溫宿縣溫宿鎮(zhèn)卡坡崩塌災(zāi)害發(fā)育特征及治理工程措施研究

王曉貴

(新疆地礦局第一水文工程地質(zhì)大隊(duì)，新疆 烏魯木齊 830091)

溫宿縣溫宿鎮(zhèn)卡坡崩塌災(zāi)害發(fā)育特征及治理工程措施研究

王曉貴

(新疆地礦局第一水文工程地質(zhì)大隊(duì)，新疆 烏魯木齊 830091)

在對(duì)研究區(qū)崩塌災(zāi)害詳細(xì)調(diào)查的基礎(chǔ)上，對(duì)區(qū)內(nèi)發(fā)育崩塌災(zāi)害的發(fā)育特征、穩(wěn)定性及治理工程措施進(jìn)行了分析和研究。研究結(jié)果表明：崩塌災(zāi)害在平面上呈條帶狀分布。根據(jù)崩塌危巖帶分布的空間特征，共劃分為3個(gè)區(qū)段；溫宿縣卡坡區(qū)內(nèi)的邊坡總體自然工況處于穩(wěn)定狀態(tài)。在自然+暴雨工況、自然+地震工況下，部分邊坡處于不穩(wěn)定狀態(tài)，其他部位處于欠穩(wěn)定-穩(wěn)定狀態(tài)。提出臺(tái)階式削方、坡面整飾與崩積物清運(yùn)、混凝土攔石墻+剛性被動(dòng)防護(hù)網(wǎng)、柔性被動(dòng)防護(hù)網(wǎng)、監(jiān)測(cè)預(yù)警以及警示標(biāo)志等措施相結(jié)合的綜合防治設(shè)計(jì)方案，進(jìn)而為后續(xù)當(dāng)?shù)卣畬?duì)滑坡地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)的防治工程設(shè)計(jì)提供理論基礎(chǔ)。

溫宿縣；崩塌；發(fā)育特征；穩(wěn)定性；治理措施

研究區(qū)位于溫宿縣人民政府駐地溫宿鎮(zhèn)北，距離阿克蘇市9 km，有溫宿鎮(zhèn)-阿克蘇公路(S209線)、溫宿鎮(zhèn)-木本林場(chǎng)公路(Z625線)與314國(guó)道相連通，交通條件較為便利。由于研究區(qū)內(nèi)人類工程經(jīng)濟(jì)活動(dòng)比較頻繁和強(qiáng)烈，對(duì)區(qū)內(nèi)崩塌地質(zhì)災(zāi)害的穩(wěn)定性產(chǎn)生一定影響。因此，本文在野外調(diào)查和室內(nèi)資料整理分析的基礎(chǔ)上，參考相關(guān)研究成果[1-5]，對(duì)研究區(qū)內(nèi)地質(zhì)條件、發(fā)育特征、穩(wěn)定性以及治理工程措施等內(nèi)容進(jìn)行分析和評(píng)價(jià)，進(jìn)而為后續(xù)當(dāng)?shù)卣畬?duì)滑坡地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)的防治工程設(shè)計(jì)提供理論基礎(chǔ)。

1 研究區(qū)地質(zhì)條件分析

1.1 自然地理概況

根據(jù)溫宿縣氣象局提供資料，研究區(qū)所在溫宿縣年平均氣溫10.3℃，7月最高平均22.4℃～24℃，1月最低平均-9.2℃～11.5℃。降雨多以暴雨形式出現(xiàn)，年平均降水量62.5 mm，多年平均蒸發(fā)量1 853.9 mm，多年平均相對(duì)濕度56%～58%。

溫宿縣境內(nèi)河流發(fā)育，共有大小河流43條，年徑流總量96.4億 m3，其中源于縣境內(nèi)的河流量為32.8億 m3。對(duì)研究區(qū)有影響的河流主要為庫(kù)木艾日克河、托什干河和科克亞爾河，以及研究區(qū)內(nèi)的泉水溝和季節(jié)性洪溝。

1.2 地形地貌

研究區(qū)位于新疆西部天山中段、塔里木盆地西北邊緣，地貌屬托木爾峰南麓山前沖洪積平原，由庫(kù)馬立克河階地邊坡構(gòu)成了防治區(qū)內(nèi)現(xiàn)有的地貌形態(tài)，總體地形為北東高，南西低，海拔1 100～1 200 m。崩塌災(zāi)害所賦存的邊坡在縣城北部呈近東西向展布，在縣城東部呈近南北向展面，總體呈類弧形。邊坡總長(zhǎng)度約4.4 km，高10～30 m，近乎直立，坡腳多已開發(fā)為綠化林帶；邊坡頂部垂直節(jié)理、水蝕洞穴發(fā)育，邊坡前緣切割嚴(yán)重。

