永登县城关镇青龙山不稳定斜坡发育特征及防治措施

2021-01-10朱力军杨玉红

西部资源 2021年6期

朱力军杨玉红

摘要：本文根据调查资料，对永登县城关镇东坪新村青龙山不稳定斜坡的类型、规模、分布等特征进行了归纳，采用定量与定性相结合的方法对斜坡稳定性进行评价，提出了相应的防治措施，为政府决策和下一步实施防治工程提供科学依据。

关键词：青龙山；不稳定斜坡；发育特征；防治措施

永登县城关镇东坪新村青龙山不稳定斜坡位于永登县城区青龙山公园南侧，该斜坡为永登县75号重点地质灾害监测点。2017年6月30日22时08分，该斜坡发生局部坍塌掉块现象，未造成人员伤亡和财产损失，随后发现该不稳定斜坡体顶部发育一条长约30m，宽10cm～15cm，错台高10cm～15cm的裂缝，斜坡体坡面上发育多条宽约2cm～5cm，长约3m～7m垂向裂缝，极有可能发生大规模滑移。由于青龙山不稳定斜坡影响范围较大，坡体正南侧为兰新铁路、312国道穿过，坡脚严重威胁居民32户，另外永登县文教印刷厂、检测中心、供热站煤场等共123人的生命及财产安全，直接威胁财产超过8000万元。潜在威胁人口众多、危险性大，引起各级政府及省内专家学者的高度重视，为确保受威胁群众生命财产安全，对其进行治理是十分必要的。

1.工作区地质环境特征

1.1气象与水文

据永登气象站多年资料统计，多年平均降水量为332mm，多集中于7、8、9三个月，其降水量约占全年降水量的60%以上，年无霜期西北较短，河谷川区比较长，年均无霜期为126d。冻土初日10月31日，解冻3月7日，最大冻土深146cm。春夏季的低温、干旱和夏秋季之交的冰雹是主要的灾害性天气。治理区位于庄浪河流域，庄浪河从勘查区西南侧1.5km处由北向南流经，庄浪河是黄河的一级支流。

1.2地形地貌特征

工作区从地貌类型上分为黄土丘陵地貌区和河谷平原地貌区，区域上地势总体东北向西南倾斜，海拔2010m～ 2060m，相对高差25m～30m，黄土表层剥蚀强烈，山坡坡度35°～50°，该地段由于内外动力地质作用，原来的庄浪河高阶地地段已被改造为黄土丘陵地貌，后期又遭受冲蚀切割，残留梁、峁地貌，前缘坡度多大于40°，该区域是滑坡、崩塌及不稳定斜坡的高发地段。坡体下部大部分的地段是人工修路建房而形成的陡峭边坡，高度3m～20m，坡度大于70°，局部近直立。区内植被主要为杂草，植被覆盖率约20%。

1.3地层岩性特征

工作区内地层主要为第四系地层。按成因分为：①第四系上更新统风积黄土（Q3eol）：分布于东坪新村青龙山不稳定斜坡上部，呈浅黄色，土质均匀，结构松散，稍湿，稍密—中密，孔隙度大，颗粒均匀，表层夹有植物根系，垂直节理裂隙发育，厚度10m～15m。②第四系上更新统冲洪积粉土（Q3al+pl）：分布于东坪新村青龙山不稳定斜坡下部，呈浅黄色，以粉土为主，稍湿、稍密—中密，具水平层理，厚度大于15m。③第四系全新统冲洪积碎石土（Q4al+pl）：分布于坡脚居民区北侧冲沟内，呈灰黄色，稍湿，稍密—中密，主要成分为碎石土，厚约2m～5m。

1.4地质构造及地震

工作区位于马雅山—魏家大山隆起区的青藏高原东北部地震区的天水—兰州—河西走廊地震带，新构造活动强烈，地震烈度为Ⅷ度区（设防烈度为8°，地震动峰值加速度为0.2g）。多次不同时期构造体系的相互干扰或改造，使该区以北西向为主的褶皱和断裂较为发育，导致工作区地层微型褶皱及岩层构造节理、裂隙发育，形成Ⅰ-Ⅶ级阶地，各阶地高差十分显著，一般高差5m～90m。根据1950年以来的历史地震资料，永登县境内地震活动多达63次，最高震级为6.2级，最低震级为0.6级。2016年1月21日01时13分，青海源县发生M6.4级地震，震源深度10km，受此次地震影响，坡体顶部出现裂缝，局部发生了垮塌，坡体稳定性降低，极有可能发生大规模滑移，对坡脚居民生命及财产构成较大威胁。

1.5水文地质条件

工作区属于庄浪河流域，是永登县境内流域面积最大的一条河流，河道流量主要产自上游，占全年来取水量的90%。庄浪河从工作区西南侧1.5km处由北向南流经，由于工作区位置高于庄浪河床，因此，庄浪河径流对工作区水文地质条件影响无影响。

