吐魯番市葡萄溝景區(qū)崩塌地質(zhì)災(zāi)害形成機(jī)制與治理研究

張菊秀，賀根義

（新疆地礦局第二水文工程地質(zhì)大隊(duì)，新疆昌吉831100）

吐魯番市葡萄溝景區(qū)崩塌地質(zhì)災(zāi)害形成機(jī)制與治理研究

張菊秀*，賀根義

（新疆地礦局第二水文工程地質(zhì)大隊(duì)，新疆昌吉831100）

崩塌是影響吐魯番葡萄溝景區(qū)正常營運(yùn)的地質(zhì)災(zāi)害之一。崩塌地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生，對當(dāng)?shù)鼐用竦纳?cái)產(chǎn)安全和旅游景區(qū)的正常營運(yùn)都構(gòu)成了極大的威脅，為對其進(jìn)行綜合治理,以景區(qū)內(nèi)發(fā)育的29處崩塌地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)為主要研究對象，對景區(qū)崩塌災(zāi)害的形成機(jī)制進(jìn)行了詳細(xì)分析,并總結(jié)了影響景區(qū)崩塌災(zāi)害發(fā)生的自然因素和人為因素，最后在此基礎(chǔ)上對每個(gè)崩塌防治分區(qū)提出了相應(yīng)的防治措施，從而保障了景區(qū)各項(xiàng)旅游設(shè)施的正常營運(yùn)，也為當(dāng)?shù)鼐用裉峁┝艘粋€(gè)安全的生活環(huán)境。

葡萄溝景區(qū)；崩塌；形成機(jī)制；影響因素；治理措施

崩塌是一種典型的、常見的地質(zhì)災(zāi)害類型，具有破壞速度快、發(fā)育規(guī)模差異大等特點(diǎn)[1]。葡萄溝旅游區(qū)是新疆為數(shù)不多的5A級景區(qū)之一，近年來，由于隨著吐魯番市葡萄溝景區(qū)旅游業(yè)的快速發(fā)展，景區(qū)內(nèi)的人類工程經(jīng)濟(jì)活動(dòng)也隨之增強(qiáng)，加之坡面碎屑流在地震、強(qiáng)降雨等不利條件的影響，致使景區(qū)內(nèi)的地質(zhì)環(huán)境也發(fā)生了改變。崩塌地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生，不僅影響了葡萄溝景區(qū)的正常運(yùn)營和原始風(fēng)貌，而且對景區(qū)內(nèi)的旅游設(shè)施及人員也構(gòu)成了極大地威脅。

本文在綜合分析已有研究成果的基礎(chǔ)上，以景區(qū)內(nèi)發(fā)育的29處崩塌地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)為主要研究對象，對景區(qū)崩塌地質(zhì)災(zāi)害的類型、形成機(jī)制以及影響因素進(jìn)行分析，最后并根據(jù)崩塌地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育和分布的特征，對每個(gè)崩塌防治分區(qū)提出了相應(yīng)的防治措施，在一定程度上避免了葡萄溝景區(qū)崩塌地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生。

1 地質(zhì)背景

1.1 地層巖性

葡萄溝景區(qū)及附近區(qū)域出露的地層按時(shí)代成因可以分為第四系下更新統(tǒng)和全新統(tǒng)，其中：下更新統(tǒng)主要由灰色巨厚的西域礫巖層，鈣質(zhì)膠結(jié)，夾有細(xì)礫巖、礫狀砂巖及砂質(zhì)泥巖的透鏡體等巖性組成，巖層厚度大于50m，下伏第三系泥巖、砂巖；全新統(tǒng)主要包括全新統(tǒng)坡積層和全新統(tǒng)沖積洪積層，全新統(tǒng)坡積層分布在防治區(qū)葡萄溝東西兩側(cè)第一斜坡帶山坡上及坡腳處，巖性為坡積碎石土，厚度1.5～3.5m，該層直接覆蓋在下更新統(tǒng)西域礫巖層之上；全新統(tǒng)沖積洪積層呈條帶狀分布于葡萄溝現(xiàn)代河床中，巖性為單一圓礫或卵石，局部夾有細(xì)砂透鏡體。圓礫厚度在北側(cè)Ⅲ號防治區(qū)為7.42m，在南側(cè)Ⅴ號防治區(qū)揭露厚度6.5m。卵石層在南側(cè)Ⅴ號防治區(qū)揭露厚度為4.8m。

