高速遠(yuǎn)程滑坡體的超穩(wěn)性及滑坡土地的開發(fā)利用

魏萬鴻，葉偉林，2，宿 星，2，吳瑋江，楊 濤

(1.甘肅省科學(xué)院 地質(zhì)自然災(zāi)害防治研究所，甘肅 蘭州 730000；2.蘭州大學(xué) 資源環(huán)境學(xué)院/西部環(huán)境教育部重點實驗室，甘肅 蘭州 730000)

高速遠(yuǎn)程滑坡體的超穩(wěn)性及滑坡土地的開發(fā)利用

魏萬鴻1，葉偉林1，2，宿 星1，2，吳瑋江1，楊 濤1

(1.甘肅省科學(xué)院 地質(zhì)自然災(zāi)害防治研究所，甘肅 蘭州 730000；2.蘭州大學(xué) 資源環(huán)境學(xué)院/西部環(huán)境教育部重點實驗室，甘肅 蘭州 730000)

高速遠(yuǎn)程滑坡；超穩(wěn)性；土地資源；開發(fā)利用

地質(zhì)災(zāi)害“防災(zāi)興利”模式是地質(zhì)災(zāi)害防治工作的發(fā)展趨勢。利用高速遠(yuǎn)程滑坡體的超穩(wěn)性特點，合理地開發(fā)利用滑坡土地，具有重要的現(xiàn)實意義。以甘肅省天水市街子滑坡為例，利用滑坡體的超穩(wěn)性特點，論述高速遠(yuǎn)程滑坡作為建設(shè)場地的可行性，提出滑坡土地利用過程中需要注意的問題及滑坡體治理措施，并對超穩(wěn)性滑坡作為建設(shè)場地的一些需要重視的關(guān)鍵地質(zhì)問題加以說明。

1 滑坡體土地資源利用概述

我國地質(zhì)災(zāi)害分布較為廣泛，每年發(fā)生的各類地質(zhì)災(zāi)害對國民經(jīng)濟發(fā)展和人民生命財產(chǎn)安全構(gòu)成了嚴(yán)重威脅。對于山區(qū)而言，滑坡的存在和發(fā)生嚴(yán)重影響了人民的生產(chǎn)生活。以往的滑坡治理理念多是著眼于保證其穩(wěn)定性，而忽略了將滑坡體作為一種地貌類型和地貌資源加以利用的研究[1]。近年來，山區(qū)滑坡綜合治理與土地利用引起了廣大技術(shù)人員的重視，隨著我國經(jīng)濟社會的發(fā)展，地質(zhì)災(zāi)害防治正在進入“防災(zāi)興利”階段，即由單純的避讓災(zāi)害到科學(xué)利用災(zāi)害體[2]，以緩解山區(qū)經(jīng)濟發(fā)展與土地資源短缺的矛盾。

將滑坡體作為一種地貌資源加以利用，滿足人們生產(chǎn)生活需要，自古有之，甘肅省隴南山區(qū)的許多村莊就建在滑坡體上[3]。韓宇平等[4-5]研究發(fā)現(xiàn)，由于滑坡能改變原地形地貌，成為塑造新地貌資源的驅(qū)動力，因此當(dāng)古滑坡體穩(wěn)定后，為村落建設(shè)和農(nóng)業(yè)開發(fā)提供了大量優(yōu)質(zhì)的土地，并為修建水庫提供了許多優(yōu)良壩址。但先前這些利用滑坡體的行為大多是不自覺的、被動的，有些甚至是不合理的，如由于選址和建設(shè)方案不合理，陜西省子長縣芋則灣村在新農(nóng)村建設(shè)過程中在菜園子滑坡體前沿大量挖方，從而引發(fā)了新滑坡[6]。在土地資源緊缺與社會經(jīng)濟發(fā)展矛盾日益突出的今天，要將滑坡體作為一種地貌資源加以利用[1]，在滑坡土地開發(fā)性治理的過程中，滑坡穩(wěn)定性研究和開發(fā)方案合理性論證是前提。只有滑坡穩(wěn)定性滿足要求或治理后滿足要求的滑坡體才可以進行土地開發(fā)建設(shè)。

