新疆昌吉市某滑坡地質災害特征分析

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(1.新疆地礦局第一水文工程地質大隊，新疆 烏魯木齊 830091；2．新疆烏魯木齊市沙依巴克區(qū)建設局質量安全監(jiān)督站，新疆 烏魯木齊 830000)

新疆昌吉市某滑坡地質災害發(fā)生于2015年6月19日，但滑坡災害未造成人員傷亡，其威脅對象主要為鄉(xiāng)道X125線320 m路段，坡體下的村民37戶215人，單層房屋157間，羊圈24間，牲畜馬22匹、牛52頭、羊940只，嚴重影響了當?shù)鼐用竦纳a生活。因此，本文在實地勘查的基礎上，查明了滑坡災害的特征、形成原因、穩(wěn)定程度[1]。

1 地質環(huán)境條件

1.1 氣象水文

滑坡區(qū)氣候特征屬于中溫帶大陸性干旱氣候，全年降雨量稀少，蒸發(fā)量大，冬季寒冷常有寒流入侵，夏季干熱，年/日溫差變幅大?；聟^(qū)年均氣溫2.1℃；年均降水量集中在5-8月，為386.2 mm，7-8月常出現(xiàn)暴雨天氣?；聟^(qū)東側為常年性流水的頭屯河，南北向穿過滑坡區(qū)。

1.2 地形地貌

滑坡區(qū)地處天山北麓的低中山區(qū)，整體呈西南高東北低，最高位于西側的坡頂平臺，海拔1 675 m，最低位于東側的頭屯河Ⅱ級階地，海拔1 476 m，最大相對高差199 m，總體地形起伏大?；聟^(qū)西側斜坡較緩，坡度小于5°，中西部斜坡向東南傾斜，地表植被以草本植物為主，覆蓋率約40%。斜坡面起伏較大，山梁呈西東向展布。東側附近為頭屯河西岸Ⅱ級階地地貌，Ⅱ級階地高度在2～5 m，寬度在50～80 m，階地上分布有居民房屋、農田等。如圖1所示。

1.3 地層巖性

滑坡區(qū)出露地層由老到新依次為侏羅系中統(tǒng)和第四系。

1.4 地質構造及地震

1.4.1 地質構造

滑坡區(qū)一級大地構造單元位于烏魯木齊中生代山前坳陷之中偏西的齊古褶皺帶，二級構造單元為東廟爾溝向斜北翼。東廟爾溝向斜東起煤窯溝，西至石灰溝與阿什里山間坳陷相連，軸向110°～290°，產狀陡傾向南，成為一倒轉的屜狀向斜。

1.4.2 地震

滑坡區(qū)屬于北天山地震帶的一部分，南面緊臨南天山地震帶，根據(jù)《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》(GB18306-2015)，地震動峰加速度0.20 g，對應的地震抗震設防烈度值為Ⅷ度。

圖1 滑坡區(qū)地形地貌

1.5 水文地質條件

按照滑坡區(qū)內地下水賦存介質，地下水類型由碎屑巖類裂隙孔隙水和松散巖類孔隙潛水組成。

1.5.1 碎屑巖類裂隙孔隙水

砂巖為該含水層的主要巖性，孔隙較發(fā)育，裂隙主要在鈣質膠結巖層中發(fā)育，涌水量不大。水化學類型為SO4·HCO3-Na型。除接受大氣降水入滲補給外，還受片狀洪流入滲補給，除以側向徑流排出外，還以泉的形式排泄，該含水層埋深較大，埋藏深度大于80 m，其對滑坡的形成無影響。

1.5.2 松散鹽類孔隙潛水

賦存于頭屯河河谷地帶的砂卵礫石中，埋深小于1 m，河床埋深較淺向兩側階埋深增加，至滑坡區(qū)坡腳埋深大于20 m，地下水水化學類型為HCO3·SO4-Ca·Mg型，除接受河洪水的入滲補給外，還接受上游的側向徑流補給，排泄方式以向下游側向徑流為主。該滑坡滑面距孔隙潛水水面距離較大，孔隙潛水對滑坡的形成無影響。