1.2 地質(zhì)構(gòu)造及新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)

在區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造上，吐魯番葡萄溝風(fēng)景區(qū)位于北天山優(yōu)地槽褶皺帶東段的吐魯番—哈密山前坳陷的山間構(gòu)造斷陷盆地—吐魯番盆地中部，其次級構(gòu)造包括火焰山逆斷裂褶皺帶（火焰山背斜）和火焰山山前坳陷2個(gè)單元，兩者被吐魯番大斷裂所分開。

新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)對盆地內(nèi)地貌、第四紀(jì)地質(zhì)和氣候的發(fā)展過程及特征具有明顯的控制作用。吐魯番盆地為地槽型封閉盆地，同時(shí)具有一些斷陷盆地的特征。新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)活動(dòng)強(qiáng)烈，上升幅度大，在時(shí)間上具有階段性和間歇性，在空間上有較大的差異性，在景區(qū)區(qū)內(nèi)形成構(gòu)造剝蝕低山特征，由于新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)強(qiáng)烈，侵蝕切割剝蝕明顯，形成了景區(qū)目前河谷地貌的特征。

1.3 水文地質(zhì)條件地質(zhì)

葡萄溝景區(qū)及附近分布的地下水類型主要包括松散巖類孔隙水和碎屑巖類裂隙孔隙水2大類。

松散巖類孔隙水分布于葡萄溝河谷內(nèi)及葡萄溝出山口以南的山前傾斜平原地區(qū)，為單一結(jié)構(gòu)孔隙潛水。含水層巖性一般為砂礫石和中粗砂，水化學(xué)類型主要為HCO3·SO4-Ca·Na型水，水質(zhì)較好，礦化度小于0.5g/L左右；碎屑巖類裂隙孔隙水主要分布于防治區(qū)下更新統(tǒng)西域礫巖下伏第三系砂巖、礫巖組成的基巖區(qū)。含水層巖性為砂巖和礫巖。由于含水層富水性差，流量較小，呈片狀滲出，水質(zhì)一般較差。

1.4 工程地質(zhì)條件

根據(jù)區(qū)域工程地質(zhì)條件，按照巖土體的組成巖性、結(jié)構(gòu)類型、巖石強(qiáng)度等，防治區(qū)內(nèi)巖土體分為3個(gè)工程地質(zhì)巖組：

（1）層狀軟弱的西域礫巖巖組：主要分布于葡萄溝景區(qū)東西兩側(cè)陡崖及人工削坡處，巖性為砂礫石，呈膠結(jié)—半膠結(jié)狀態(tài)，密實(shí)，具半成巖性質(zhì)，為葡萄溝特殊地質(zhì)環(huán)境下形成的特殊地層，統(tǒng)稱該地層為西域礫巖。天然容重一般在2.1g/cm3。具有近水平層理，局部地段夾有細(xì)礫巖、礫狀砂巖及砂質(zhì)泥巖的透鏡體。西域礫巖的承載力特征值達(dá)400～500kPa。

（2）碎石土單層土體組：主要分布于葡萄溝景區(qū)北部葡萄溝兩側(cè)火焰山山坡上，主要巖性為坡積碎石土，地層厚度1～3m不等，結(jié)構(gòu)較為松散，具順坡向?qū)永怼Ｏ路貙訛榫藓裎饔虻[巖，承載力特征值為200～300kPa。

（3）粉土和砂礫石雙層土體組：主要分布于葡萄溝河河床兩側(cè)階地上，巖性為沖洪積粉土和砂礫石，具二元結(jié)構(gòu)，表層粉土厚度薄，一般在1m左右，松散，下部砂礫石,密實(shí)。該地層承載力特征值一般為100～350kPa。

2 崩塌地質(zhì)災(zāi)害類型

根據(jù)葡萄溝景區(qū)崩塌地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)育特征，主要可以分為崩塌危巖體和崩塌危巖帶兩種類型。其中，崩塌危巖帶是由幾個(gè)單體崩塌危巖體組成，同時(shí)單體之間尚存在規(guī)模小、僅以碎落、掉塊為主的危巖體。在葡萄溝景區(qū)共發(fā)育有崩塌地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)29處，其中19處為崩塌危巖體（帶），為重要地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)，這些地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)均發(fā)生過崩塌，并在已發(fā)生的崩塌后壁陡崖上仍保留有危巖體（帶），剩余10處為一般崩塌災(zāi)害點(diǎn)，對旅游區(qū)不會構(gòu)成直接威脅。