高速遠(yuǎn)程滑坡是一種滑動距離長、滑后沖擊力大的滑坡類型，具有滑動速度快、距離遠(yuǎn)、破壞范圍大、危害嚴(yán)重等特點[3,6]。但由于其高速、遠(yuǎn)程的特點，滑坡體勢能釋放充分，滑坡體堆積過程中往往形成一定的起阻滑作用的滑坡體結(jié)構(gòu)，滑坡后期穩(wěn)定性進行調(diào)整并產(chǎn)生后生固結(jié)，滑動后其他沉積物掩埋滑舌部分，使得滑坡體具有超穩(wěn)定性特點，因此整體復(fù)活可能性小[7]，從而為滑坡體土地開發(fā)利用提供了地形地貌基礎(chǔ)。比如，1990年甘肅天水鍛壓機床廠滑坡發(fā)生后，相關(guān)部門在論證機床廠重建方案時，考慮到該滑坡為高速遠(yuǎn)程滑坡，滑體穩(wěn)定系數(shù)為2.3，處于超穩(wěn)定狀態(tài)，因此在靠前布置的原則下，采取原址重建的方案，最大限度地節(jié)約了資金，合理利用了土地資源[3]。

2 街子滑坡體治理工程及工程選址方案

甘肅省天水市麥積區(qū)麥積鎮(zhèn)地處著名的麥積山風(fēng)景名勝區(qū)內(nèi)，歷史悠久，自然人文景觀豐富，名勝古跡星羅棋布，境內(nèi)有國家AAAAA級旅游景區(qū)麥積山風(fēng)景名勝區(qū)，匯聚麥積山石窟、仙人崖、凈土寺及麥積煙雨、仙人送燈、凈土松濤等景觀，更有植物園、溫泉、溢香洞、羅漢崖、石蓮谷等景點，適合修建養(yǎng)老示范基地，然而區(qū)內(nèi)地貌以山地、丘陵為主，缺乏可用于建設(shè)的土地資源。為此，經(jīng)精心選址、全面論證，決定利用高速遠(yuǎn)程滑坡的超穩(wěn)性特點，將位于麥積鎮(zhèn)街亭村北坪的街子滑坡體所在區(qū)域作為天水麥積全國綜合養(yǎng)老示范基地建設(shè)場地，并進行滑坡地質(zhì)災(zāi)害的勘察工作[8-9]。

2.1 滑坡概況

2.1.1 滑坡平面及空間形態(tài)

街子滑坡位于甘肅省天水市麥積鎮(zhèn)街亭村北側(cè)，平面形態(tài)呈不規(guī)則舌形?；w坡面長約1 300 m，平均寬約550 m，面積約0.75 km2，平均坡度10°左右，主滑方向203°?；潞蟊诔嗜σ螤?，滑坡段相對高差200～240 m，主滑滑距約為1 000 m，屬遠(yuǎn)程滑坡。滑坡體在主滑方向呈上陡下緩狀，中部及前緣較緩，滑體前緣擴散堆積于東柯河右岸二級階地上，臨空面小，平均坡度6.5°左右，坡體已經(jīng)人工改造為梯田?；潞蟊诟?～20 m，坡度為30°～60°，局部地段近直立，滑坡后壁多處產(chǎn)生次級滑坡，穩(wěn)定性較差。街子滑坡地形地貌見圖1。

圖1 街子滑坡地形地貌

2.1.2 滑坡物質(zhì)組成及結(jié)構(gòu)特征

滑坡體物質(zhì)組成主要為泥巖、泥質(zhì)砂巖重力堆積碎屑及粉土、粉質(zhì)黏土，滑坡后壁上部為第四系黃土層，下部局部有泥巖、泥質(zhì)砂巖露頭，基巖層產(chǎn)狀近水平，滑面貫穿上部第四系地層及下部基巖層，滑坡剪出口已為滑體土所覆蓋，推測剪出口位于場地北側(cè)道路一帶。屬巨型中層黃土泥巖切層滑坡，滑體厚度前緣薄、中后部厚，一般為10～20 m，滑體平均厚度15 m左右，體積約為1 600萬m3。現(xiàn)場勘察發(fā)現(xiàn)，建設(shè)場地北側(cè)及場地中部地下水埋深較淺，局部形成積水洼地及溢水點，并有次生鹽漬化現(xiàn)象。

2.1.3 滑坡穩(wěn)定性分析

為評價滑坡穩(wěn)定性，本次勘察布置1個主剖面(A-A′剖面)、3個輔助剖面(B-B′、C-C′、D-D′剖面)，查明了滑面的空間位置，發(fā)現(xiàn)滑動面呈折線形。對于滑坡后壁各次級滑坡，其穩(wěn)定性計算采用圓弧法，由Slide軟件搜索出潛在滑動面。穩(wěn)定性計算參數(shù)是在試驗資料的基礎(chǔ)上，結(jié)合滑帶土參數(shù)反算的方法，并參考有關(guān)經(jīng)驗值綜合確定的(表1)。

