新源縣加朗普特滑坡發(fā)育特征、形成機理及治理

曹小紅 尚彥軍 弓小平 孟和 候雪瀅 艾比拜爾·買買提

摘? ?要：對新源縣則克臺溝加朗普特滑坡現(xiàn)場調查勘測表明：區(qū)內地下水主要是基巖裂隙水和松散巖類孔隙水兩大類;該滑坡由3個同時發(fā)生的大型滑坡組成，滑體多見層狀堅硬-較硬碎屑巖組和黃土狀粉土與砂礫石，滑床為離石黃土，風化軟弱的古近系泥巖、砂巖與上層第四系厚度不一的粉土及角礫層構成滑坡體的軟弱結構面，為滑坡主控因素。研究表明，加朗普特滑坡的發(fā)生與大氣降水集中入滲導致坡腳蠕動-變形，與修路開挖、采礦活動、采挖中草藥、局地過度放牧誘發(fā)有一定關系。對該滑坡較適宜的工程治理措施是主滑體采取適當削方減載輔以排水，堰塞湖壩體周邊采用暗管+明渠排水。

關鍵詞：加朗普特滑坡;發(fā)育特征;形成機理;工程治理

新疆伊犁哈薩克自治州新源縣地質災害主要為滑坡、崩塌，由于災害點所處工程地質環(huán)境和影響因素差異，不同災害點地質災害具不同的發(fā)育特征及形成機理。加朗普特滑坡為新源縣較典型滑坡，位于新疆伊犁哈薩克自治州新源縣北部阿吾拉勒山區(qū)則克臺溝上游加朗普特附近，距則克臺鎮(zhèn)約15 km（圖1-b），中心地理坐標為東經(jīng)83°19′21″，北緯43°38′32″。省道S316線從尼勒克縣種蜂場沿則克臺溝從北向南穿過研究區(qū)。山區(qū)路段長約20 km，至則克臺鎮(zhèn)與國道218線相連，交通較方便。2002年5月10日加朗普特滑坡發(fā)生后，阻斷了S316線2年多，堰塞湖邊修有便道可通行汽車，交通條件較差。本次研究以加朗普特滑坡及加朗普特滑坡體與滑坡中下部未滑動黃土組成的加朗普特潛在滑坡為研究對象，在野外勘察基礎上，基于前人大比例尺地面測繪，輔以鉆探、山地工程（淺井、槽探）等技術手段?，結合近年來研究成果，對滑坡形成機理及危害進行分析。初步查明地質災害巖土體結構、規(guī)模，獲取了巖土體基本物理力學參數(shù)，并進行穩(wěn)定程度和危險性評價，提出適宜該滑坡的治理方案。

1? 地質環(huán)境條件

1.1? 地形地貌

則克臺溝發(fā)源于阿吾拉勒山分水嶺南側，穿越研究區(qū)地段為淺切割的緩頂中山地形，海拔1 300～1 800 m（圖1-a）。新源縣地貌形態(tài)和地形變化較大，山坡較陡峻，谷坡坡度為25°～40°或大于40°[1-3]。則克臺溝內北高南低，谷底縱坡坡度10‰～20‰[4-5]。

1.2? 地層巖性

研究區(qū)周邊出露地層主要為上石炭統(tǒng)伊什基里克組、下—中二疊統(tǒng)烏郎組、中二疊統(tǒng)鐵木里克組、下—中侏羅統(tǒng)三工河組和第四系（圖1-b）。其中加朗普特滑坡區(qū)內出露地層主要為鐵木里克組、古近系和第四系。鐵木里克組巖性為紫紅色礫巖、粗砂巖、砂巖加夾粉砂巖。坡體表面多被第四系中、上更新統(tǒng)冰水沉積、風積黃土、滑坡堆積層所覆蓋，黃土與下伏基巖（鐵木里克組砂巖、礫巖）呈不整合接觸。古近系在滑坡區(qū)內多有分布，巖性為棕紅色泥巖、灰白色砂巖等，多伏于第四系覆蓋層之下。第四系出露地層主要有上更新統(tǒng)風積層、中更新統(tǒng)冰水沉積層及全新統(tǒng)沖積層。

