岷江某滑坡應(yīng)急調(diào)查及處置措施研究

鄭志龍，甘東科，宋書志，曹新忠

(中國電建集團成都勘測設(shè)計研究院有限公司， 四川 成都 610072)

0 前 言

我國西南山區(qū)是滑坡、崩塌、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害多發(fā)地區(qū)，特別是“5·12”汶川地震后，地質(zhì)災(zāi)害往往表現(xiàn)出頻發(fā)、突發(fā)等特點，這對當?shù)厝藗兊纳敭a(chǎn)安全構(gòu)成了嚴重的威脅與危害。因此，開展地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急調(diào)查工作及應(yīng)急處置是十分必要的，尤其對于山區(qū)突發(fā)性地質(zhì)災(zāi)害，應(yīng)急處置工作越發(fā)重要，其能減緩地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的速率、減少財產(chǎn)損失及人員傷亡，為后期的綜合治理爭取更多時間[1-3]。

本文研究的岷江某滑坡即位于我國西南山區(qū)境內(nèi)，該滑坡地處岷江右岸，其前緣于2014年開始出現(xiàn)局部垮塌，于2017年月6月垮塌突然加劇，滑坡后緣出現(xiàn)多條拉裂縫及滑坡錯臺，滑坡存在失穩(wěn)的可能，對下方的鄉(xiāng)政府、中心小學(xué)、國道及滑體上的居民、民房及土地等構(gòu)成了嚴重威脅。為此，開展了滑坡應(yīng)急調(diào)查工作，在應(yīng)急調(diào)查成果的基礎(chǔ)上，提出了相應(yīng)的應(yīng)急處置措施建議，不僅極大程度避免了滑坡失穩(wěn)可能造成的危害，也為西南山區(qū)地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急處置工作積累了經(jīng)驗，可為類似地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急調(diào)查及應(yīng)急處置提供借鑒與參考。

1 應(yīng)急調(diào)查方法

1.1 應(yīng)急調(diào)查特點

應(yīng)急調(diào)查的地質(zhì)災(zāi)害體往往表現(xiàn)出突發(fā)性、不確定性及極大危險性，相比地質(zhì)災(zāi)害常規(guī)調(diào)查，地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急調(diào)查具有時間緊、周期短及工作本身風險大等特點，其需要在短時間內(nèi)形成較準確的調(diào)查成果，為災(zāi)害應(yīng)急處置提供科學(xué)建議與參考，從而最大程度避免因地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生而造成人員傷亡及財產(chǎn)損失。

1.2 應(yīng)急調(diào)查方法

1.2.1 常規(guī)調(diào)查方法

常規(guī)地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查主要包括資料收集、遙感解譯、地面調(diào)查、山地工程(坑、槽探)、鉆探及試驗等方法手段。遙感解譯受分辨率限制，通常調(diào)查精度有限；地面調(diào)查對于地形陡峻、調(diào)查人員難以到達及存在較大安全風險的地方，往往難以開展；山地工程、鉆探及試驗等手段周期較長、費用較高，應(yīng)急調(diào)查一般較少采用。

由此可見，受現(xiàn)場條件、調(diào)查時間、調(diào)查精度及費用等不同因素的限制，常規(guī)地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查方法往往在應(yīng)急調(diào)查過程中表現(xiàn)出一定的局限性及不適用性。

1.2.2 應(yīng)急調(diào)查方法

隨著物探技術(shù)的不斷發(fā)展及近年來無人機技術(shù)在地質(zhì)災(zāi)害領(lǐng)域的應(yīng)用，物探、無人機等技術(shù)在地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急調(diào)查領(lǐng)域中備受青睞，得到了較廣泛的應(yīng)用。物探、無人機等手段具有方便、快捷、高效等特點，其成果也基本能滿足地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急的需要。本文研究的滑坡在應(yīng)急調(diào)查中主要采用了無人機、物探等新興手段與資料收集、地面地質(zhì)調(diào)查等傳統(tǒng)調(diào)查手段相結(jié)合的滑坡應(yīng)急調(diào)查方法。

(1)無人機技術(shù)。無人機技術(shù)具有靈敏度高、影像分辨率高、成本廉價等特點。其首先利用無人機低空攝影系統(tǒng)獲取災(zāi)害體遙感影像數(shù)據(jù)，然后對數(shù)據(jù)進行處理生成數(shù)字高程模型(DEM)、數(shù)字正射影像圖(DOM)和三維數(shù)字模型，最后通過建立相關(guān)的地災(zāi)解譯標志用以地質(zhì)災(zāi)害解譯和孕災(zāi)背景分析[4]。

岷江某滑坡在應(yīng)急調(diào)查過程中利用無人機技術(shù)，不僅直接獲取了高清晰度的滑坡全貌照片，還通過對采集的數(shù)據(jù)進行相關(guān)處理后，獲得了較高精度的地形圖及數(shù)字正射影像圖(見圖1)。這不僅提高了滑坡的解譯精度和準確度，也賦予了滑坡體具有可測量的屬性。