3 崩塌地質(zhì)災(zāi)害形成機(jī)制和影響因素

3.1 崩塌危巖體（帶）形成機(jī)制

葡萄溝景區(qū)內(nèi)危巖體的形成主要受裂隙控制。主要有2類破壞裂隙：后緣卸荷裂隙和風(fēng)化裂隙，2組結(jié)構(gòu)面將崖體切割成獨(dú)立塊體。

景區(qū)陡崖面走向?yàn)楸北睎|向，其中危巖體后緣卸荷裂隙多與陡崖總體走向平行或斜交，風(fēng)化裂隙基本與陡崖面垂直或斜交。兩組結(jié)構(gòu)面將崖體切割成獨(dú)立的塊體，在重力、風(fēng)化營力、凍脹、震動(dòng)力等不斷作用下，裂隙會不斷發(fā)展而張開，當(dāng)其穩(wěn)定性失衡時(shí)，危巖體就會發(fā)生崩塌。加之結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀直立，雨水易于滲入，在雨水、氣溫等長期作用下，結(jié)構(gòu)面越張?jiān)酱?，最終導(dǎo)致崖體崩塌。

3.2 崩塌危巖體（帶）影響因素

葡萄溝景區(qū)內(nèi)崩塌的形成主要受自然因素影響，其次是人為因素影響。影響崩塌形成的自然因素包括地形地貌條件、地層巖性條件、地質(zhì)構(gòu)造條件、氣象水文條件、地震條件和人類工程活動(dòng)。

（1）地形地貌條件。陡峻斜坡地形是形成崩塌的必要條件[2]，葡萄溝景區(qū)內(nèi)邊坡陡峻，由于受人工切坡和風(fēng)化剝蝕，坡腳形成近于直立的陡崖，坡度大于70°，為崩塌地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生提供了有利的地質(zhì)環(huán)境條件。

（2）地層巖性條件。地層巖性的構(gòu)成是崩塌地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的物質(zhì)條件[3]。葡萄溝景區(qū)危巖陡崖面主要由第四系西域礫巖組成，層狀結(jié)構(gòu)，該巖石具有抗風(fēng)化能力較差和裂隙較為發(fā)育等特點(diǎn)。

（3）地質(zhì)構(gòu)造條件。地質(zhì)構(gòu)造因素與崩塌地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生有著密切的聯(lián)系。葡萄溝景區(qū)新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)強(qiáng)烈，上升幅度大，構(gòu)造運(yùn)動(dòng)使巖體卸荷裂隙、風(fēng)化裂隙發(fā)育，從而加劇了崩塌災(zāi)害的發(fā)生。

（4）氣象水文條件。葡萄溝景區(qū)屬于典型的北溫帶干旱氣候，多年年平均降雨量在10～16mm之間，多集中在6～8月。降水后形成的地表水通過陡崖后緣的裂縫滲漏到陡崖裂隙內(nèi)，降低了裂縫的力學(xué)性能，同時(shí)，增加了裂縫內(nèi)的水壓力，誘發(fā)危巖崩塌的發(fā)生。

（5）地震條件。葡萄溝景區(qū)屬地震多發(fā)區(qū)，地震可導(dǎo)致構(gòu)造裂隙發(fā)育、巖體破碎、應(yīng)力急劇變化等，地震基本裂度位于Ⅶ度區(qū)，地震是導(dǎo)致崩塌的重要因素之一。

（6）人類工程活動(dòng)。葡萄溝景區(qū)內(nèi)陡崖坡腳緊鄰各類民房設(shè)施、旅游設(shè)施及引水渠道，東西兩岸建設(shè)用地有限，迫使當(dāng)?shù)鼐用駥ζ咸褱蠔|西岸山體進(jìn)行開挖、削坡，擴(kuò)大建設(shè)用地，從而形成高陡邊坡，使邊坡穩(wěn)定性變差，甚至形成不穩(wěn)定陡坡。

