沙灣縣城南翠山東坡崩塌發(fā)育特征及穩(wěn)定性分析

唐捷，張?zhí)炝x

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沙灣縣城南翠山東坡崩塌發(fā)育特征及穩(wěn)定性分析

唐捷，張?zhí)炝x

（新疆地礦局第一水文工程地質(zhì)大隊，烏魯木齊 830091）

崩塌對翠山東坡行人、游客、基礎(chǔ)設(shè)施及周圍居民的生命財產(chǎn)安全構(gòu)成一定程度的危險。在野外實地調(diào)查的基礎(chǔ)上，過對該崩研究表明：崩塌危巖體均分布在翠山東坡坡面，受風(fēng)化裂隙切割，研究區(qū)內(nèi)危巖體主要以傾倒式崩塌為主；BT2、BT4、BT6危巖帶邊坡整體穩(wěn)定性評價結(jié)果為穩(wěn)定性較差，定量評價為基本穩(wěn)定-穩(wěn)定，綜合評價為欠穩(wěn)定；BT1、BT3、BT5、BT7危巖帶定性評價為穩(wěn)定性較差，定量評價為欠穩(wěn)定，綜合評價為欠穩(wěn)定。

崩塌；形成條件；動力學(xué)特征；沙灣縣

研究區(qū)位于沙灣縣城南生態(tài)綠化區(qū)翠山東坡。距離沙灣縣城約8km，向北東方向有鄉(xiāng)村柏油路相連至沙灣縣城及烏奎高速，向南西方向可至博爾通古鄉(xiāng)，交通較為便利。翠山不僅承載國際滑雪場、山地自行車比賽的項目，還承擔(dān)著沙灣縣和周邊縣市休閑旅游的功能，規(guī)劃建設(shè)國內(nèi)知名、全疆一流的生態(tài)休閑公園。而縣城南翠山東坡崩塌卻時刻威脅著翠山東坡行人、游客、基礎(chǔ)設(shè)施及周圍居民的生命財產(chǎn)安全。因此，在野外實地調(diào)查的基礎(chǔ)上[2~12]，對翠山東坡崩塌災(zāi)害的發(fā)育特征和穩(wěn)定性進(jìn)行了研究，為該地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害防治勘查進(jìn)一步開展、工程設(shè)計提供基礎(chǔ)性依據(jù)。

1 研究區(qū)地質(zhì)條件分析

1.1 地形地貌

研究區(qū)位于天山北麓、準(zhǔn)噶爾盆地南緣，地貌單元屬黃土覆蓋的剝蝕垅崗狀丘陵，海拔高度600~700m，山勢低緩，相對高差小于100m，基底由侏羅、白堊、新近系組成，上覆較厚的松散砂礫石，頂部被黃土覆蓋，呈現(xiàn)為垅崗、丘陵狀。區(qū)內(nèi)地形起伏不大，地勢由西向東緩傾斜，地形坡度在12‰左右。翠山東坡邊坡呈北東~南西走向，坡腳標(biāo)高從608~633m，坡頂標(biāo)高從643~678m，陡坡高度在10~50m。

翠山東坡坡面裂隙發(fā)育，坡頂植被發(fā)育一般，多為低矮灌木和草地。坡面發(fā)育多條小型溝谷，走向均為近南北向，溝谷形態(tài)多為V字型，溝谷長度40~300m，溝寬0.5~5.0m，溝深0.5~20m，為坡面匯水排水和砂礫石滾落的主要通道。坡腳可見散落較多崩落的砂礫石、粉土。

1.2 地層巖性

在研究區(qū)出露的地層為第四系上更新統(tǒng)~全新統(tǒng)沖洪積卵礫石層和第四系全新統(tǒng)沖積粉土層，局部夾有第四系上更新統(tǒng)沖洪積粗砂層，多呈互層狀。

