，地貌单元由南向北依次为南部中高山带、达坂城山间谷底、市区河谷平原，地势南高北低，海拔为540～4 484 m[1]，地质条件十分复杂，具有地质灾害种类多、发生频繁、危害性大等特点，主要地质灾害种类有崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷、地震等[2]。崩塌、滑坡、泥石流灾害均发生在地形较陡峻、地质构造发育、新构造运动强烈、岩层破碎或松散物质较多、暴雨集中、洪水频发、植被稀少的地区。其中滑坡、崩塌主要分布在东山区、阿拉沟地区，一般规模不大。以往的地质灾害调查显示：乌鲁木齐崩塌地质灾害92处，其中岩质崩塌86处，堆积崩塌6处❶。按照规模划分标准，小型崩塌72处，中型崩塌17处，大型崩塌2处，特大型崩塌1处。依据崩塌形成机理划分标准，倾斜式崩塌55处，滑移式崩塌32处，拉裂式崩塌3处，错断式崩塌1处，鼓胀式崩塌1处[3-4]。如今，斜坡上破碎岩土体滚落导致的灾害事件逐年增多，时刻威胁人们的生命安全[5-6]，尤其在山区，坡上突然掉落的岩土碎块，使人们无处躲藏，关键的是岩石崩塌、滚落难以准确预测。本次研究在野外勘察的基础上，在综合研究乌鲁木齐市地质环境，对其稳定性进行评价，并提出相应的工程防治方案。

1  地质环境条件

1.1  地形地貌

研究区位于准噶尔盆地南缘，博格达峰北麓，所处地貌单元为中低山地貌，进一步划分为中低山地貌、河谷地貌（图1-b）[7]。属于中低山地貌单元，地形起伏较大，总体地势南高北低、东高西低，海拔高度1 250～1 450 m，相对高差200 m，地表植被较发育。河谷地貌主要沿柏杨河沿线分布，受强烈构造运动及河流、洪水的冲刷作用形成，河谷总体上呈NS向带状展布。河谷上游狭窄呈“U”字形，切割深度达50～100 m，宽50～100 m，总体趋势由上游向下游宽度逐渐加宽，切割深度逐渐变浅。河谷两侧山坡坡度28°～45°，坡度较大，部分地段陡立，县道X139从陡崖下穿过（图1-a）。河谷开阔地段多为河漫滩，山坡较緩，多为村民居住地。

1.2  地层岩性

区域上出露地层由老到新有奇尔古斯套组、柳树沟组、石人子沟组、塔什库拉组、井井子沟组、芦草沟组、红雁池组、仓房沟群、小泉沟群、三工河组、八道湾组、西山窑组、头屯河组、齐古组（图1-a）。与本次研究有关的地层为三工河组、西山窑组、头屯河组和第四系（图1-a）。头屯河组构成了八道湾向斜的核部地层，两翼为西山窑组和三工河组。主要岩性特征如下：

三工河组呈NE向带状分布，在县道X139线K4+000西侧陡崖崩塌灾害区可见。岩性以棕红色砂岩、粉砂岩为主，部分地段含灰色及灰绿色泥岩夹层。西山窑组呈NE向带状分布，岩性多由灰色、深灰色粉砂岩、细砂岩、泥岩、碳质泥岩组成，夹不稳定的灰、灰白色砂岩。头屯河组由灰色、灰绿色-粉砂岩为主，夹泥岩和灰白色细砂岩，具斜层理、水平层理，底部为一薄层灰色中砂岩，西部为含砾细砂岩，东部相变为粉砂岩。第四系分布较广泛，第四系上更新冲洪积层分布于柏杨河河谷两侧，是构成河漫滩的主要物质。上部为浅黄色黄土状亚砂土层，厚约1～3 m，具水平层理，夹小砾石层和砂层，下部为青灰色砂砾石，磨圆度较好，分选性一般，粒径为5～10 cm，最大粒径约30 cm，成分复杂，以砂岩、粉砂岩、泥岩为主，厚10～30 m。第四系全新统冲积层分布于柏杨河河床，以冲积、冲洪积砂、砾石为主，最大厚度1.5～5 m。第四系全新统残坡积层分布于柏杨河两岸坡体及坡脚处，主要为山体岸坡残积坡积形成，主要以灰、青灰色碎块石为主。

