张天义

(新疆地矿局第一水文工程地质大队，新疆 乌鲁木齐 830091)



新疆托克逊县克尔碱岩画崩塌地质灾害稳定性评价

张天义

(新疆地矿局第一水文工程地质大队，新疆 乌鲁木齐 830091)

克尔碱岩画石刻水系图位于新疆托克逊县，在查明新疆托克逊县克尔碱岩画岩质崩塌地质灾害基本地质条件的基础上，对区内岩质崩塌地质灾害的发育特征进行总结和分析，并运用定性和定量相结合的评价方法对崩塌地质灾害的稳定性进行了评价。研究结果表明：研究区危岩体分布于崩塌体坡面陡崖上，岩性为侏罗系砂岩，崩塌类型为倾倒式岩质崩塌，发育规模为小型；根据定性评价和定量评价结果，综合评价克尔碱岩画石刻水系图崩塌边坡稳定性为不稳定。

克尔碱岩画；岩质崩塌；发育特征；稳定性评价

托克逊县位于东天山南麓，吐鲁番盆地西缘，研究区克尔碱岩画石刻水系图位于托克逊县北克尔碱镇西北约8 km处，距离托克逊县城约71 km，交通十分便利。研究区位于欧亚大陆腹地，远离海洋，具典型的大陆性暖温带极干旱气候特点。根据托克逊县气象站2010～2015年多年平均资料，研究区内多年平均气温15.2℃，多年平均降水量11.2 mm，多年平均蒸发量3 300.1 mm。降水主要集中在4～10月，多年平均降水量10.1 mm，占全年降水量的90%以上。

本文在对研究区克尔碱岩画石刻水系图崩塌灾害野外实地调查基础上，结合并参考相关研究成果[1-6]，对研究区克尔碱岩画石刻水系图崩塌危岩体的地质环境和发育特征进行分析和评价，并运用野外判定法和赤平投影分析法对崩塌危岩体的稳定性进行评价，为进一步开展区内地质灾害防治勘查、工程设计提供基础性依据。

1 研究区地质环境分析

1.1 地形地貌

勘查区区域上位于克尔碱镇库加依沟河谷内，地处构造剥蚀低山丘陵区。海拔400～1 000 m之间，相对高差10～50 m，经长期风化剥蚀作用，山体断断续续。河谷开阔，多呈“U”型沟谷。崩塌灾害所在的山坡地势陡峻，坡度近90°，坡高约为7 m。坡面基岩风化破碎，无植被发育。坡脚可见散落较多崩落的块石、碎石。

1.2 地层岩性

根据现场实地调查，研究区出露的地层为侏罗系和第四系。其中侏罗系出露于科牙依、白杨河口等地，有下侏罗统八道湾组中侏罗统三工河组和西山窑组、上侏罗统头屯河组。岩性为中风化-强风化砂岩、粉砂岩等。而第四系主要分布于水系图岩画所在的山坡上，岩性为砂卵砾石。呈青灰、灰黑色，较松散，磨圆度中等，多呈次圆状，分选性一般，覆盖于侏罗系地层之上，厚度较小。

1.3 地质构造及新构造运动

研究区大地构造位于北天山褶皱带一级构造单元，其中包括伊连哈比尔尕复背斜1个三级构造单元。此外，研究区地质构造单元属于依连哈比尔尕山复背斜，附近无活动断裂通过。危岩体坡面可见有1处微地质构造，构造类型为正断层，断层宽度0.68 m，断层泥充填，上盘产状179°∠30°，下盘产状213°∠18°，呈北西向延伸，在危岩体坡面延伸长度约15 m。最后，托克逊县属中度地震区，境内地震活动频繁，强地震使岩体破碎、产生裂缝，并形成大量碎屑物质，加剧地质灾害活动。

1.4 水文地质条件

研究区内地下水根据其赋存条件，水理性质及水力特征，主要为基岩裂隙水，分布于研究区周边山区。基岩裂隙水主要补给来源为大气降水，经过短途径流，以泉水、河谷潜流和侧向径流方式排泄，并转换为地表水或补给山前平原地下水。

1.5 工程地质条件

研究区分布的工程地质岩组包括岩组和土体两大类。岩组为块状、互层状坚硬—较坚硬碎屑岩组，土体为砾类土。

(1)坚硬-较坚硬块状、互层状以碎屑岩为主岩组广泛分布于勘查区内。岩性主要为砂岩，岩石力学强度低，抗风化能力弱。

(2)研究区内出露的土体主要为砾类土。砾类土分布于山间沟谷、冲洪积扇以及河道内。由全新统和上更新统冲洪积层组成。岩性为巨砾、卵砾、砂粒夹砂性土透镜体。工程地质条件良好。

1.6 人类工程活动

研究区周边主要人类工程活动为煤矿开采、交通运输、游客旅游等。根据现场调查，煤矿开采对周围地质环境影响较大，部分区域出现地面塌陷现象，其他人类活动对地质环境影响程度较小。

2 研究区岩质崩塌发育特征分析

研究区内的崩塌灾害危岩体长7 m，宽度22 m，厚度约2 m，危岩体体积约300 m3，坡脚堆积体较少，少于50 m3。结合《滑坡防治工程勘查规范》(DZ/T0218-2006)中崩塌分类及特征表及《滑坡崩塌泥石流灾害详细调查规范》(1:50000)中关于崩塌规模等级的划分，将克尔碱岩画石刻水系图崩塌类型划分为倾倒式岩质崩塌，规模为小型。