1）第四系上更新統(tǒng)~全新統(tǒng)洪積層，厚度大于30m，主要為礫石、中粗細(xì)砂、粉土，稍密~中密，卵礫石層分選性差，粒徑大于20mm的含量約在4.4%~68.2%之間，2~20mm的含量約在19%~78.1%之間，骨架顆粒連續(xù)接觸，母巖為凝灰?guī)r、砂巖。充填物以砂為主，含土量較少，含植物根系。

2）第四系上更新統(tǒng)沖洪積物，揭露厚度0.5~2.5m，主要為粗砂，青灰色，干燥~稍濕，松散~稍密，，局部含礫石，含量約為5%~15%。

3）崩塌危巖帶上部為第四系全新統(tǒng)沖積物，巖性為粉土，土黃色，干燥~稍濕，松散~中密，位于坡腳的探井開挖深度5~6m，粉土層厚度較小，為0.4~1.3m。干強(qiáng)度低，韌性差，局部含有圓礫，圓礫含量不超過5%。粉土層厚0.3~3.8m，中密，干燥，地表植被較發(fā)育，0~1m含植物根系。

1.3 地質(zhì)構(gòu)造與區(qū)域穩(wěn)定性

研究區(qū)一級構(gòu)造單元處于準(zhǔn)噶爾~北天山褶皺系，二級構(gòu)造單元為北天山優(yōu)地槽褶皺帶，三級構(gòu)造單元為烏魯木齊山前坳陷，該區(qū)域褶皺、斷裂構(gòu)造發(fā)育均較少。研究區(qū)區(qū)內(nèi)褶皺、斷裂構(gòu)造不發(fā)育。

此外，研究區(qū)所在的沙灣縣區(qū)域上地處北天山地震帶邊緣，屬多震區(qū)。區(qū)內(nèi)有記錄已發(fā)生大于4.0級地震12次，造成區(qū)內(nèi)崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷等災(zāi)害也相繼發(fā)生。根據(jù)地震動峰值加速度分區(qū)與地震基本烈度對照表，確定研究區(qū)屬Ⅷ度地震烈度區(qū)，地殼穩(wěn)定性劃分屬于區(qū)域地殼次不穩(wěn)定區(qū)。

1.4 水文地質(zhì)條件

研究區(qū)內(nèi)地下水根據(jù)其賦存條件，水理性質(zhì)及水力特征，屬松散巖類孔隙水。松散巖類孔隙水：廣泛分布于山前沖洪積傾斜平原中上部，烏伊公路以南地區(qū)，含水層巖性為第四系砂卵礫石，厚度較大，滲透性較強(qiáng)，地下水徑流條件優(yōu)越，水交替強(qiáng)烈。該區(qū)位于烏伊公路以南，地下水補(bǔ)給來源主要為南部山區(qū)冰雪融水、暴雨洪流及河、渠水滲漏補(bǔ)給及大氣降水的垂直入滲；地下水由南向北徑流；地下水以機(jī)井抽取、側(cè)向徑流向北部平原區(qū)排泄，水位埋深大于50m，水量豐富。地下水化學(xué)類型主要為HCO3~Ca·Na型水，礦化度0.2~0.5g/L之間。

1.5 工程地質(zhì)條件

研究區(qū)的土體劃分為礫類土單層土體，粉土與砂礫石雙層土體兩種。

1）礫類土單層土體，主要分布于研究區(qū)南部陡坡坡面及坡腳堆積區(qū)。陡坡坡面及坡腳處土體以大厚度單層礫石層為主，充填以砂土，結(jié)構(gòu)稍密~中密，顆粒級配較好，骨架顆粒連續(xù)接觸，地層較為均勻，工程地質(zhì)條件良好，根據(jù)地區(qū)經(jīng)驗值承載力特征值可達(dá)300kPa以上。