1.3 地層巖性

研究區(qū)位于山前沖洪積扇中下部，地層巖性以粉土、砂土為主的多層結(jié)構(gòu)，巖土顆粒從北向南逐漸變細(xì)，區(qū)內(nèi)分布的地層主要為第四系，按時(shí)代和成因分述如下。

(1)第四系上更新統(tǒng)沖積物該地層為防治區(qū)出露的主要地層，巖性以黃土狀粉土為主，局部可見粉質(zhì)黏土，夾細(xì)砂層和圓礫層，灰黃色，干燥，稍密-密實(shí)，膠結(jié)性差，粉土單層厚度在4～6 m之間。夾層從東向西粒徑逐漸變大，由細(xì)砂過渡成圓礫，夾層厚度也逐漸變大。局部地段夾層揭露出礫砂及少量角礫。該地層層理明顯，垂直裂隙較發(fā)育，局部地段裂隙強(qiáng)發(fā)育。

(2)第四系全新統(tǒng)崩積層

該地層廣泛分布于防治區(qū)各邊坡坡腳，由崩塌形成，巖性以黃土狀粉土為主，夾礫石、砂礫石、細(xì)-粉細(xì)砂，呈塊狀或散粒狀。塊狀崩積物的塊徑一般0.5～2 m不等。

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

溫宿縣大地構(gòu)造位置跨及天山地槽褶皺帶和和塔里木地臺(tái)。研究區(qū)位于塔里木地臺(tái)北緣的與柯坪斷陷(Ⅱ3)北塔里木帶(Ⅲ3)之阿克蘇鼻狀隆起部，地表無斷裂、褶皺等構(gòu)造行跡。研究區(qū)地處阿爾泰地震帶與北天山地震帶之間，根據(jù)《中國(guó)地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖》(GB18306-2015)與《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50011-2010)，研究區(qū)所在溫宿鎮(zhèn)地震動(dòng)峰值加速度為0.20 g，反應(yīng)譜特征周期為0.40 s，抗震設(shè)防烈度為8度(第二組)。

1.5 水文地質(zhì)條件

研究區(qū)內(nèi)地下水類型主要為第四系松散巖類孔隙水，上部富水性在10～100 m3/d，含水層巖性為土黃色亞砂土夾粉細(xì)砂，含水層厚度15.0～40.0 m之間；下部富水性100～1 000 m3/d之間，含水層巖性為砂礫石、粗砂、中砂等，滲透系數(shù)為20.0～25.0 m3/d。邊坡(卡坡)以東及北東地下水水位埋深一般10～40 m不等，卡坡沿線一帶地下水水位埋深一般1～5 m，沖溝內(nèi)有泉水出露，部分地段形成沼澤，局部潛水具有承壓性。地下水礦化度小于0.5 g/L，水化學(xué)類型為HCO3·SO4-Na·Ca型。淺部地下水水化學(xué)類型變化較復(fù)雜，根據(jù)專項(xiàng)勘查報(bào)告提供的水樣簡(jiǎn)分析成果，淺層地下水水化學(xué)類型為SO4·HCO3-Na·Ca型、HCO3·Cl·SO4-Ca·Na型、HCO3·Cl-Na·Ca·Mg型，礦化度0.9～1.4 g/L。

研究區(qū)地處補(bǔ)給徑流區(qū)，地下水接受北部山區(qū)各河流的入滲及上游地下水側(cè)向補(bǔ)給，地下水補(bǔ)給徑流排泄條件通暢，排泄方式為泉水、蒸發(fā)蒸騰、向下游側(cè)向徑流排泄及少量人工開采。

1.6 工程地質(zhì)條件

研究區(qū)的土體劃分為粉土與砂性土體互層土體和礫質(zhì)土體兩類，分述如下。

1.6.1 粉土、粉質(zhì)黏土與砂性土體互層土體

主要分布于表層，在邊坡及切割溝谷中可見。為沖積成因的粉土、粉質(zhì)黏土，夾礫石、砂礫石、細(xì)-粉細(xì)砂薄層，呈雙層結(jié)構(gòu)或多層結(jié)構(gòu)，干燥-稍濕，硬塑，呈黃土狀，垂直裂隙發(fā)育，表層可見水蝕洞穴。邊坡以東及東北厚度10～30 m，以西及西南3～5 m，容許承載力120～200 kPa，在邊坡處由于垂直裂隙及薄層細(xì)-粉細(xì)砂形成的水平臨空面的存在，在重力等的作用下易形成崩塌。