根据地下水的赋存条件和含水岩组性质，工作区地下水类型主要为松散岩类孔隙水。该类水主要分布于工作区黄土含水层及沟道冲洪积含水层，主要接受大气降水补给，由高处向低处径流，以潜流或泉的形式向外排泄补给沟谷地表水。受地形地貌及大气降水补给等因素影响，水位埋藏一般较深，勘查共布设钻孔5个，探井18个，深度3.0m～19.2m，钻孔（探井）均未揭露地下水。

1.6人类工程活动

工作区自20世纪80年代由县城建局规划平整挖山以后的安置住房区，人类工程活動强烈，坡脚居民修建房屋时开挖坡脚，形成高约3m～20m陡坎，局部地段前缘临空，造成多次前缘失稳垮塌，影响了坡体整体稳定性。青龙山公园建设过程中对斜坡也有一定的影响。同时为方便储物，在20世纪八九十年代，居民在坡体下部开挖窑洞，开挖窑洞破坏了整个坡体的力学结构，严重影响了整个坡体的稳定性。在地震、暴雨作用下，发生崩塌、滑坡等地质灾害的可能极大。

2.不稳定斜坡发育特征

不稳定斜坡呈“V”字分布于青龙山公园外围。现阶段斜坡顶部为青龙山公园，居民及单位较少，但公园游客较多；坡脚地带为东坪新村居民区、永登县文教印刷厂、检测中心、供热站煤场、兰新铁路火车轨道、六三八国家储备库等，居民及企事业单位较多；工作区人类工程活动强烈；受各方面因素影响，该不稳定斜坡局部已发生变形失稳，造成了一定危害；现阶段该斜坡处于欠稳定—不稳定状态，对区内的企事业单位、居民及其他公共设施仍然存在较大威胁。

2.1不稳定斜坡特征

依据斜坡的特征及威胁对象，可将该不稳定斜坡细分为X1-X5共5处，其5斜坡形成的地质环境条件、地质灾害成因及发育特征基本相似，均发育在黄土丘陵前缘，整体呈南—北线状分布，不稳定斜坡体宽3m～60m，高5m～10m，坡度60°～80°，坡向145°。坡体前缘因修建居民房屋开挖坡脚致使局部地方临空，且局部已发生垮塌，坡脚为六三八国家储备库大门及东坪新村居民区，斜坡与居民房屋距离约为2.5m，坡体顶为青龙山公园绿化区。

2.2斜坡结构及物质组成特征

据调查，工作区属于雾宿山、乌鼠山中山山地及陇西黄土丘陵较不稳定工程地质亚区，均为土体斜坡，未见岩体出露。主要土体为黄土和冲洪积粉土两个类型。①风积黄土：主要分布于斜坡体的上部及表层，呈浅黄色，土体疏松，孔隙发育，质地均一，主要以粉土为主，结构松散，稍湿，稍密-中密，孔隙度大，颗粒均匀，表层夹有植物根系，垂直节理裂隙发育，湿陷性系数0.027～0.052，自重湿陷性系数0.022～0.096，为中湿陷性黄土，粘聚力C值为16.4kPa～ 23.4kPa，内摩擦角φ值为21.5°～24.8°，承载力特征值120kPa，一般厚度10m～15m。②粉土：主要分布于该斜坡体的坡脚及风积黄土层下部，呈浅黄色，具水平层理，质地均一，主要以粉土为主，结构稍湿、稍密—中密，湿陷性系数0.022～0.024，自重湿陷性系数0.012～0.025，为中湿陷性粉土，粘聚力C值為22kPa～32kPa，内摩擦角φ值为21.7°～32.6°，承载力特征值150kPa，一般厚度大于15m。

2.3不稳定斜坡变形破坏特征

由于不稳定斜坡大部分地段居民修筑房屋边坡被开发为陡坎，陡坎一般高度均在3m～10m，坡度较大，坡体植被覆盖率一般。上部斜坡坡度较缓，下部粉土层由于削坡坡度较陡，坡体上岩性主要以风积黄土及粉土为主，坡体中上部及坡顶节理裂隙发育，坡体中上部落水洞发育，降水极易入渗坡体，局部达到饱和，在降雨、地震、地质构造及人类工程活动的影响下，边坡失稳形式以滑坡和崩塌为主。

3.不稳定斜坡的主要成因

根据勘查，结合不稳定斜坡变形特征，加剧不稳定斜坡失稳发展的主要原因有以下几个方面：

3.1高陡的地形地貌

工作区不稳定斜坡地处黄土丘陵前缘地区，山坡自然坡度35°～50°，坡体中下部坡度大于70°海拔2010m～ 2060m，相对高差25m～30m，人工开挖形成陡坎，高度3m～ 20m，地形切割强烈，高差大，坡度陡，且黄土表层剥蚀强烈，为不稳定斜坡失稳提供了有利的地形条件。

3.2地质构造及地层岩性

斜坡坡体主要由风积黄土组成，黄土原生垂直节理发育，它具有很强的湿陷性。降水渗漏后，下层土体发生湿陷下陷，上层土体的支撑力减小，上层与下层之间形成间隙。此外，它还受到多种地质构造作用的影响。增加和再平衡会使边坡土结构受到扰动和松动，土体中颗粒之间原有的粘聚力发生改变或破坏，导致力学强度显著下降，自重增加，易失稳和滑移。