2 滑坡災害特征

2.1 地質災害類型及其分布

HP1滑坡地質災害分布于廟爾溝村以西的山體坡面，滑坡體覆蓋有厚度不等的松散層，已發(fā)生劇烈滑動，為堆積層(土質)滑坡，為中層、推移式、自然、中型滑坡，2015年6月19日才發(fā)生滑動，為新滑坡。

2.2 滑坡形態(tài)及規(guī)模

2.2.1 平面邊界分布特征

滑坡災害平面邊界分布形態(tài)較為清晰，如圖2所示?；潞蟊诟叨?～4 m，呈陡坎狀，近似90度，海拔在1 550～1 575 m。南北兩側以深切的溝谷為界，南側溝谷相對高度為5～15 m，其大致走向為138°，北側溝谷相對高度3～6 m，其大致走向為116°轉76°，南北兩側溝谷均為“V”型谷。東部坡腳多因修建房屋形成了近似直立的陡坎，高差1.5～5 m，為滑坡前緣

圖2 滑坡地質災害全貌

2.2.2 空間形態(tài)及規(guī)模

該滑坡西部為2015年6月19日的已滑動部位，已滑動部位以東坡體主要由三個支坡組成。

已滑動部位：平面呈不規(guī)則橢圓形，總體呈西高東底、南高北低，南北長約80m，東西寬約66 m，面積為5 280 m2，滑坡后壁呈陡坎狀，近似90度，后壁高度2～4 m。橫向坡面高低起伏，中間最高，北側最低，相對高差22 m?？v向堆積體長度約42m，陡直后壁至坡下方向為長度約20 m、坡度30°的斜面，隨后地形突起，形成一坡度約19°的高坡，高坡一直向東側坡下方向延展，至滑坡前緣時，地形再次突起,形成坡度為38°的高大堆積體。該滑動部位相對高差39 m?；w厚度4～18 m左右，體積約4.5萬 m3。

支坡1：平面呈長條形，總體呈西高東底，東西長約135 m，南北寬約108 m，面積為14 580 m2。橫向坡面變化均勻，起伏變化不大，以坡脊為界，南側坡度18°～28°，相對高差29 m；北側坡度37°，相對高差16 m。縱向坡面整體呈凸形，坡度18°～25°，相對高差49 m，前緣為陡坎，高2～4 m，近似90°?；w厚度5～16 m，體積約12.3萬 m3。

支坡2：平面呈長條形，總體呈西高東底，東西長約102 m，南北寬約50 m，面積為5 100 m2。橫向坡面變化均勻，起伏變化不大，坡脊兩側坡度28°～32°，南側相對高差12 m；北側相對高差8 m。縱向坡面整體呈凸形。坡度23°～33°，相對高差48 m，前緣為陡坎，高2～4 m，近似90°。滑體厚度7～14 m，體積約4.2萬 m3。

支坡3：平面呈長條形，總體呈西高東底，東西長約68 m，南北寬約35 m，面積為2 380 m2。橫向坡面變化均勻，起伏變化不大，坡頂平緩，兩側較陡坡度20°～35°，相對高差15 m。縱向坡面整體呈凸形。整體為一斜坡，上部5°，往坡下變陡，坡度30°～40°，相對高差18 m，前緣發(fā)育陡坎，高2.3 m，近似90°。滑體厚度5～10 m，體積約1.6萬 m3。

2.3 滑坡結構特征

2.3.1 滑體物質組成及結構特征

滑坡體地層巖性兩側以第四系的風積粉土為主，中部則以第四系的坡積砂礫石為主。第四系分布厚度約0.5～23.3 m，中上部分布較薄，滑坡后緣處厚度3.7 m，坡腳分布厚度較大為23.3 m。粉土層分布厚度一般為1.0～5.0 m。