圖1 滑坡無人機調(diào)查

(2)物探。物探手段具有簡便、快捷等特點。其通過對災(zāi)害體的地球物理特征進行解譯推斷，從而初步查明災(zāi)害體發(fā)育的大致情況，如滑坡的地層結(jié)構(gòu)、滑體厚度等。

岷江某滑坡在應(yīng)急調(diào)查過程中采用了高密度電阻率法，順滑坡主滑方向布置了3條物探勘探線(1主2輔)，如圖2所示。通過對滑坡體的地球物理特征進行解譯，根據(jù)高密度電法色譜圖(見圖3)，可大致推測出滑坡體的地層結(jié)構(gòu)及滑體厚度等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

圖2 滑坡高密度電法勘探線布置

圖3 滑坡高密度電法色譜

2 應(yīng)急調(diào)查成果分析

通過采用無人機、物探等新興手段與資料收集、地面地質(zhì)調(diào)查等傳統(tǒng)調(diào)查手段相結(jié)合的滑坡應(yīng)急調(diào)查方法，在較短的時間內(nèi)獲取了大量的滑坡第一手資料，在這些基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，就可對滑坡體的發(fā)育特征、變形特征、成因機制、穩(wěn)定性及預(yù)測等進行應(yīng)急性分析與評估。

2.1 滑坡基本特征

2.1.1 滑坡邊界、規(guī)模及形態(tài)特征

滑坡平面上呈近似矩形(見圖4)，順河寬約600 m，縱向長500 m，滑坡面積約30×104m2；滑坡分布高程1 950～2 400 m，地形坡度35°～45°，前緣剪出口拔河高約200 m，后緣拔河高約650 m，滑坡體相對高差約450 m；滑坡范圍分布5條沖溝，其中1號沖溝和5號沖溝構(gòu)成了滑坡的上下游邊界，滑坡內(nèi)部受3條沖溝切割影響，地形完整性較差；滑體物質(zhì)組成以崩坡積塊碎石土為主，估計規(guī)模約1 000萬m3，屬大型覆蓋層滑坡。

前緣剪出口約1 950 m高程以下為基巖岸坡，坡度50～70°，坡高200 m，坡腳為岷江；基巖為泥盆系危關(guān)群上組(Dwg2)石英巖與碳質(zhì)千枚巖互層，巖層層面產(chǎn)狀190°∠70°，與坡向大角度相交，巖質(zhì)邊坡為斜橫向坡?；抡路椒植加朽l(xiāng)鎮(zhèn)府、學(xué)校、派出所及國道等，環(huán)境對象十分敏感。

圖4 滑坡全貌(據(jù)無人機航拍成果)

2.1.2 滑體物質(zhì)組成及結(jié)構(gòu)特征

2.2 滑坡變形特征

滑坡地表變形強烈，1 950～2 260 m高程坡體以蠕滑～滑動變形為主，前緣剪出口附近自2014年開始出現(xiàn)局部滑塌后，每天均有巖土體垮塌；2 050～2 260 m拉裂下錯強烈，形成多級錯臺，錯距10～20 m。2 260～2 400 m高程中后緣變形相對前緣較弱，以蠕滑變形為主，主要表現(xiàn)為地表土體的拉裂和下錯，現(xiàn)發(fā)育4條貫通性較好的橫向拉裂縫，長度約30～160 m，寬度20～50 cm，錯距一般20～100 cm，部分可達2.5 m；中部兩處房子變形開裂已成危房，墻體裂縫寬度一般10～30 cm。后緣2 400 m高程附近發(fā)育貫穿性拉裂縫，呈“W”字型，可見長度約400 m，寬20～50 cm，錯痕明顯，錯距約3～8 m?；碌湫妥冃翁卣饕妶D5。

根據(jù)應(yīng)急監(jiān)測成果，前緣觀測點臨空向累計變形量523.4 mm，前3天變形速率為109.2 mm/d；累計沉降量403.1 mm，前3天沉降速率87.2 mm/d。中后緣臨空向累計最大變形量39.2 mm，前3天變形速率為4.4 mm/d；累計最大沉降量18.8 mm，前3天沉降速率1.9 mm/d。

圖5 滑坡典型變形特征

2.3 滑坡形成機制分析

該滑坡早期為一覆蓋層斜坡，前緣岸坡為高約200 m，坡度約50°～70°高陡基巖岸坡，具有較好的臨空條件；堆積體物質(zhì)組成以塊碎石土為主，結(jié)構(gòu)松散，受2008年“5·12”汶川大地震的影響，斜坡產(chǎn)生變形，發(fā)育一系列拉裂縫；拉裂縫有利于雨水的入滲，斜坡在降雨入滲作用下土體自重增加，抗剪強度下降，斜坡穩(wěn)定性變差，拉裂變形持續(xù)發(fā)展，拉裂縫逐漸變寬、變長，并產(chǎn)生下錯現(xiàn)象。斜坡變形范圍和深度隨時間進一步加劇，推測沿基覆界面向臨空面產(chǎn)生位移，在1 950 m高程附近剪出，產(chǎn)生變形破壞。滑坡后緣的拉張裂縫延伸長度約440 m，下錯達5～8 m，且有明顯的擦痕，滑坡前緣可見有明顯擠出的現(xiàn)象，從目前的地表變形特征分析，該滑坡為一推移式滑坡。