1.3  工程地质条件

按照岩石强度、结构以及土体的粒度成分及结构，将研究区岩土体划分为坚硬-较坚硬砂岩、粉砂岩岩组，土体划分为碎石土单层土体。岩组分布于柏杨河两岸坡体及陡崖处，出露面积较大。地层岩性主要为砂岩、粉砂岩夹薄层泥岩。岩体力学实验测得单轴饱和抗压强度为119.2～144.3 MPa，属坚硬-较坚硬岩类。部分地区表层覆盖薄层全-强风化层，岩石呈碎块状，厚度小于0.3 m。碎石土单层土体主要分布于柏杨河两岸坡面沟谷，坡脚土体以残坡积碎块石为主。岩性为块石、角砾，磨圆度差，结构松散-稍密，厚度不均匀，坡面厚度小，坡脚厚度较大可达5 m，工程地质条件较好。

1.4  水文地质条件

研究区处于中低山区，地下水类型为单一结构碎屑岩类孔隙裂隙水和第四系松散岩类孔隙水，冰雪融水和大气降水入渗是地下水的主要补给来源。碎屑岩类孔隙裂隙水在研究区广泛分布，含水层岩性以砂岩、粉砂岩为主，为弱含水层。地形较陡，在县道139线K4+000西侧陡崖中段可见地下水顺着基岩裂隙渗出。地下水主要补给来源为上游侧向径流补给及降雨、融雪水沿裂隙垂直入渗补给，主要排泄方式为向下游及玉希布早河侧向径流。第四系松散岩类孔隙水分布在玉希布早河河谷中，含水层岩性为砂砾石。地下水主要接受河水入渗补给，主要排泄方式为向下游侧向径流。含水层厚度小于10 m，水位埋深约1.0 m。第四系松散层主要由冲洪积、残坡积角砾组成，厚约5 m，且主要分布于山坡、坡面沟谷中，透水性好，易接收大气降水入渗，但不具储水条件，为透水不含水层。

2  崩塌灾害发育特征

本次研究在柏杨河乡玉希布早村选择10个点进行勘察，编号为G1-G10，G1-G7位置见图（1-c）。主要崩塌特征如下：

G1岩质崩塌  出露侏罗系砂岩、粉砂岩夹薄层泥岩，呈厚层状，地层产状145°∠45°。为自然岩质斜坡，整体呈近NS向分布，坡度43°，坡向85°，边坡长约60 m，宽约5～15 m，平均宽度约8 m，危岩体平均厚度1.2 m，体积约576 m3（图2-a），2010年该点崩塌发生的体积为30 m3，为小型规模。该点主要发育3组裂隙结构面（图2-b）：第一组裂隙产状224°∠72°，为与边坡坡向近垂直的陡倾裂隙，间距0.3～1.2 m，裂缝宽1～5 cm;第二组裂隙产状45°∠77°，为一组与边坡坡向近似平行的陡倾裂隙，间距0.3～0.6 m，裂缝宽1～8 cm;第三组裂隙产状265°∠56°，是一组与边坡坡向斜交的缓倾角裂隙，间距0.3～0.5 m，裂缝宽为0.5～1 cm。裂隙面均较粗糙，局部贯通，结合性差，以岩石碎屑物填充。据崩塌分类划分依据，判定G1岩质崩塌属滑移式崩塌。