2.3.2 滑面及滑床特征

滑面：HP1滑坡的滑面為土巖界面。第四系砂卵礫石松散層與下部基巖接觸面為侏羅系強風化泥巖層，風化、破碎嚴重，呈粘土狀，遇水強度變低；滑坡后壁為侏羅系強風化泥巖，基底坡度約為40°。滑帶層厚0.3～1.2 m。該滑坡坡向為43°～137°，而侏羅系砂巖、泥質砂巖及泥巖，傾向240°～260°，傾角30°～40°，滑坡坡向與地層傾向相反，屬于逆層坡，基巖整體發(fā)生滑動的可能性不大。

滑床：主要為侏羅系屯河組(J2t)泥巖、砂巖，紅褐色、褐色為主，巖層產狀較穩(wěn)定，傾向240°～260°，傾角35°左右。

2.3.3 剪出口及變形特征

剪出口：該滑坡體主要剪出口主要有兩處：(1)位于已滑動部位前緣高大堆積體處上部，(2)位于坡腳高大陡坎處。這兩處坡度相對較大，具有臨空面，是潛在剪出位置。

變形特征：滑坡后緣先發(fā)育裂縫，隨著地震及持續(xù)降雨的作用，裂縫繼續(xù)加大，最終發(fā)生整體滑動。目前后緣未見裂縫，兩側發(fā)育橫向裂縫，裂縫寬度10～20 cm。

3 滑坡災害的形成條件

3.1 地形地貌

地形地貌條件在滑坡災害形成中起著與地質條件同等重要的作用，是滑坡形成的必要條件?；聟^(qū)內山坡坡度一般在20°～30°，局部達45°屬于較陡山坡，而地形越陡對于滑坡的穩(wěn)定性越不利，滑坡的剪出口或后緣破裂面往往存在于地形轉折較大部位處。因此，高陡地形和地形轉折處為山體斜坡的滑動提供了臨空面。

3.2 地層巖性

滑坡區(qū)內滑體覆蓋厚度大，厚度達0.5～23.3 m，地層以第四系的殘坡積砂卵礫石為主，此類地層結構密實，往往透水性較好，坡面雨、雪水能順利下滲至全風化泥巖層。下伏的泥巖層具有較強的吸水性，遇水后強度迅速降低，因此，在下滲地下水的浸泡作用下，全風化泥巖形成了滑動帶，加之基巖面順坡向傾斜，致使斜坡上部土體易沿全風化泥巖層發(fā)生滑動變形。

3.3 氣象、水文條件

滑坡區(qū)屬典型的中溫帶大陸性干旱氣候，每年5-8月常出現(xiàn)暴雨天氣，具有降雨時間和降雨量集中，短時強降雨量和連續(xù)多日降雨量大等特點，巖土體在下滲雨水的浸泡作用下，其抗剪強度降低，巖土體的穩(wěn)定變差，進而觸發(fā)斜坡巖土體失穩(wěn)滑動而形成滑坡。

3.4 地震

滑坡區(qū)地震動峰值加速度值為0.20 g，地震基本烈度Ⅷ度，對區(qū)內滑坡形成和活動有利。該區(qū)位于新疆中部地震區(qū)的北天山地震帶，其特征為地震強度大、頻率高、小震較多。在地震的作用下，使得巖土體下滑力增大，降低了斜坡的穩(wěn)定性，造成斜坡巖土體失穩(wěn)滑動而形成滑坡。

3.5 人類活動

當?shù)啬撩裨诨聟^(qū)東側坡腳附近修建房屋時，破壞山體，開挖斜坡坡腳，形成高2～4 m、近似直立的高陡臨空面，致使山坡整體穩(wěn)定性變差；滑坡區(qū)西部山坡為牧民放牧活動的集中地，放牧活動對山坡植被破壞較為嚴重，為降雨后雨水入滲土體提供了條件。