對主剖面全段及分段進行穩(wěn)定性計算，結(jié)果表明，其中擬建場地上部(剪出口以北)坡體穩(wěn)定系數(shù)為1.274，擬建場地(剪出口以南)坡體穩(wěn)定系數(shù)為3.140，滑坡方向上整體穩(wěn)定系數(shù)為1.541，主滑面方向滑坡體整體呈超穩(wěn)定狀態(tài)(圖2)。

表1 滑坡穩(wěn)定性計算參數(shù)

圖2 滑坡穩(wěn)定性計算剖面(A-A′剖面)

為研究場地以北滑坡體穩(wěn)定性，布置3個輔助剖面(B-B′、C-C′、D-D′剖面)，其穩(wěn)定系數(shù)為1.267～1.531(表2)，說明場地以北滑坡體穩(wěn)定性較好。

表2 滑坡穩(wěn)定性計算結(jié)果

滑坡后壁各段邊坡穩(wěn)定性較差，后緣坡體上部可見較多弧形拉張裂縫，并形成0.2～0.5 m下錯，前緣有多處滲水點及積水坑，坡體前緣形成滲水、飽水帶，穩(wěn)定性差，局部有隨時復(fù)活滑動的可能。穩(wěn)定性計算表明，滑坡后壁各段邊坡正常條件下穩(wěn)定系數(shù)為1.012～1.092，處于欠穩(wěn)定狀態(tài)，與野外現(xiàn)場調(diào)查分析的結(jié)果基本一致。

2.2 建設(shè)工程選址規(guī)劃及治理工程方案

滑坡勘察表明，街子滑坡北段穩(wěn)定系數(shù)為1.267～1.531，處于基本穩(wěn)定—穩(wěn)定狀態(tài)，滑坡整體穩(wěn)定系數(shù)為1.541，南段穩(wěn)定系數(shù)為3.140，具有超穩(wěn)定性特點，可作為建設(shè)場地。經(jīng)廣泛論證，滑坡體前部(第三斜坡帶，即剪出口以南滑坡體)平均坡度6.5°左右，坡度較緩，適宜作為建設(shè)場地，故將擬建的天水麥積全國養(yǎng)老示范基地建設(shè)場地布置于該部位。滑坡體北部(第二斜坡帶，為次級滑坡所在區(qū)域)由于坡度較大，處于基本穩(wěn)定狀態(tài)，且與滑坡后壁距離較近，不適宜布置建筑，采取相關(guān)的治理措施后，可作為建設(shè)場地與滑坡后壁不穩(wěn)定坡體的過渡區(qū)。滑坡后壁(第一斜坡帶)距建設(shè)場地較遠(yuǎn)(230～548 m)，可不進行治理，具體見表3。

表3 街子滑坡治理措施建議匯總

滑坡北部(第二斜坡帶)治理措施：一是對滑坡后緣裂縫進行夯實回填處理，防止地表降水滲入原有滑面，以增強滑坡穩(wěn)定性；二是在滑坡外側(cè)及滑坡體上修建截排水明渠，減少降水入滲，增加坡體穩(wěn)定性?；麦w南部(第三斜坡帶)建設(shè)工程場地總體設(shè)計采取支擋+盲溝排水方案，同時盡量優(yōu)化場地豎向設(shè)計，避免形成高陡斜坡，主要治理措施：一是對工程建設(shè)所形成的各級邊坡采取防護措施，并盡量采取柔性防護方式，必要時采取重力式擋土墻及錨桿擋土墻；二是在場地內(nèi)兩處地下水埋深較淺部位設(shè)地下盲溝進行排水，人工疏干排泄地下水，降低地下水位，提高地基土強度及邊坡穩(wěn)定性，防止局部鹽漬化，并結(jié)合場地綠化及場地內(nèi)景觀建設(shè)，將地下水引入場地內(nèi)人工湖景點，營造水體景觀，做到治理與利用相結(jié)合，合理利用地下水資源。同時，建立監(jiān)測預(yù)警體系，在穩(wěn)定性較差的滑坡后壁及滑坡臺坎不穩(wěn)定斜坡處設(shè)警示牌，加強邊坡的變形動態(tài)監(jiān)測和災(zāi)害預(yù)警，以防患于未然。施工中在坡體上部和兩邊設(shè)置監(jiān)測點進行監(jiān)測。施工結(jié)束后，應(yīng)建立常態(tài)滑坡(邊坡)穩(wěn)定巡查制度，派專人定期對邊坡及治理工程進行巡查，并保證治理工程及排水設(shè)施正常運行。