G2岩质崩塌  位于G1点南东斜坡面（图1-c），出露侏罗系砂岩、粉砂岩夹薄层泥岩，地层产状145°∠45°，呈层状。为自然岩质斜坡，整体呈EW向分布，坡度52°，坡向88°，边坡长约30 m，宽5～12 m，平均宽度8 m，危岩平均厚度为1.5 m，体积约360 m3       （图2-d）。该点在2010年发生崩塌，体积约200 m3，属于小型规模。G2岩质崩塌明显发育3组优势裂隙结构面（图2-c）：第一组裂隙产状292°∠66°，是与边坡坡向近似垂直的陡倾裂隙，间距0.1～0.3 m，裂缝宽0.5～2 cm;第二组裂隙产状55°∠61°，为一组与边坡坡向近似平行的陡倾裂隙，间距0.5～0.8 m，裂缝宽3～5 cm;第三组裂隙产状162°∠52°，为一组与边坡坡向相交的缓倾角裂隙，间距0.2～0.4 m，裂缝宽1～3 cm。裂隙面较粗糙，局部贯通，结合性差，以岩石碎屑物填充。该崩塌属于拉裂式崩塌。

G3岩质崩塌   位于G2东北约100 m（图1-c），出露侏罗系砂岩、粉砂岩夹薄层泥岩，地层产状145°∠45°，垂直构造节理与风化裂隙发育，岩体破碎。为自然岩质斜坡，整体呈近EW向分布于斜坡面，坡度54°，坡向95°，边坡长约50 m，宽约15 m，危岩平均厚度约0.6 m，体积约450 m3（图2-e）。发育3组优势裂隙结构面（图2-f）：第一组裂隙产状30°∠55°，是与边坡坡向近似平行的陡倾裂隙，間距0.3～0.6 m，裂缝宽1～3 cm;第二组裂隙产状163°∠61°，是一组与边坡坡向近似垂直的陡倾裂隙，间距0.2～0.5 m，裂缝宽0.5～5 cm;第三组裂隙产状290°∠55°，是一组与边坡坡向相交的缓倾角裂隙，间距0.2～0.4 m，裂缝宽为0.5～2 cm。裂隙面较粗糙，局部贯通，结合性差，以粉土填充。规模等级属小型，成因为拉裂式崩塌。

G4岩质崩塌   位于村庄南东斜坡面上部，距G3约120 m（图1-c）。出露侏罗系砂岩，粉砂岩夹薄层泥岩，地层产状145°∠45°，呈层状。自然岩质斜坡，整体呈EW向分布，坡度71°，坡向120°，边坡长约110 m，平均宽度31 m，危岩平均厚度约0.5 m，体积约1 705 m3（图2-g）。明显发育3组优势裂隙结构面 （图2-h）：第一组裂隙产状285°∠68°，是一组与边坡坡向近似平行的陡倾裂隙，间距0.5～1.6 m，裂缝宽5～20 cm;第二组裂隙产状252°∠80°，是一组与边坡坡向近似垂直的陡倾裂隙，间距0.3～0.5 m，裂缝宽1～3 cm;第三组裂隙产状66°∠37°，是一组与陡崖坡向相交的缓倾裂隙，间距0.2～0.5 m，裂缝宽为1～  5 cm。裂隙面较粗糙，局部贯通，结合性差，以粉细砂、岩石碎屑物填充。规模等级属小型，成因为滑移式崩塌。G5-G10崩塌点详细特征见表1。通过10个点的勘查测量，研究区崩塌主要类型有两种，分别为滑移式崩塌和拉裂式崩塌，结合野外特征，建立两类崩塌模型（图3）。

3  崩塌灾害稳定性评价

地层岩性是崩塌地质灾害发生的必要物质条件，地层岩性的不同决定了崩塌灾害的种类及规模，地层的物质组成不同，崩塌灾害的规模也有差异[8]。岩土体工程地质条件与地层岩性分布密切相关，地层岩性表征着构成地层物质的物理力学性能，其性质和结构对崩塌具决定性作用。岩土体对不稳定边坡具明显的控制作用，岩体结构面的性质、密度、延伸长度及抗拉强度等是控制不稳定边坡产生崩塌的重要因素[9]。研究区工程地质岩组为坚硬-较坚硬砂岩、粉砂岩岩组和碎石土单层土体两类。前者经样品测试分析显示：该组砂岩抗压强度93.7～186.4 MPa，软化系数0.35～0.64，泥岩抗压强度11.7～87.7 MPa，软化系数0.66，不同岩性力学性质差异悬殊，在地形等其它条件适宜时易形成顺层滑坡。碎石土单层土体为松散的碎屑土石堆积层，上覆于侏罗系形成的陡崖上，二者形成滑动面，在雨水、地震或大规模人类活动下，容易形成崩塌。结合崩塌（危岩体）稳定性判别出参数，初步认为10个观测点岩土体不稳定（表2）。