1.6.2 礫質(zhì)土體

主要下伏于粉土與砂性土體互層土體下部，由松散的第四系上更新統(tǒng)洪積的漂礫、卵石、礫石組成，灰黑色，呈中密-密實(shí)狀態(tài)，顆粒多呈次圓狀，厚度大，承載力特征值大于250 kPa，地層強(qiáng)度較高，工程地質(zhì)條件較好。

2 崩塌災(zāi)害發(fā)育特征及穩(wěn)定性分析

2.1 滑坡災(zāi)害發(fā)育特征

崩塌災(zāi)害于溫宿縣溫宿鎮(zhèn)卡坡沿線一帶均有發(fā)育，在平面上呈條帶狀分布。根據(jù)崩塌危巖帶分布的空間特征，以區(qū)內(nèi)路網(wǎng)為分界線，可將整個(gè)卡坡崩塌群由西北至東南劃分為3個(gè)區(qū)段。

2.1.1 Ⅰ區(qū)段崩塌成災(zāi)特征分析

根據(jù)專項(xiàng)勘查報(bào)告，Ⅰ區(qū)段包括6個(gè)單體崩塌(由西向東)，9個(gè)崩塌危巖帶(由西部向東)。該區(qū)段多數(shù)崩塌距離民房、道路均較遠(yuǎn)，以金穗糧油購(gòu)銷有限責(zé)任公司邊坡賦存的WK079、BT004兩個(gè)成災(zāi)體的威脅性最大，分述如下。

Ⅰ區(qū)段崩塌災(zāi)害以金穗糧油購(gòu)銷有限責(zé)任公司邊坡為典型代表。該邊坡位于糧食儲(chǔ)備庫(kù)的西北角，地層以粉土為主，夾薄層圓礫，膠結(jié)性差，邊坡近乎直立，頂部標(biāo)高為1 171.48 m，底面標(biāo)高為1 141.30 m，陡坎高度約30 m，走向?yàn)?4°。陡坎面垂直裂隙較發(fā)育，密度約5 m/條，裂隙寬度0.1～0.2 m，裂隙切割深度5～10 m。該邊坡潛在崩塌體體積約9 000 m3，邊坡坡腳崩塌堆積物體積約2 500～3 000 m3。

2.1.2 Ⅱ區(qū)段崩塌成災(zāi)特征分析

根據(jù)專項(xiàng)勘查報(bào)告，Ⅱ區(qū)段的崩塌危巖體以高老莊西游樂園為界，分為南北兩個(gè)區(qū)域，其中南區(qū)域(擬建亞瓦溝景區(qū)范圍)包括17個(gè)單體崩塌，14個(gè)崩塌危巖帶(由西部向東)。該區(qū)域崩塌災(zāi)害發(fā)育密集，坡面高陡，受災(zāi)對(duì)象集中，是防治工程的重點(diǎn)區(qū)域。

Ⅱ區(qū)段崩塌災(zāi)害以專項(xiàng)勘查報(bào)告中命名的BT020所賦存的邊坡為典型代表。該邊坡位于灌溉渠東側(cè)、卡坡崩塌群中部，地層以粉土為主，夾薄層圓礫，膠結(jié)性差，邊坡近乎直立，頂部標(biāo)高為1 170.29 m，底面標(biāo)高為1 147.20 m，陡坎高度約23 m，走向?yàn)?°。該區(qū)段裂隙發(fā)育程度較Ⅰ區(qū)段要低，平均密度約8～10 m/條，裂隙切割深度5 m左右，但BT020所賦存邊坡完整性較差，崩塌災(zāi)害發(fā)育密集。

2.1.3 Ⅲ區(qū)段崩塌成災(zāi)特征分析

根據(jù)專項(xiàng)勘查報(bào)告，Ⅲ區(qū)段主要分布7個(gè)單體崩塌(由北向南)，3個(gè)崩塌危巖帶(由北向南)，崩塌災(zāi)害分布密度較稀疏。

Ⅲ區(qū)段崩塌災(zāi)害的主要呈現(xiàn)形式為中-低位小型危巖帶，以專項(xiàng)勘查報(bào)告中命名的BT019所賦存的邊坡為典型代表。該邊坡靠近溫宿縣東邊界，毗臨S209線，邊坡近乎直立，頂部標(biāo)高為1 164.69 m，底面標(biāo)高為1 138.45 m，陡坎高度約26 m。該邊坡裂隙發(fā)育程度較低，坡體完整性一般，工程地質(zhì)條件一般，主要威脅對(duì)象為來往行人及車輛。