4 滑坡穩(wěn)定性評價

4.1 定性分析與評價

本次滑坡穩(wěn)定性的定性評價依據(jù)《縣(市)地質災害調查與區(qū)劃基本要求實施細則》(修訂稿)中滑坡穩(wěn)定性野外判別表進行，經判別，定性評價結果為HP1滑坡體穩(wěn)定性差。

4.2 定量分析與評價

4.2.1 計算方法及工況

HP1滑坡滑動面為土巖界面，滑坡滑動面為折線型，因此，本次滑坡穩(wěn)定性及滑坡推力均按傳遞系數(shù)法進行計算[3]。選取HP1滑坡的1條典型剖面(剖面編號2-2’)進行穩(wěn)定性和推力計算。本次計算考慮滑坡自重(工況Ⅰ)、自重+暴雨(持續(xù)降雨)(工況Ⅱ)以及自重+地震(工況Ⅲ)三種工況。

4.2.2 計算參數(shù)

根據(jù)滑坡變形特征，滑坡力學參數(shù)采用試驗結果、工程類比及反演分析來得出滑坡的最終力學參數(shù)[4]，詳見表1。

4.2.3 計算結果

根據(jù)計算剖面、巖土參數(shù)及計算公式及工況進行HP1滑坡整體穩(wěn)定性計算，計算得出穩(wěn)定系數(shù)及剩余下滑力如表2所示。

通過表2可知，HP1滑坡在天然自重工況下穩(wěn)定(剩余下滑力為0 KN/m)，自重+暴雨工況下欠穩(wěn)定(剩余下滑力為227.564 KN/m)，自重+地震工況則為基本穩(wěn)定(剩余下滑力為0 KN/m)。

表1 滑坡力學參數(shù)選取表

表2 HP1滑坡整體穩(wěn)定性和推力計算成果表

5 結語

(1)本文基于最新實地勘查，詳細闡述了滑坡的地質環(huán)境背景，查明了滑坡災害的特征、形成原因、穩(wěn)定程度。

(2)滑坡位于昌吉市中低山區(qū)，屬于典型中溫帶大陸性干旱氣候，地層巖性由侏羅系的泥巖、砂巖和第四系的粉土、砂卵礫石組成，地質構造屬于烏魯木齊中生帶代山前坳陷之中，地震動峰值加速度0.20 g，抗震設防烈度值為Ⅷ度，滑坡區(qū)地下水類型為碎屑巖類裂隙孔隙水和第四系松散巖類孔隙潛水，工程地質巖土體分為軟弱、極軟弱碎屑巖巖組和單層、多層土體。

(3)該滑坡為堆積層(土質)的中層、推移式、自然、中型滑坡，由已滑動部位及3個支坡組成，滑體由風積粉土、坡積砂卵礫石組成，滑面為土巖界面，滑床為侏羅系的泥巖、砂巖組成；剪出口位于已滑動部位前緣堆積處和坡腳高大陡坎處，滑坡形成受地形地貌、地層巖性、大氣降水、地下水、地震級人類活動因素影響。

(4)該滑坡定性分析穩(wěn)定性差，定量分析在自重工況下穩(wěn)定，在自重+暴雨工況下欠穩(wěn)定，在自重+地震工況下為基本穩(wěn)定。

[1]DZ/T0218-2006.滑坡防治工程勘查規(guī)范[R].中華人民共和國地質礦產行業(yè)標準.2006.

[2]趙明華.土力學與基礎工程[M].2版.武漢：武漢理工出版社.2000.

[3]黎曙光.滑坡穩(wěn)定性分析[J].中國建設.2008(6).

[4]余先華,聶德新.金沙江某水電站庫區(qū)滑坡力學參數(shù)取值及穩(wěn)定性分析[J].地質災害與環(huán)境保護.2013.24(2):65-69.