2）粉土與砂礫石雙層土體，主要分布于研究區(qū)北部坡頂，上部多為黃土狀粉土，下伏為砂礫層，由于地形開闊平緩，不易形成突發(fā)性地質(zhì)災(zāi)害。上部粉土土質(zhì)疏松，多孔，柱狀節(jié)理發(fā)育，局部地段經(jīng)長期流水沖刷，溝谷發(fā)育，水土流失較嚴(yán)重，陡坡處易垮塌（崩塌）。地層較為均勻，由表層向下密實度為松散~稍密~中密，總體屬于工程地質(zhì)條件較好區(qū)，根據(jù)地區(qū)經(jīng)驗值承載力可達(dá)200kPa以上。

1.6 人類工程活動

研究區(qū)內(nèi)主要人類工程活動為坡腳鄉(xiāng)村道路建設(shè)、車輛行人通行、“引金濟(jì)沙”水渠修建以及坡頂國際滑雪場的修建。而坡腳車輛行人的通行對周圍地質(zhì)環(huán)境破壞較小。鄉(xiāng)村道路及“引金濟(jì)沙”水渠主要通過削坡興建，開挖了大量邊坡，使天然山坡的平衡條件發(fā)生變化，破壞了斜坡的自然穩(wěn)定休止角，導(dǎo)致研究區(qū)南部邊坡失穩(wěn)變形，而坡頂國際滑雪場的修建改變了坡頂原有的地形地貌，增大了降水沿地表向下的滲入量，促進(jìn)了邊坡失穩(wěn)，易導(dǎo)致崩塌災(zāi)害的發(fā)生。隨著翠山國際滑雪場的后期運(yùn)營，滑雪人員增加，對周圍地質(zhì)環(huán)境的破壞也將增大。

圖1 研究區(qū)B1-B7崩塌危巖帶

2 崩塌災(zāi)害發(fā)育特征分析

2.1地質(zhì)災(zāi)害類型

經(jīng)過現(xiàn)場調(diào)查，研究區(qū)地質(zhì)災(zāi)害類型為崩塌地質(zhì)災(zāi)害。不具備發(fā)生滑坡、泥石流等其他地質(zhì)災(zāi)害的地質(zhì)條件。

根據(jù)本次現(xiàn)場勘查，研究區(qū)內(nèi)崩塌災(zāi)害均為土質(zhì)崩塌，危巖體主要以傾倒式危巖體及表層風(fēng)化剝落為主。由于勘查區(qū)單個危巖體分布較密集，多呈（面）片狀大面積排列分布，故按其主要分布區(qū)域圈劃為危巖帶，由于勘查區(qū)單個危巖體分布較密集，多呈（面）片狀大面積排列分布，故按其主要分布區(qū)域圈劃為危巖帶，共劃分出7個危巖帶，從東至西依次編號為BT1~BT7，如圖1所示。

2.2 崩塌危巖帶特征

研究區(qū)總計調(diào)查崩塌危巖帶數(shù)量7處，均為土質(zhì)崩塌危巖帶。危巖帶分布于為勘查區(qū)中部及東部陡崖上，山體土層產(chǎn)狀為近水平狀，陡坡的坡度與坡頂節(jié)理裂隙基本一致為74°~90°，在崩塌災(zāi)害發(fā)生后，崩塌堆積體脫離上部山體滾落至坡腳堆積，未崩塌的土體呈整體塊狀或?qū)訝畲Ａ⒃诙钙律希苡晁?、車輛震動及地震作用極易發(fā)生崩塌災(zāi)害，威脅引水渠、道路及過往行人、坡腳施工人員的安全。研究區(qū)BT5崩塌危巖帶如圖2所示。