2.2 穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果

本文對(duì)研究區(qū)崩塌進(jìn)行了定性及定量評(píng)價(jià)。

(1)定性評(píng)價(jià)方法采用野外判定法進(jìn)行。野外判定法按照2006年4月國(guó)土資源部頒發(fā)的《縣(市)地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查與區(qū)劃基本要求》實(shí)施細(xì)則(修訂稿)中“崩塌(危巖體)穩(wěn)定性野外判別表”對(duì)區(qū)內(nèi)危巖體穩(wěn)定性進(jìn)行判定，其判定結(jié)果的穩(wěn)定性均差。

(2)依據(jù)專項(xiàng)勘查報(bào)告，利用顯式有限單元法(GeoStudio2004軟件)對(duì)溫宿縣卡坡土質(zhì)崩塌進(jìn)行穩(wěn)定性數(shù)值模擬定量分析，采用理正巖土5.1邊坡穩(wěn)定分析模塊對(duì)危巖體上崩塌區(qū)域進(jìn)行整體穩(wěn)定性驗(yàn)算，計(jì)算崩塌區(qū)域的安全穩(wěn)定系數(shù)Fs。驗(yàn)算時(shí)選取3種工況進(jìn)行，即：①工況一：自然工況；②工況二：自然+暴雨工況，假定崩塌區(qū)域土體達(dá)到飽和狀態(tài)；③工況三：自然+地震工況，地震按Ⅷ度進(jìn)行驗(yàn)算。

綜上所述，綜合野外判定法、有限單元法兩種方法對(duì)危巖帶的穩(wěn)定性的評(píng)價(jià)結(jié)果，各方法評(píng)價(jià)結(jié)果基本一致。溫宿縣卡坡區(qū)內(nèi)的邊坡總體自然工況處于穩(wěn)定狀態(tài)。在自然+暴雨工況、自然+地震工況下，部分邊坡處于不穩(wěn)定狀態(tài)，其他部位處于欠穩(wěn)定-穩(wěn)定狀態(tài)。

3 滑坡災(zāi)害治理工程措施分析

卡坡崩塌群的災(zāi)害類型主要為土質(zhì)崩塌，崩塌規(guī)模為小型。針對(duì)成災(zāi)體的致災(zāi)特性以及空間分布特征，本文設(shè)計(jì)采用臺(tái)階式削方、坡面整飾與崩積物清運(yùn)、混凝土攔石墻+剛性被動(dòng)防護(hù)網(wǎng)、柔性被動(dòng)防護(hù)網(wǎng)、監(jiān)測(cè)預(yù)警、警示標(biāo)志等措施相結(jié)合的綜合防治設(shè)計(jì)。

3.1 臺(tái)階式削方

對(duì)于土質(zhì)高陡邊坡崩塌災(zāi)害而言，臺(tái)階式削方是最行之有效的方案。然而，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)踏勘了解，防治區(qū)卡坡坡頂分布有大量墳?zāi)梗糠謮災(zāi)篂槲奈飰?，施工過程中不得予以破壞?；谖奈锉Ｗo(hù)與災(zāi)害防治理念，臺(tái)階式削方區(qū)選取有施工空間且不會(huì)對(duì)墳?zāi)巩a(chǎn)生損毀的地段，即防治Ⅱ區(qū)BT013、WK023處。通過削方放緩卡坡邊坡坡度以減輕土質(zhì)崩塌對(duì)坡腳處來往行人、車輛、基礎(chǔ)設(shè)施的威脅。

3.2 坡面整飾與崩積物清運(yùn)

研究區(qū)部分崩塌體坡面存在凹腔、鷹嘴崖、臨界失穩(wěn)塊體等，部分坡腳存在大量崩塌堆積物，對(duì)坡下來往行人、車輛、基礎(chǔ)設(shè)施構(gòu)成威脅。設(shè)計(jì)采用機(jī)械輔之以人工進(jìn)行坡面整飾，清除不穩(wěn)定塊體，使修繕后的坡面達(dá)到左右平整、上下順接、渾然一體的效果。此外，利用機(jī)械對(duì)坡腳崩積物進(jìn)行裝載與清運(yùn)，恢復(fù)原始地形地貌。

坡面整飾主要針對(duì)防治Ⅱ區(qū)的WK024(危巖帶)、WK025(危巖帶)、WK026(危巖帶)，將來的觀景道路將從該區(qū)域中部穿行。崩積物清運(yùn)主要針對(duì)防治Ⅰ區(qū)WK079(危巖帶)、BT004，防治Ⅱ區(qū)WK029(危巖帶)、WK028(危巖帶)、BT020，清運(yùn)完畢后為后續(xù)防治工程施工提供空間。