1.3? 工程地質條件

據(jù)研究區(qū)出露地層巖性和結構、強度等，將區(qū)內巖土體劃分為層狀堅硬-較硬碎屑巖組、黃土類土單層土體、黃土狀粉土與砂礫石雙層土體3大類（圖2）。層狀堅硬-較硬碎屑巖組主要為二疊系碎屑巖類凝灰砂巖、礫巖，凝灰砂巖極限抗壓強度為3.90～8.47 MPa，飽水后抗壓強度2.18～4.98 MPa。區(qū)內該巖組多被黃土類土單層土體所覆蓋，在則克臺溝支流或溝谷狹窄處有出露[6]。黃土類單層土體在研究區(qū)廣泛分布，厚10～70 m，主要巖性為原生黃土，濕陷性明顯，大孔隙和垂直節(jié)理較發(fā)育，常形成3～10 m高的垂直陡壁，為黃土滑坡的形成提供了有利條件。加朗普特滑坡后壁陡立與該類土體特性有關。黃土狀粉土與砂礫石雙層土體分布于則克臺溝及支溝中，系坡上黃土或黃土狀粉土經(jīng)滑動或流水搬運后沉積形成，厚15～20 m[7]。

1.4? 水文地質條件

研究區(qū)地下水主要是基巖裂隙水和松散巖類孔隙水兩大類。松散巖類孔隙水分布于上覆黃土、滑坡堆積體和溝谷內全新統(tǒng)沖積層中，主要接受大氣降水入滲補給。沿黃土和滑坡堆積體中發(fā)育的大孔隙和垂直節(jié)理由高向低徑流，在溝谷中沿滑坡堆積體和沖積層孔隙由上游向下游徑流;基巖裂隙水包括層狀巖類裂隙水和塊狀巖類裂隙水。層狀巖類裂隙水分布在研究區(qū)東部加朗普特以東及南部則克臺溝兩側，含水層巖性主要為二疊系砂巖、礫巖。

1.5? 工程地質條件

研究區(qū)人類工程活動主要為3方面：一是修路開挖和沿S316公路的交通運輸;二是采挖中草藥;三是牧民放牧。近年來，隨新源縣經(jīng)濟發(fā)展及則克臺鎮(zhèn)伊犁鋼鐵廠生產規(guī)模的擴大，途經(jīng)則克臺溝大噸位車輛數(shù)日益增加，修復316省道開挖邊坡，使斜坡坡腳抗滑力降低，加上大噸位車輛的震動，對局部斜坡穩(wěn)定性將產生明顯影響。人工采挖中草藥，坡腳開挖坑洞，加劇了斜坡失穩(wěn)變形。部分地區(qū)牧民過度放牧，地表牧草枯死等導致水土流失、揚塵天氣劇增。