圖2 BT5研究區(qū)BT5崩塌危巖帶

陡坡上分布的崩塌危巖帶編號分別為BT1至BT7，危巖帶主導(dǎo)裂隙產(chǎn)狀與坡體基本一致為144°∠74°~90°，大多數(shù)為整體塊狀矗立在陡坡上，少數(shù)危巖帶存在節(jié)理裂隙。危巖帶BT1長6m，寬0.6m，高3m，土體產(chǎn)狀為近水平狀，危巖帶后緣有貫穿上下的節(jié)理裂隙，裂隙產(chǎn)狀144°∠74°，裂隙長2.8m，裂隙寬度5~15cm；BT2~BT4、BT6~BT7為整體狀崩塌，陡崖坡度在80°~90°，坡高20~50m，寬度40~200m，后緣無明顯裂隙，崩塌墜落物為表層風(fēng)化脫落或呈塊狀掉落堆積于坡腳；危巖帶BT5長5m，寬1m，高2.5m，危巖帶后緣有貫穿上下的節(jié)理裂隙，裂隙產(chǎn)狀150°∠89°，裂隙長2.2m，裂隙寬度1~4cm，此處坡腳為翠山滑雪場施工人員臨時宿舍，陡坡上的土體節(jié)理裂隙發(fā)育，在降雨、車輛震動及地震作用下極易發(fā)生崩塌災(zāi)害，研究區(qū)BT5危巖帶斜坡縱坡面如圖3所示。

表1 傾倒式危巖體計算模型參數(shù)表

圖3 BT5危巖帶斜坡縱坡面示意圖

2.3崩塌堆積物特征

現(xiàn)揚(yáng)勘查對坡腳分布的較大的崩塌堆積物進(jìn)行了調(diào)查，經(jīng)過調(diào)查崩塌堆積體堆積于陡坡坡腳處，部分塊狀土體墜入引水渠。由現(xiàn)場調(diào)查BT1堆積體長30m，寬200m，厚2m，體積12 000m3；BT2堆積體長30m，寬180m，厚2m，體積10 800m3；BT3堆積體長40m，寬120m，厚2m，體積9 600m3；BT4堆積體長10m，寬160m，厚1m，體積1 600m3；BT5堆積體長8m，寬60m，厚3m，體積1 080m3；BT6堆積體長6m，寬110m，厚0.5m，體積330m3；BT7堆積體長15m，寬160m，厚1m，體積2 400m3。堆積體分布高程為608~630m，通過對已有的崩塌墜落物調(diào)查分析，崩塌區(qū)墜落物主要以滾落跳躍向坡腳運(yùn)移的方式。

3 崩塌災(zāi)害穩(wěn)定性分析

根據(jù)崩塌（危巖體）穩(wěn)定性野外判別表，結(jié)合地形地貌、地質(zhì)結(jié)構(gòu)、水文氣象和人類活動等四個方面綜合判定崩塌危巖體為穩(wěn)定性較差。在野外實地調(diào)查的基礎(chǔ)上，研究區(qū)內(nèi)土質(zhì)潛在崩塌危巖體破壞形式主要為傾倒式崩塌。危巖帶潛在崩塌穩(wěn)定性計算時選取各潛在崩塌體的典型危巖單體進(jìn)行計算。

圖4 傾倒式崩塌受力示意圖

3.1計算模型

針對傾倒式破壞計算采用《工程地質(zhì)手冊》（第四版）中推薦的計算模型進(jìn)行分析。

傾倒式崩塌的基本圖式如圖4所示。從圖4的左圖可以看出，不穩(wěn)定巖體的上下各部分和穩(wěn)定巖體之間均有裂隙分開，一旦發(fā)生傾倒，將以A點為轉(zhuǎn)點發(fā)生轉(zhuǎn)動，檢算時應(yīng)考慮各種附加力的最不利組合。在雨季張開的裂隙可能為暴雨充滿，應(yīng)考慮靜水壓力；Ⅶ度以上地震區(qū)，應(yīng)考慮水平地震力作用。受力圖式見圖4中右圖，如不考慮其他力，則崩塌體的抗傾覆穩(wěn)定性系數(shù)K可按下式計算：

（2）

3.2計算參數(shù)