3.3水的作用

工作区内黄土的主要特征之一是垂向节理相对发育，上部岩性不同于下部岩性。下层粉土在风化和雨水侵蚀作用下，形成许多小冲沟和孔洞，甚至形成反坡，使上部的马兰黄土具有良好的临空面。马兰黄土的抗冲刷性较差。在降雨径流集中的地方，马兰黄土会沿粉土面滑动或剥落；当水流进入黄土的结构面或软弱面时，在润滑、软化作用下，黄土体沿结构面或软弱面滑动、挤压而出，形成崩塌或滑坡等地质灾害。

3.4人类工程活动影响

工区的人类工程经济活动主要有切坡建房、修建道路、坡顶加载、植树造林等。当切割斜坡建造房屋时，斜坡的坡度比较陡。期间边坡应力场的调整，坡脚压应力、坡顶压应力超过了土体稳定的条件后，后缘产生卸荷拉张裂隙，雨水沿裂隙灌入土体，进一步降低边坡的稳定性。如果边坡具有不利的节理和裂缝组合，就很可能发生崩塌。在坡缘或坡顶人工种植乔灌木，其根系在黄土中伸展生长，容易吸收水分，使土壤软化，根系劈裂，导致黄土滑坡。

4.不稳定斜坡的稳定性分析

4.1不稳定斜坡定性分析

不稳定斜坡坡体陡立，坡脚为东坪新村村民，坡顶为青龙山公园绿化区，前缘坡脚受修路开挖影响，现已形成陡立临空面，坡体前缘中下部已发生多次小型垮塌，坡脚略微凹进坡体，坡面垂直节理裂隙发育，裂缝宽2mm～10mm，长2m～3m，坡顶平缓易于积水，降雨沿节理裂隙逐渐入渗坡体，抗剪强度逐渐降低。在暴雨与地震工况下均处于不稳定状态；X1-X5等不稳定斜坡在自重条件下处于基本稳定状态，在暴雨与地震工况下均处于欠稳定状态，坡体现状稳定性较差，发生崩塌或滑坡地质灾害的可能性较大。

4.2不稳定斜坡定量分析

斜坡体按其物质组成均为土质斜坡，潜在滑面形态为圆弧形。未发现地下水出露，所以不考虑地下水对不稳定斜坡的影响。通过采用瑞典条分法选取8处斜坡剖面进行稳定性定量计算，斜坡在自重工况下，稳定系数在1.019～1.147之间，斜坡处于基本稳定状态；斜坡在自重+降雨工况下，稳定系数在0.979～1.08之间，斜坡处于不稳定、欠稳定状态；斜坡在自重+地震工况下，稳定系数在0.963～1.051之间，斜坡处于不稳定、欠稳定、基本稳定状态。据计算结果表明，降雨、地震因素对该斜坡的稳定性具有重要的影响。

5.不稳定斜坡的防治措施

5.1建立群测群防机制，做好应急避险知识宣传教育

针对不稳定坡体影响范围内的人民群众，应广泛开展地质灾害应急避险知识宣传，禁止群众在斜坡体上、下乱挖乱建房屋，破坏坡体的稳定性，提高人民群众防灾减灾意识，安排培训专人在雨季汛期，加强对斜坡的巡查、监测，并以行政村为单元，设置预警抢险村民应急小组，签定责任书，开展地质灾害避险应急演练活动，增强群众防灾避险意识。

5.2抓紧项目立项申报，落实工程防治措施

根据已查明的不稳定斜坡特征、保护防治对象，同时考虑天然工况、暴雨工况、地震工况及防治工程的施工环境、经济合理性与环境适应性，本次不稳定斜坡的治理主要以坡面防护为主，针对斜坡变形失稳的类型、坡体稳定性、下滑力、坡体发育特征采用相应的治理方案，另外因斜坡处于城区人口密集区，整体治理方案需与环境绿化相结合。建议采取削坡修整+地表排水+坡脚混凝土挡土墙+锚杆框架或锚索框架+坡面绿化工程的综合治理方案。

5.3加强地质灾害综合研究，做好工程建设管护维修

由于地质灾害防治工程所处地质环境的特殊性，在工程实施后，应进一步加强同地区同类地质灾害特征、分布、形成原因以及风险评估等综合研究工作，总结经验、完善防治措施，做好建设工程管护维修，确保工程使用寿命，为减轻和有效治理同类不稳定斜坡地质灾害提供参考。

6.结论

通过对上述不稳定斜坡的地形地貌条件、地层岩性条件、地质构造、水的作用、人类工程活动等因素进行分析，结合不稳定斜坡发育特征、成因，采取定性和定量相结合的方法对边坡稳定性进行了综合评价，提出了相应的防治措施，为政府决策和下一步实施防治工程提供科学依据。

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