2? 滑坡發(fā)育特征

2.1? 加朗普特滑坡

加朗普特滑坡為3個同時發(fā)生的大型滑坡組成的特大型滑坡，滑坡后壁分別位于滑體北側、東側及東南側3個方向，形成巨大的圈椅狀?；潞蟊谙鄬Ω叨茸罡咛幗?10 m，最低處約60 m。東側滑坡后壁位置切割越過分水嶺，后壁近直立，易發(fā)生小型崩塌，滑坡后壁下方可見大量崩積物。滑坡中下部基巖埋藏較淺，受基巖阻擋，滑坡體分為南北兩支，導致滑體中部凸起，南側與北側滑坡土體滑至則克臺溝，形成堰塞湖壩堆積體，因后期水流切割侵蝕，滑坡體厚度較薄?；麦w中下部未滑動地段形成黃土殘留體，殘留體地勢比南北兩側高，前緣較陡。滑坡發(fā)生后，滑坡體上部形成滑坡洼地及滑坡湖，靠近滑坡后緣地勢相對低洼平坦，低洼處有少量積水，形成滑坡湖?；履媳眱蓚劝l(fā)育有兩條滑坡侵蝕溝，分別為南溝與北溝。兩條滑坡侵蝕溝切割較深，最深處大于20 m。侵蝕溝長度北溝大于南溝，北溝延伸至滑坡后緣，匯集了北滑坡與東滑坡及部分東南滑坡后壁出露的泉水，因此水量較大。南溝主要匯集了部分東南滑坡泉水，水量稍小。兩條滑坡侵蝕溝為該特大型滑坡體地表水及地下水的主要排泄通道。滑坡體中部發(fā)育許多鼓丘，為滑坡滑動時滑體堆積形成?；麦w主剖面顯示，滑坡滑動后形成四級臺坎，南側滑坡侵蝕溝穿越的一處臺坎高30～40 m，坡度40°～50°?；麦w從南北兩側滑入則克臺溝內，堵塞則克臺溝形成滑坡堰塞湖，堰塞湖南北長約570 m，湖水水面面積約10×104 m2（圖3，4）。

據(jù)鉆孔揭露，加朗普特滑坡體土體為黃土狀粉土，滑床為第四系中更新統(tǒng)離石黃土。黃土狀粉土體呈灰黃-棕黃色，部分地段夾少量碎石，為原狀馬蘭黃土經(jīng)滑動后形成。加朗普特滑坡滑床為離石黃土，該層土體滲透性、濕陷性較小，土體力學性質較好。

2.2? 加朗普特潛在滑坡

加朗普特潛在滑坡為加朗普特滑坡體與滑坡中下部未滑動部分黃土組成。野外勘察和綜合分析可知，加朗普特滑坡滑動后一段時期內基本穩(wěn)定，但加朗普特滑坡中下部，316省道切坡上部斜坡土體易產生滑動?；缕旅嬷胁柯∑?，316省道切坡地段坡面較陡，前緣存在臨空面，發(fā)育有次級小滑坡。潛在滑坡后緣地勢較平坦，但滑坡周界的兩條侵蝕溝切割較深，侵蝕溝已切割至加朗普特滑坡滑床，這兩條侵蝕溝呈近于交匯狀態(tài)，將潛在滑坡體圈閉起來，構成潛在滑坡周界。潛在滑坡中下部地形坡度較大，坡面可見拉張裂隙，裂隙深1.5～2.5 m。據(jù)滑坡成因，該潛在滑坡屬牽引式滑坡，主滑方向為285°。潛在滑坡周界（滑坡南北溝）及滑坡前緣均有泉水出露，為接觸下降泉，出露在黃土與離石黃土接觸面上。推測滑帶為二者接觸處近飽和狀黃土（圖5，6）。

加朗普特潛在滑坡滑體組成以黃土狀粉土為主，棕黃-灰黃色，局部地段夾少量碎石，規(guī)律性較差。其間雜亂無序地夾有腐植土，褐黑色。據(jù)鉆探揭露，滑坡體厚度平均為25.39 m，其中北側厚度較大，大于30 m，滑坡后緣稍薄，約20 m。滑體下伏地層為棕黃色、硬塑-堅硬狀第四系中更新統(tǒng)離石黃土，斷口有光澤，且發(fā)育不同程度裂隙，斷面可見油脂光澤。

3? 形成機理分析

3.1? 形成機理

風化且軟弱的古近系泥巖、砂巖與上層第四系厚度不一的粉土及角礫層地層分界面構成了區(qū)內滑坡體的軟弱結構面。造成軟弱結構面應力集中以致破壞的基本條件是：（1）軟弱結構面具有一定坡度，并傾向臨空面，且臨空面坡度大于軟弱結構面坡度;（2）下伏泥巖具良好的隔水性能，地表水下滲遇到泥巖被隔擋，形成地下水富集帶，使滑帶巖土體軟化，抗剪強度降低，從而產生蠕動-變形滑動[8]。