研究區(qū)BT1~BT7危巖帶的計算參數(shù)如表1所示：

3.3 計算結(jié)果

根據(jù)《滑坡防治工程勘查規(guī)范》（DZ/T0218~2006）穩(wěn)定性劃分標(biāo)準(zhǔn)，研究區(qū)內(nèi)危巖帶穩(wěn)定性為欠穩(wěn)定—穩(wěn)定，計算結(jié)果見表2所示。

3.4 綜合評價

根據(jù)定性和定量評價結(jié)果，BT2、BT4、BT6危巖帶邊坡整體穩(wěn)定性評價結(jié)果為穩(wěn)定性較差，定量評價為基本穩(wěn)定~穩(wěn)定，綜合評價為欠穩(wěn)定；BT1、BT3、BT5、BT7危巖帶定性評價為穩(wěn)定性較差，定量評價為欠穩(wěn)定，綜合評價為欠穩(wěn)定。

表2 危巖體穩(wěn)定性計算結(jié)果表

綜上所述，綜合評價研究區(qū)BT1~BT7危巖帶處于欠穩(wěn)定狀態(tài)，在融雪、暴雨、地震等條件下可能發(fā)生崩塌地質(zhì)災(zāi)害，需及時治理。

4 結(jié)語

1）研究區(qū)位于天山北麓、準(zhǔn)噶爾盆地南緣，地處中山區(qū)，總體地貌類型為剝蝕垅崗狀丘陵地貌。山東坡邊坡呈北東~南西走向，坡腳標(biāo)高從608~633m，坡頂標(biāo)高從643~678m，陡坡高度在10~50m。區(qū)內(nèi)出露地層巖性為第四系上更新統(tǒng)~全新統(tǒng)沖洪積卵礫石層和第四系全新統(tǒng)沖積粉土層，局部夾有第四系上更新統(tǒng)沖洪積粗砂層。

2）研究區(qū)發(fā)育的地質(zhì)災(zāi)害類型為崩塌。崩塌危巖體均分布在翠山東坡坡面，受風(fēng)化裂隙切割，研究區(qū)內(nèi)危巖體主要以傾倒式崩塌為主。研究區(qū)崩塌災(zāi)害多呈（面）片狀大面積排列分布，按其主要分布區(qū)域圈劃為7個危巖帶BT1～BT7。

3）根據(jù)相關(guān)行業(yè)規(guī)范，對研究區(qū)崩塌危巖體進(jìn)行定性和定量評價。評價結(jié)果顯示，BT2、BT4、BT6危巖帶邊坡整體穩(wěn)定性評價結(jié)果為穩(wěn)定性較差，定量評價為基本穩(wěn)定~穩(wěn)定，綜合評價為欠穩(wěn)定；BT1、BT3、BT5、BT7危巖帶定性評價為穩(wěn)定性較差，定量評價為欠穩(wěn)定，綜合評價為欠穩(wěn)定。

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Development and Stability of Collapse on the Eastern Slope of the Cuishan Hill in the South of Shawan City

TANG Jie ZHANG Tian-yi

(No.1 Hydrogeological and Engineering Geological Brigade, Xinjiang Bureau of Geology and Mineral Resources, ürümqi 830091)

The study indicates that collapse and unstable rock mass are scattered over the eastern slope of the Cuishan Hill in the south of Shawan City and cut by weathering fissures. Most of collapses of the unstable rock mass are dump type collapse. The unstable rock masses BT2, BT4, BT6, BT1, BT3, BT5 and BT7 are understable.

collapse; forming condition; dynamic characteristic; Shawan

P642.21

A

1006-0995（2017）02-0284-04

10.3969/j.issn.1006-0995.2017.02.026

2017-02-12

唐捷（1988- ），男，新疆昌吉人，助理工程師，主要從事水文地質(zhì)、工程地質(zhì)和環(huán)境地質(zhì)方面的工作