2.1 危岩体

研究区崩塌灾害为岩质倾倒式崩塌，危岩体分布于崩塌体坡面陡崖上，危岩体岩性为侏罗系砂岩，岩层产状为174°∠31°，陡崖坡向为40°，根据产状及坡向判断该崩塌斜坡为一平缓层状斜坡。危岩体分布高程841-848m，坡面危岩体节理裂隙发育，主要控制裂隙五组，裂隙产状分别为313°∠75°、235°∠20°、231°∠60°、64°∠51°、8°∠38°，这五组结构面较粗糙，局部贯通，结合性差，以岩石碎屑物填充，局部处于临空状态，断面(20×5 m范围)主要节理裂隙统计数据如表1所示，由于受风化、雨水、车辆震动、重力作用、地震作用极易发生崩塌灾害，威胁坡顶自治区级文物克尔碱岩画石刻水系图、坡脚道路及过往行人安全。研究区崩塌危岩体如图1所示。

表1 断面(20×5m范围)主要节理裂隙统计表

2.2 崩塌堆积物

本次勘查对危岩体坡脚堆积物进行调查，经调查崩塌危岩体由坡面脱离在坡脚堆积，坡脚堆积物较少，以块状岩体为主，岩石风化碎屑物充填，块石块度1.2×0.8×0.6 m。研究区研究区坡脚坠落堆积体如图2所示。

图1 研究区崩塌危岩体 图2 研究区坡脚坠落堆积体

2.3 植被发育

克尔碱岩画处地形坡度相对较陡，地表薄层土体覆盖，底部为基岩，降雨稀少，坡顶未见有植被发育，仅在坡脚可见植被零星发育。

3 研究区岩质崩塌稳定性评价

3.1 岩质崩塌稳定性定性评价

本文对岩质崩塌稳定性评价采用野外判定法。根据现场调查，危岩带所斜坡整体坡度近90°，坡面凹凸不平，坡面无植被发育，从地形地貌上判定为稳定性差。坡面出露基岩岩性为砂岩，由于风化作用岩体结构破碎，裂缝裂隙发育切割较深，结构面不连续，从地质结构方面判定为稳定性差。研究区位于风口，风力资源丰富，气候干燥少雨，昼夜温差较大，从水文气象方面判定为稳定性较差。由于研究区为文物保护区，人类工程活动较少，对整体环境的影响也较小，从人类工程活动方面判定稳定性好。结合四个方面综合判定崩塌危岩带稳定性为差。

3.2 岩质崩塌稳定性定量评价

根据地质灾害测量成果，岩质潜在崩塌危岩体破坏形式主要为倾倒式崩塌。危岩带潜在崩塌稳定性计算时选取各潜在崩塌体的典型危岩单体进行计算。

3.2.1 破坏计算模型

针对倾倒式破坏计算采用《岩土勘察设计手册》与《工程地质手册》(第四版)中推荐的计算模型进行分析。倾倒式崩塌不稳定岩体的上下各部分和稳定岩体之间均有裂隙分开，一旦发生倾倒，将以A点为转点发生转动，检算时应考虑各种附加力的最不利组合。在雨季张开的裂隙可能为暴雨充满，应考虑静水压力；Ⅶ度以上地震区，应考虑水平地震力作用。如不考虑其他力，则崩塌体的抗倾覆稳定性系数K可按下式计算：

(1)

图3 危岩带所在坡面剖面示意图

3.2.2 崩塌危岩体稳定性计算及分析

1)计算约定

(1)危岩体的边界以危岩体的主导裂隙的切割、控制为主，其计算深度以主导裂隙与现有地面的交线为准，大于该深度的裂隙切割体不参与计算。

(2)危岩体破裂面处的截面积采用AutoCAD软件直接从平面、剖面上量取。除主导裂隙外，假定裂隙的延伸深度为2/3破裂面。

(3)从危岩带选出具有代表性岩块进行参数取值参加计算，a为岩块长度，b为岩块宽度，h为岩块高度，V为岩块体积。

2)计算剖面选取及参数取值

(1)计算参数取值，如表2所示。

(2)计算剖面选取，如图3所示。

3.2.3 计算结果

根据《滑坡防治工程勘查规范》(DZ/T0218-2006)稳定性划分标准，研究区内危岩带稳定性为不稳定-基本稳定，计算结果如表3所示。根据定性评价和定量评价结果，综合评价克尔碱岩画石刻水系图崩塌边坡稳定性为不稳定。

表2 倾倒式危岩体计算模型参数表

表3 危岩体稳定性计算结果表

4 结语

(1)研究区位于库加依沟河谷内，地处构造剥蚀低山丘陵区。海拔400～1 000 m之间，相对高差10～50 m。区内出露的地层为侏罗系和第四系，侏罗系主要为中风化-强风化砂岩，第四系岩性主要为砂卵砾石。区内地下水主要为基岩裂隙水，工程地质岩组为块状、互层状坚硬—较坚硬碎屑岩组，土体为砾类土。

(2)研究区克尔碱岩画石刻水系图崩塌类型划分为倾倒式岩质崩塌，规模为小型。危岩体分布于崩塌体坡面陡崖上，危岩体岩性为侏罗系砂岩，岩层产状为174°∠31°，陡崖坡向为40°，根据产状及坡向判断该崩塌斜坡为一平缓层状斜坡。

(3)对区内崩塌危岩体进行了定性和定量评价。克尔碱岩画石刻水系图崩塌根据野外判定法综合判定稳定性为差；根据定量评价方法，按最不利组合考虑，克尔碱岩画石刻水系图崩塌边坡定量评价为不稳定；根据定性评价和定量评价结果，综合评价克尔碱岩画石刻水系图崩塌边坡稳定性为不稳定。

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2017-02-13

张天义(1989-)，男，新疆昌吉人，助理工程师，主要从事水文地质、工程地质及地质灾害工作。

P642.21

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1004-1184(2017)03-0205-03