2.4 滑坡穩(wěn)定性及發(fā)展趨勢分析

該滑坡原為一崩坡積覆蓋層斜坡，斜坡早期未有變形現(xiàn)象，表明堆積體在原始狀態(tài)整體基本穩(wěn)定。受2008年“5·12”汶川大地震的影響，覆蓋層堆積體產(chǎn)生變形，并出現(xiàn)一系列拉裂縫，加之后期降雨入滲影響，堆積體已產(chǎn)生較大的變形，推測沿基覆界面沿臨空面產(chǎn)生位移。從滑坡變形特征分析，滑坡前緣已產(chǎn)生垮塌，中后緣形成多處拉張裂縫和錯臺，表明滑坡整體處于欠穩(wěn)定～不穩(wěn)定狀態(tài)。

滑坡剪出口(1 950 m)附近的基巖對滑坡起到阻滑作用(鎖固段)，其穩(wěn)定性對滑坡是否產(chǎn)生整體滑坡至關(guān)重要。目前，滑坡剪出口附近基巖雖未見明顯變形破壞現(xiàn)象，但巖淺表強風化強卸荷巖體在降雨或地震工況下易出現(xiàn)失穩(wěn)，如鎖固段出現(xiàn)失穩(wěn)，該滑坡將失去支撐，極有可能產(chǎn)生整體失穩(wěn)。

滑坡一旦產(chǎn)生失穩(wěn)，將直接對滑坡下方鄉(xiāng)政府、小學(xué)、國道及滑坡上的居民、民房、土地等造成極大危害，且危害程度大。

3 應(yīng)急處置措施建議

根據(jù)應(yīng)急調(diào)查分析評價結(jié)果，提出開展應(yīng)急避險、監(jiān)測預(yù)警、應(yīng)急預(yù)案及長期處置方案研究的綜合處置措施建議。

3.1 緊急避險

緊急疏散滑體上居民，在滑坡上建立相關(guān)指示牌，禁止人員及牲畜進入滑坡內(nèi)；緊急撤離滑坡下方鄉(xiāng)政府、小學(xué)等機構(gòu)人員；在國道建立相關(guān)指示牌，提醒車輛注意地質(zhì)災(zāi)害隱患，根據(jù)滑坡監(jiān)測情況，必要時進行交通管制。

3.2 監(jiān)測預(yù)警

建議對滑坡進行全天候監(jiān)測，實時、準確掌握滑坡體的變形和發(fā)展趨勢，及時作出預(yù)警預(yù)報。

3.3 應(yīng)急預(yù)案

鑒于滑坡危險性大，影響對象多，建議相關(guān)部門建立突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急預(yù)案。

3.4 長期處置方案

鑒于應(yīng)急調(diào)查尚不能完全查明滑坡體坡體結(jié)構(gòu)、厚度及滑帶土等，建議開展滑坡地質(zhì)勘查，查清滑坡的物質(zhì)組成、土體物理力學(xué)性質(zhì)等，以準確評價其穩(wěn)定性和危險性，并在勘查成果的基礎(chǔ)上，結(jié)合影響對象和危害程度開展滑坡長期處置方案研究。

4 結(jié) 論

(1)地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急調(diào)查具有時間緊、周期短及危險大等特點，常規(guī)的地質(zhì)調(diào)查方法往往不能滿足應(yīng)急調(diào)查的需要，而采用無人機、物探等新興調(diào)查手段，能簡便、快捷、高效及準確地獲取地質(zhì)災(zāi)害體的基礎(chǔ)資料，其成果基本能滿足應(yīng)急調(diào)查評價的需要。

(2)應(yīng)急調(diào)查成果表明，岷江某滑坡為大型覆蓋層滑坡，滑坡地表變形強烈，以蠕滑～滑動變形為主，表現(xiàn)為推移式變形破壞，滑坡整體處于欠穩(wěn)定～不穩(wěn)定狀態(tài)，在暴雨或地震等因素作用下可能發(fā)生較大規(guī)模失穩(wěn)或整體失穩(wěn)；該滑坡威脅對象敏感，危害程度大，地質(zhì)災(zāi)害危險性大。

(3)根據(jù)應(yīng)急調(diào)查分析評價結(jié)果，提出開展應(yīng)急避險、監(jiān)測預(yù)警、應(yīng)急預(yù)案及長期處置方案研究的綜合處置措施建議。

(4)采用無人機、物探等新興手段與資料收集、地面地質(zhì)調(diào)查傳統(tǒng)調(diào)查手段相結(jié)合的滑坡應(yīng)急調(diào)查方法，在較短時間內(nèi)取得了應(yīng)急調(diào)查成果，并提出了滑坡應(yīng)急處置措施建議，不僅極大程度避免了滑坡失穩(wěn)可能造成的危害，也為西南山區(qū)地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急處置工作積累了經(jīng)驗，可為類似地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急調(diào)查及應(yīng)急處置提供借鑒與參考。