永登縣城關鎮(zhèn)青龍山不穩(wěn)定斜坡發(fā)育特征及防治措施

朱力軍 楊玉紅

摘要：本文根據調查資料，對永登縣城關鎮(zhèn)東坪新村青龍山不穩(wěn)定斜坡的類型、規(guī)模、分布等特征進行了歸納，采用定量與定性相結合的方法對斜坡穩(wěn)定性進行評價，提出了相應的防治措施，為政府決策和下一步實施防治工程提供科學依據。

關鍵詞：青龍山；不穩(wěn)定斜坡；發(fā)育特征；防治措施

永登縣城關鎮(zhèn)東坪新村青龍山不穩(wěn)定斜坡位于永登縣城區(qū)青龍山公園南側，該斜坡為永登縣75號重點地質災害監(jiān)測點。2017年6月30日22時08分，該斜坡發(fā)生局部坍塌掉塊現(xiàn)象，未造成人員傷亡和財產損失，隨后發(fā)現(xiàn)該不穩(wěn)定斜坡體頂部發(fā)育一條長約30m，寬10cm～15cm，錯臺高10cm～15cm的裂縫，斜坡體坡面上發(fā)育多條寬約2cm～5cm，長約3m～7m垂向裂縫，極有可能發(fā)生大規(guī)?；?。由于青龍山不穩(wěn)定斜坡影響范圍較大，坡體正南側為蘭新鐵路、312國道穿過，坡腳嚴重威脅居民32戶，另外永登縣文教印刷廠、檢測中心、供熱站煤場等共123人的生命及財產安全，直接威脅財產超過8000萬元。潛在威脅人口眾多、危險性大，引起各級政府及省內專家學者的高度重視，為確保受威脅群眾生命財產安全，對其進行治理是十分必要的。

1.工作區(qū)地質環(huán)境特征

1.1氣象與水文

據永登氣象站多年資料統(tǒng)計，多年平均降水量為332mm，多集中于7、8、9三個月，其降水量約占全年降水量的60%以上，年無霜期西北較短，河谷川區(qū)比較長，年均無霜期為126d。凍土初日10月31日，解凍3月7日，最大凍土深146cm。春夏季的低溫、干旱和夏秋季之交的冰雹是主要的災害性天氣。治理區(qū)位于莊浪河流域，莊浪河從勘查區(qū)西南側1.5km處由北向南流經，莊浪河是黃河的一級支流。

1.2地形地貌特征

工作區(qū)從地貌類型上分為黃土丘陵地貌區(qū)和河谷平原地貌區(qū)，區(qū)域上地勢總體東北向西南傾斜，海拔2010m～ 2060m，相對高差25m～30m，黃土表層剝蝕強烈，山坡坡度35°～50°，該地段由于內外動力地質作用，原來的莊浪河高階地地段已被改造為黃土丘陵地貌，后期又遭受沖蝕切割，殘留梁、峁地貌，前緣坡度多大于40°，該區(qū)域是滑坡、崩塌及不穩(wěn)定斜坡的高發(fā)地段。坡體下部大部分的地段是人工修路建房而形成的陡峭邊坡，高度3m～20m，坡度大于70°，局部近直立。區(qū)內植被主要為雜草，植被覆蓋率約20%。

1.3地層巖性特征

工作區(qū)內地層主要為第四系地層。按成因分為：①第四系上更新統(tǒng)風積黃土（Q3eol）：分布于東坪新村青龍山不穩(wěn)定斜坡上部，呈淺黃色，土質均勻，結構松散，稍濕，稍密—中密，孔隙度大，顆粒均勻，表層夾有植物根系，垂直節(jié)理裂隙發(fā)育，厚度10m～15m。②第四系上更新統(tǒng)沖洪積粉土（Q3al+pl）：分布于東坪新村青龍山不穩(wěn)定斜坡下部，呈淺黃色，以粉土為主，稍濕、稍密—中密，具水平層理，厚度大于15m。③第四系全新統(tǒng)沖洪積碎石土（Q4al+pl）：分布于坡腳居民區(qū)北側沖溝內，呈灰黃色，稍濕，稍密—中密，主要成分為碎石土，厚約2m～5m。