野外勘察表明主导裂隙平行于岩层产状，与玉希布早河近于垂直，走向近EW，倾角为50°～90°，次级裂隙主要表现为与岩层斜交，倾角30°～60°，卸荷裂隙多为与岩层垂直和玉希布早河走向平行，倾向坡外，倾角为70°～90°。县道139线K4+000西侧主导裂隙主要垂直于陡崖面，与玉希布早河斜交，走向NW，倾角为70°～90°，次级裂隙主要表现与岩层斜交，倾角30°～60°，卸荷裂隙多为与陡崖面和玉希布早河走向平行，倾向陡崖外侧，倾角为65°～90°。

根据赤平极射投影（图4），研究区岩质崩塌中，G1-G6出现两组结构面交线倾向方向与坡面成一定角度，主要受地层产状影响，不同结构面组合岩体稳定类型为较稳定-稳定;G7-10出现两组结构面交线倾向方向与坡面相同，其原因主要受发育的两组裂隙影响，结构面倾角小于坡面倾角，易形成切割面，且两组结构面交点在坡面出露，形成不稳定的楔形体，稳定类型为不稳定。

4  工程防治

崩塌體以钢丝绳网为主的各类柔性网覆盖包裹在所需防护斜坡或岩石上，以限制坡面岩石风化剥落或破坏以及危岩崩塌，起到加固作用;也可将落石控制于一定范围内运动，起到围护作用[10]。

本次研究的崩塌可采用在斜坡上安装内侧壁面开有一对凹槽的一对固定支撑架，凹槽内安装转动轴，转动轴侧壁面安装一对圆环，圆环侧壁面安装圆筒，圆筒上套装防护网，防护网上安装多个等距离的固定架，坡体与固定架相连接，固定架上端面安装十字形支架，固定支撑架侧壁面安装多个条形支撑杆，条形支撑杆前壁面开有螺纹口，螺纹口内安装与坡体相连接的螺钉。防护网下壁面与上壁面安装多个一号圆形挂钩，一号圆形挂钩上安装二号固定架，二号固定架与岩体相连接（图5，6）。施工时注意：坡体侧壁面下方开有流水槽，防护网下壁面安装多个二号圆形挂钩，二号圆形挂钩上安装填充袋。其中一号固定架、十字形支架、二号固定架、一号圆形挂钩、二号圆形挂钩、固定支撑架均采用钢筋结构。

使用时应注意：固定支撑架的安装便于铺设防护网，防护网的使用需通过固定支撑架内的一号转动轴及圆筒转动，才能使防护网自由伸展，这样便于对不同距离的崩塌进行防护，同时多个等距离的一号固定架便于对防护网进行加固，十字形支架便于大面积的固定防护网，条形支撑杆上安装的螺纹口内安装螺钉，便于固定支撑架，防止固定支撑架在使用的过程中出现事故，同时防护网上安装的多个一号圆形挂钩，一号圆形挂钩内安装的二号固定架便于将防护网上端进行固定，多个二号圆形挂钩上安装的填充袋便于将防护网下端进行固定，设置流水槽排出雨水。

5  结论

（1） 米东区柏杨河乡玉希布早村崩塌地质灾害类型主要为岩质崩塌，成因类型多为滑移式。

（2） 在10个崩塌点（潜在崩塌点）中G1-G6为较稳定-稳定型，G7-G10为不稳定型。

（3） 针对不稳定的潜在崩塌点，提出了“支撑杆固定防护网”的防护结构方案。

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