經(jīng)過對崩塌危巖體（帶）影響因素的綜合分析，影響葡萄溝景區(qū)危巖體（帶）發(fā)育的主要控制因素是卸荷裂隙和風(fēng)化裂隙，主要誘發(fā)因素為暴雨、地震和人工切坡。

4 防治對策及建議措施

在葡萄溝景區(qū)，當(dāng)?shù)卣块T和居民也采取了相應(yīng)的防治措施，已有的防治工程設(shè)施主要對葡萄溝東側(cè)崩塌體坡腳進(jìn)行了治理，采取的治理措施主要有簡易擋墻、引水渠道（落石溝）、生物防治（林地）和安全警示牌等四類。但是大部分擋墻防治措施的砌體形式結(jié)構(gòu)簡單，整體性差，部分擋墻修建過高，抗側(cè)向推力能力降低，部分地段甚至出現(xiàn)了垮塌。

本文在充分保障當(dāng)?shù)鼐用竦纳褙?cái)產(chǎn)安全和保護(hù)當(dāng)?shù)芈糜钨Y源的基礎(chǔ)上，并根據(jù)葡萄溝景區(qū)內(nèi)崩塌地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)育范圍和特征，將景區(qū)內(nèi)的崩塌地質(zhì)災(zāi)害分為5個(gè)分區(qū)分別進(jìn)行防治設(shè)計(jì)，其編號分別為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ。

根據(jù)本次地質(zhì)災(zāi)害的防治思路，對葡萄溝景區(qū)內(nèi)崩塌地質(zhì)災(zāi)害主要采取被動(dòng)防護(hù)的工程措施，除WY01危巖體采用貼坡防護(hù)，WY04和WY12包含鑲補(bǔ)坡腳外，其余危巖體均采用在坡腳或坡底處設(shè)置SNS被動(dòng)防護(hù)網(wǎng)和樁板式擋墻的被動(dòng)防治措施。其中WY01危巖體的防治措施如圖1所示。

圖1 WY01危巖體貼坡漿砌卵石防治措施

5 結(jié)論及建議

（1）在葡萄溝景區(qū)內(nèi)共發(fā)育有29處崩塌地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)，其中19處為崩塌危巖體（帶），為重要地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)，剩余10處為一般崩塌災(zāi)害點(diǎn)，對旅游區(qū)不會構(gòu)成直接威脅。

（2）葡萄溝景區(qū)內(nèi)崩塌的形成主要受自然因素影響，其次是人為因素影響。影響崩塌形成的因素主要包括地形地貌條件、地層巖性條件、地質(zhì)構(gòu)造條件、氣象水文條件、地震條件和人類工程活動(dòng)。其中，卸荷裂隙和風(fēng)化裂隙是影響葡萄溝景區(qū)危巖體（帶）的發(fā)育主要控制因素，而暴雨、地震和人工切坡是主要的誘發(fā)因素。

（3）在綜合分析已有研究成果的基礎(chǔ)上，對葡萄溝景區(qū)內(nèi)的崩塌地質(zhì)災(zāi)害主要采取被動(dòng)防護(hù)工程措施，除WY01危巖體采用貼坡防護(hù)，WY04和WY12包含鑲補(bǔ)坡腳外，其余危巖體均采用在坡腳或坡底處設(shè)置SNS被動(dòng)防護(hù)網(wǎng)和樁板式擋墻的被動(dòng)防治措施。

[1] 駱銀輝,胡斌,朱榮華,等.崩塌的形成機(jī)理與防治方法[J].西部探礦工程,2008,20(12):1-3.

[2]雷東.某崩塌(危巖體)成因分析及誘發(fā)因素研究[J].中國水運(yùn):下半月,2012(6):239-240.

[3]鄭昱.廈門市崩塌滑坡災(zāi)害的發(fā)育特征及防治建議[J].地質(zhì)災(zāi)害與環(huán)境保護(hù),2012,23(2):17-20.

P642.22

A

1004-5716(2015)04-0137-03

2014-04-09

2014-04-10

張菊秀（1988-），女（漢族），甘肅武威人，助理工程師，現(xiàn)從事水文地質(zhì)、工程地質(zhì)和環(huán)境地質(zhì)方面的工作。