3.3 混凝土重力式攔石墻+剛性被動(dòng)防護(hù)網(wǎng)

由于防治區(qū)內(nèi)中位危巖帶較多，近乎直立的坡面與接近30米的高度限制了許多傳統(tǒng)防治措施的實(shí)施。通過現(xiàn)場(chǎng)踏勘與崩塌體運(yùn)動(dòng)學(xué)特征分析，設(shè)計(jì)采用混凝土攔石墻+剛性被動(dòng)防護(hù)網(wǎng)的防治手段?；炷林亓κ綌r石墻的優(yōu)點(diǎn)是可以就地取材、施工簡(jiǎn)便，后期可結(jié)合景區(qū)開發(fā)特點(diǎn)其改造成溫宿故城文化墻。囿于攔石墻修建高度，設(shè)計(jì)在墻頂架設(shè)剛性被動(dòng)防護(hù)網(wǎng)以增大攔石高度和范圍，被動(dòng)網(wǎng)防護(hù)系統(tǒng)較一般防護(hù)措施而言視覺干擾小、防災(zāi)功能強(qiáng)、施工速度快，適宜于景區(qū)修筑。

混凝土重力式攔石墻+剛性被動(dòng)防護(hù)網(wǎng)設(shè)計(jì)在防治Ⅱ區(qū)WK028(危巖帶)、BT020處修建，修建過程中最大程度地對(duì)綠化用地、林帶、灌溉系統(tǒng)進(jìn)行避讓。

3.4 柔性被動(dòng)防護(hù)網(wǎng)

柔性被動(dòng)防護(hù)網(wǎng)由柔性網(wǎng)、支撐系統(tǒng)、錨拉連接系統(tǒng)和基座四個(gè)部分組成，落石沖擊時(shí)系統(tǒng)通過變形、轉(zhuǎn)動(dòng)和位移，起到緩沖、減壓、消能的作用，目前已有較完善的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，在新疆亦有成熟的防災(zāi)施工應(yīng)用。由于防治區(qū)不少崩塌災(zāi)害威脅范圍內(nèi)存在較多林木及噴灌設(shè)施，傳統(tǒng)的防治手段難以對(duì)其進(jìn)行繞避，因此設(shè)計(jì)采用柔性被動(dòng)防護(hù)網(wǎng)，既可以達(dá)到防治效果，又可以最大程度地減小對(duì)景觀的影響。

柔性被動(dòng)防護(hù)網(wǎng)設(shè)計(jì)在防治Ⅰ區(qū)WK079(危巖帶)、BT004處，防治Ⅱ區(qū)WK030(危巖帶)、BT010、WK032(危巖帶)處修建，修建過程中對(duì)綠化用地、林帶、灌溉系統(tǒng)進(jìn)行避讓。

4 結(jié)語(yǔ)

(1)研究區(qū)崩塌災(zāi)害在溫宿縣溫宿鎮(zhèn)卡坡沿線一帶均有發(fā)育，在平面上呈條帶狀分布。根據(jù)崩塌危巖帶分布的空間特征，以區(qū)內(nèi)路網(wǎng)為分界線，可將整個(gè)卡坡崩塌群由西北至東南劃分為3個(gè)區(qū)段。

(2)通過對(duì)研究區(qū)崩塌穩(wěn)定性評(píng)價(jià)，溫宿縣卡坡區(qū)內(nèi)的邊坡總體自然工況處于穩(wěn)定狀態(tài)。在自然+暴雨工況、自然+地震工況下，部分邊坡處于不穩(wěn)定狀態(tài)，其他部位處于欠穩(wěn)定-穩(wěn)定狀態(tài)。

(3)在對(duì)研究區(qū)孕災(zāi)環(huán)境條件分析的基礎(chǔ)上，并結(jié)合研究區(qū)滑坡的發(fā)育特征、威脅對(duì)象、危害程度及穩(wěn)定性評(píng)價(jià)結(jié)果，提出臺(tái)階式削方、坡面整飾與崩積物清運(yùn)、混凝土攔石墻+剛性被動(dòng)防護(hù)網(wǎng)、柔性被動(dòng)防護(hù)網(wǎng)、監(jiān)測(cè)預(yù)警、警示標(biāo)志等措施相結(jié)合的綜合防治設(shè)計(jì)。

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2017-03-10

王曉貴(1979-)，男，內(nèi)蒙古呼和浩特人，工程師，主要從事水文地質(zhì)、工程地質(zhì)與環(huán)境地質(zhì)方面工作。

P641.21

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1004-1184(2017)04-0208-02