3.2? 影響因素

滑坡的形成和發(fā)生不僅取決于斜坡本身所具備的有利于滑坡發(fā)生的地形地貌、地層巖性、地質構造、巖土體工程地質條件、水文地質條件等內在條件，還與斜坡受到的營力作用（包括自然及人為因素）有關，它們是滑坡產生的外部影響因素。

地形地貌因素? 滑坡區(qū)地貌類型以中低山為主，山坡坡度20°～40°，表層植被覆蓋較好，但未見灌木及喬木等，主要為草類植被，固土性較差。則克臺溝從研究區(qū)中間穿過，水流侵蝕切割坡腳形成臨空面，為坡體滑動創(chuàng)造了力學條件[9]。加朗普特潛在滑坡坡面坡度總體較緩，但坡面較少的植被覆蓋及局部地段較陡的地形，是潛在滑坡形成的因素之一。

巖土性質與巖土結構? 加朗普特滑坡發(fā)育于黃土堆積層內?；矠榈谒南抵懈陆y(tǒng)離石黃土，該土層具滲透系數(shù)低、粘粒含量高、力學性質好、濕陷性小等特點，為相對隔水層。上覆第四系上更新統(tǒng)黃土大孔隙發(fā)育、松散，有利于地下水入滲，加之該地層具較高的濕陷性，為滑坡的形成提供了物理力學及物質條件。加朗普特潛在滑坡滑體為加朗普特滑坡堆積體黃土狀粉土與加朗普特滑坡中下部未滑動的原狀黃土組成，松散的黃土狀粉土為滑坡發(fā)生提供了物質條件。

水文地質條件? 研究區(qū)東部山區(qū)上覆第四系風積黃土和冰磧礫石層中賦存松散巖類孔隙水，分布于不連續(xù)呈透鏡體狀埋藏與下伏新近系接觸面附近。研究區(qū)未發(fā)現(xiàn)有泉水出露。

氣象條件? 據(jù)2001年至2006年氣象統(tǒng)計資料，年總降雨量介于474.0～671.5 mm，全年降雨量的70%以上集中在3—9月，降雨峰值在4—8月，因此歷年4—8月都是地質災害多發(fā)季節(jié)。該區(qū)滑坡多次較明顯的滑動變形甚至滑動，均發(fā)生于大暴雨期間或連綿陰雨之后，表明大氣降雨的集中入滲是斜坡失穩(wěn)變形的主要因素之一。2002年5月10日加朗普特滑坡發(fā)生后，新源縣則克臺鎮(zhèn)附近71團氣象站觀測資料顯示，4月平均氣溫10.3 ℃，較歷年同期平均值偏低1.0 ℃，月最高溫度27.2 ℃，出現(xiàn)在4月11日，月最低溫度-0.7 ℃，出現(xiàn)在4月7日。4月總降水量為150.9 mm，較歷年同期平均值偏多182%;一日最大降水量為35.6 mm，出現(xiàn)在20日;最大連續(xù)降水日數(shù)7天（4月24—30日），降水總量81.1 mm;9—11日有大風、降溫、雷暴、暴雨天氣出現(xiàn)，暴雨及降水量突然增大加速了加朗普特滑坡的發(fā)生[10]。

區(qū)域地質構造條件? 研究區(qū)構造活動較弱，區(qū)域地質構造條件對區(qū)內滑坡災害的形成誘發(fā)影響微弱，主要表現(xiàn)在新構造運動強烈上升使得第四系、新近系分布在較高位置，易滑地層具有較高的勢能，從而發(fā)生滑坡。