2.3 超穩(wěn)性滑坡場地建設(shè)應(yīng)注意的地質(zhì)問題

超穩(wěn)性滑坡可以作為建設(shè)場地加以利用，但有別于一般場地，超穩(wěn)性滑坡建設(shè)場地的選址、規(guī)劃、勘察、設(shè)計及后期運行管理有其特殊性，對一些地質(zhì)問題需加以重視。

(1)在超穩(wěn)性滑坡體上進行工程建設(shè)，除進行場地巖土工程勘察外，還要重視建設(shè)場地地質(zhì)災(zāi)害危險性評估工作，同時應(yīng)進行專門的地質(zhì)災(zāi)害勘察及治理工程設(shè)計，為選址及場地工程布局提供依據(jù)。

(2)超穩(wěn)性滑坡整體處于超穩(wěn)定狀態(tài)，適宜工程建設(shè)，但在滑坡體局部區(qū)域，特別是滑坡后壁及后壁次生滑坡地帶，邊坡穩(wěn)定性較差，建設(shè)工程布置應(yīng)充分考慮各區(qū)域穩(wěn)定性，合理布局，全面考量，綜合治理后才能進行工程建設(shè)。

(3)由于場地位于一定坡度的坡面上，勢必形成不同高度的地塊，因此在滑坡體上布置建筑物時，需重視豎向設(shè)計，綜合考慮建筑物、場地內(nèi)道路交通、景觀建設(shè)等，避免形成高陡邊坡、不穩(wěn)定斜坡或引發(fā)滑坡局部復(fù)活[10]。對于場地內(nèi)形成的各級臺坎、邊坡，應(yīng)進行專門的穩(wěn)定性分析及加固工程設(shè)計。

(4)由于建設(shè)場地位于滑坡體上，場地內(nèi)土壤為滑坡堆積物，具不均質(zhì)性及欠固結(jié)性，局部存在軟弱結(jié)構(gòu)面，不適宜直接做建筑物持力層，應(yīng)采取樁基或其他地基處理措施，確保建筑基礎(chǔ)穩(wěn)定。

(5)對滑坡體內(nèi)存在的滯水等地下水，應(yīng)采取相應(yīng)疏排措施，提高地基土強度及邊坡穩(wěn)定性，防止局部鹽漬化，并結(jié)合場地綠化及景觀建設(shè)合理利用地下水，變害為利。

3 結(jié) 語

山區(qū)滑坡綜合治理與土地利用相關(guān)研究正在深入，地質(zhì)災(zāi)害防治已由單純的避讓災(zāi)害階段進入到科學(xué)利用災(zāi)害體的“防災(zāi)興利”階段。在山區(qū)土地資源短缺、用地矛盾突出的地方，利用高速遠(yuǎn)程滑坡的超穩(wěn)性特點，在有效可靠地進行滑坡災(zāi)害防治的基礎(chǔ)上，合理地開發(fā)利用滑坡土地具有重要的現(xiàn)實意義。本研究以甘肅省天水市街子滑坡為例，對利用高速遠(yuǎn)程滑坡體作為養(yǎng)老示范基地建設(shè)場地進行了選址及勘察、規(guī)劃，并對滑坡體治理方案及措施進行了論述。有別于一般場地，將超穩(wěn)性滑坡作為建設(shè)場地加以利用有其特殊性，針對一些關(guān)鍵地質(zhì)問題、具體的工程情況還須具體研究。

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(責(zé)任編輯 李楊楊)

S157；TU457

A

1000-0941(2017)10-0058-04

國家自然科學(xué)基金項目(41362014)；甘肅省科學(xué)院應(yīng)用研發(fā)項目(2013JK-06，2013JK-07，2013QN-13，2014JK-04)

魏萬鴻(1968—)，男，甘肅皋蘭縣人，高級工程師，學(xué)士，研究方向為地質(zhì)災(zāi)害防治；通信作者葉偉林(1986—)，男，江西上高縣人，助理研究員，學(xué)士，研究方向為地質(zhì)災(zāi)害防治。

2017-07-01