地震作用? 研究區(qū)地震動峰值加速度0.20 g，基本烈度為Ⅷ度。2003年12月1日，昭蘇發(fā)生6.1級地震，主震位于特克斯河斷裂西端，震源深21 km，震中距研究區(qū)約200 km，余震分布與特克斯河斷裂走向一致。由于特克斯河斷裂呈NNE向從研究區(qū)東部恰甫其海通過，傾向南，受6.1級地震影響斷裂以南及周邊地區(qū)山體頂部出現(xiàn)大量裂縫。

人類工程活動? 加朗普特滑坡位于新源縣則克臺鎮(zhèn)北部，屬伊犁哈薩克自治州重要畜牧區(qū)，牧業(yè)較發(fā)達。該地區(qū)礦產資源較豐富，則克臺鎮(zhèn)有伊犁鋼鐵廠，則克臺溝兩側有鐵礦開采，礦車運輸量大。研究區(qū)草場豐富，水源充足，每年春末至夏秋兩季，牧業(yè)活動幾乎全部集中在該地段周圍山區(qū)。過度放牧、山坡打草和開挖中草藥造成的植被破壞對斜坡的穩(wěn)定性產生較大影響。礦業(yè)開采活動在阿吾拉勒山區(qū)也有分布，礦山爆破、車輛通過等造成的震動荷載影響著潛在滑坡的穩(wěn)定性。省道316線從滑坡中下部通過，每天拉礦渣、焦碳及煤炭等車輛少則幾十輛，多則數(shù)百輛，且部分超載嚴重，每天對坡腳的碾壓及震動時刻威脅著斜坡穩(wěn)定，有可能成為局部崩塌與滑動的誘發(fā)因素。

由上所述，區(qū)內地質環(huán)境條件非常脆弱，在降雨、融雪和人類工程活動影響下，極易發(fā)生地質災害。

4? 治理方案

對加朗普特潛在滑坡的治理，主要為3方面：①減小滑坡體下滑力，防止滑坡整體滑動;②對邊坡進行防護，防止水土流失及崩塌等;③保證地表、地下水的正常排泄，排除靜水和動水壓力對坡體的作用，避免巖土體強度及坡體抗力的進一步降低。選用削方減載輔以排水措施的綜合整治工程方案最適宜（圖7）。具體治理方案：將原滑坡體南北兩側侵蝕溝之間潛在滑坡體上明顯高起的不穩(wěn)定黃土和高陡斜坡削掉，修成較緩的階梯狀馬道緩坡地形，使地表坡度減緩;將削掉的土方回填到西部的低洼地帶，使不穩(wěn)定黃土鼓丘和陡坡坡度減緩;將削坡土方回填到公路兩側（主要是公路以西）及ZK16號孔以南低洼部分，可起到反壓坡腳的作用。潛在滑坡上部ZK14號孔附近地形較平緩，可不考慮削坡措施。削坡范圍為東側以ZK13和ZK14之間1/2處為削坡起點，西側以S316省道為界，南北兩側以原滑坡體南北侵蝕溝為邊界。該范圍內初步設計10級橫向馬道緩坡，縱向上組成階梯狀。最上一級高程控制在1 528～1 546 m，最下一級高程控制在1 468～1 472 m，高差總計60～74 m。上面五級馬道每級高差設計8 m，下面五級馬道每級高差設計5～7m，馬道階面由后緣向前緣和由中間向兩端修成緩坡平面，坡度分別控制在2%～5%。馬道前緣階梯斜坡坡度按1∶1.25設計，斜坡坡面采用格構護坡工程進行防護，防止斜坡面水土流失。馬道階面前緣0.5～1.0 m范圍內修建橫向截水溝，匯集坡面地表水。馬道北側侵蝕溝可作為縱向總排水溝加以利用，對局部不穩(wěn)定地段采用格構進行護坡。馬道南側兩條侵蝕溝，內側侵蝕溝填平，外側泄水溝修成縱向總排水溝渠。

ZK16號孔南段回填后，需對滑坡體南側的侵蝕溝和支溝修建樹枝狀排水溝渠，并截彎取直，南側支溝予以保留。幾條支溝匯合后至穿越S316公路段修建總排水溝渠。同時，還應考慮對滑坡體南、北兩條侵蝕溝穿越316省道修建導流涵洞，并在原滑坡后壁上方拉裂變形帶內采取填埋裂縫措施和外圍構建鐵絲網(wǎng)圍欄，以防雨水沿裂縫深入變形帶增加土體重度，同時防止放牧人員和牲畜誤入危險區(qū)造成傷害。

結合堰塞湖壩體周邊地質環(huán)境，推薦采用暗管+明渠方案較適宜。方案是從堰塞湖壩體泄水口處至壩體南端沿現(xiàn)有泄水溝右側埋設泄水暗管，將湖水位降低3 m，同時在壩體西半部湖心島南側至壩體南端修建泄洪明渠，壩體北部修建從S316線1 461.67高程點到泄洪明渠1454. 85高程點的滑坡體北侵蝕溝泄水明渠，并與堰塞湖泄洪明渠相連接，形成“Y”字形。同時，在湖周設置鐵絲網(wǎng)圍欄，防止水位降低后牲畜飲水陷入湖周淤泥，造成不必要損失。

5? 結論

（1）加朗普特滑坡土體為黃土狀粉土，呈灰黃-棕黃色;滑床為第四系中更新統(tǒng)離石黃土，部分地段夾少量碎石，為原狀馬蘭黃土經(jīng)滑動后形成。

（2）風化且軟弱的古近系泥巖、砂巖與上層第四系厚度不一的粉土及角礫層構成滑坡體的軟弱結構面，并傾向臨空面，且臨空面坡度大于軟弱結構面的坡度;下伏泥巖具有良好的隔水性能，降雨、融雪形成的地表水下滲遇到泥巖被隔擋，形成地下水富集帶，使滑帶巖土體軟化，抗剪強度降低，蠕動-變形滑動是滑坡主控因素，并伴有采礦活動誘發(fā)。

（3）礦山爆破、拉礦車輛通過、人為活動等造成的震動荷載時刻影響著斜坡穩(wěn)定性，常造成不同規(guī)模的崩塌垮落;對主滑體削方減載輔以排水措施的綜合工程防護效果較好，對堰塞湖壩體周邊采用暗管+明渠防護措施適宜該類滑坡。

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Development Characteristics， Formation Mechanism and Protection of Jialangpute Landslide in Xinyuan County

Cao Xiaohong1，2，Shang Yanjun1，3，Gong Xiaoping4，Meng He1，Hou Xueying1，Aibibaier·Maimaiti1

（1.Xinjiang Institute of Engineering， Urumqi，Xinjiang，830091，China;2.Xinjiang Agricultural University，Urumqi，Xinjiang，830000，China;3.Institute of Geology and Geophysics， Chinese Academy of Sciences，Beijing，100029，China;

4.Xinjiang University，Urumqi，Xinjiang，830000，China;）

Abstract： Based on-site investigation and research on the Jialangpute landslide in Xinyuan County showed that the groundwater in the area is mainly composed of bedrock fissure water and loose rock pore water; the landslide consists of three simultaneous large-scale landslides. Sliding bodies are often hard-layered—harder clastic rock group and loess-like silt and sand gravel. The slip-bed bed is loess. The weathered and weak Paleogene mudstone， sandstone and upper Quaternary are of different thickness. The silt and breccia layer constitute the weak structural surface of the landslide body and is the main controlling factor of the landslide. The research indicates that the occurrence of the jialangpute landslide and the infiltration of atmospheric precipitation lead to the creep-deformation of the slope， the road excavation， the mining activity， the mining of Chinese herbal medicine， and the local overgrazing induction. It is more suitable for the landslide. The engineering control measures are that the main sliding body adopts appropriate cutting and load reduction to supplement drainage， and the surrounding area of the dam body is concealed by underground pipe and open channel.

Key words：Landslide;Developmental characteristics;Formation mechanism;Engineering protection