1.4地質構造及地震

工作區(qū)位于馬雅山—魏家大山隆起區(qū)的青藏高原東北部地震區(qū)的天水—蘭州—河西走廊地震帶，新構造活動強烈，地震烈度為Ⅷ度區(qū)（設防烈度為8°，地震動峰值加速度為0.2g）。多次不同時期構造體系的相互干擾或改造，使該區(qū)以北西向為主的褶皺和斷裂較為發(fā)育，導致工作區(qū)地層微型褶皺及巖層構造節(jié)理、裂隙發(fā)育，形成Ⅰ-Ⅶ級階地，各階地高差十分顯著，一般高差5m～90m。根據1950年以來的歷史地震資料，永登縣境內地震活動多達63次，最高震級為6.2級，最低震級為0.6級。2016年1月21日01時13分，青海源縣發(fā)生M6.4級地震，震源深度10km，受此次地震影響，坡體頂部出現(xiàn)裂縫，局部發(fā)生了垮塌，坡體穩(wěn)定性降低，極有可能發(fā)生大規(guī)模滑移，對坡腳居民生命及財產構成較大威脅。

1.5水文地質條件

工作區(qū)屬于莊浪河流域，是永登縣境內流域面積最大的一條河流，河道流量主要產自上游，占全年來取水量的90%。莊浪河從工作區(qū)西南側1.5km處由北向南流經，由于工作區(qū)位置高于莊浪河床，因此，莊浪河徑流對工作區(qū)水文地質條件影響無影響。

根據地下水的賦存條件和含水巖組性質，工作區(qū)地下水類型主要為松散巖類孔隙水。該類水主要分布于工作區(qū)黃土含水層及溝道沖洪積含水層，主要接受大氣降水補給，由高處向低處徑流，以潛流或泉的形式向外排泄補給溝谷地表水。受地形地貌及大氣降水補給等因素影響，水位埋藏一般較深，勘查共布設鉆孔5個，探井18個，深度3.0m～19.2m，鉆孔（探井）均未揭露地下水。

1.6人類工程活動

工作區(qū)自20世紀80年代由縣城建局規(guī)劃平整挖山以后的安置住房區(qū)，人類工程活動強烈，坡腳居民修建房屋時開挖坡腳，形成高約3m～20m陡坎，局部地段前緣臨空，造成多次前緣失穩(wěn)垮塌，影響了坡體整體穩(wěn)定性。青龍山公園建設過程中對斜坡也有一定的影響。同時為方便儲物，在20世紀八九十年代，居民在坡體下部開挖窯洞，開挖窯洞破壞了整個坡體的力學結構，嚴重影響了整個坡體的穩(wěn)定性。在地震、暴雨作用下，發(fā)生崩塌、滑坡等地質災害的可能極大。

2.不穩(wěn)定斜坡發(fā)育特征

不穩(wěn)定斜坡呈“V”字分布于青龍山公園外圍?，F(xiàn)階段斜坡頂部為青龍山公園，居民及單位較少，但公園游客較多；坡腳地帶為東坪新村居民區(qū)、永登縣文教印刷廠、檢測中心、供熱站煤場、蘭新鐵路火車軌道、六三八國家儲備庫等，居民及企事業(yè)單位較多；工作區(qū)人類工程活動強烈；受各方面因素影響，該不穩(wěn)定斜坡局部已發(fā)生變形失穩(wěn)，造成了一定危害；現(xiàn)階段該斜坡處于欠穩(wěn)定—不穩(wěn)定狀態(tài)，對區(qū)內的企事業(yè)單位、居民及其他公共設施仍然存在較大威脅。

2.1不穩(wěn)定斜坡特征

依據斜坡的特征及威脅對象，可將該不穩(wěn)定斜坡細分為X1-X5共5處，其5斜坡形成的地質環(huán)境條件、地質災害成因及發(fā)育特征基本相似，均發(fā)育在黃土丘陵前緣，整體呈南—北線狀分布，不穩(wěn)定斜坡體寬3m～60m，高5m～10m，坡度60°～80°，坡向145°。坡體前緣因修建居民房屋開挖坡腳致使局部地方臨空，且局部已發(fā)生垮塌，坡腳為六三八國家儲備庫大門及東坪新村居民區(qū)，斜坡與居民房屋距離約為2.5m，坡體頂為青龍山公園綠化區(qū)。

2.2斜坡結構及物質組成特征

據調查，工作區(qū)屬于霧宿山、烏鼠山中山山地及隴西黃土丘陵較不穩(wěn)定工程地質亞區(qū)，均為土體斜坡，未見巖體出露。主要土體為黃土和沖洪積粉土兩個類型。①風積黃土：主要分布于斜坡體的上部及表層，呈淺黃色，土體疏松，孔隙發(fā)育，質地均一，主要以粉土為主，結構松散，稍濕，稍密-中密，孔隙度大，顆粒均勻，表層夾有植物根系，垂直節(jié)理裂隙發(fā)育，濕陷性系數0.027～0.052，自重濕陷性系數0.022～0.096，為中濕陷性黃土，粘聚力C值為16.4kPa～ 23.4kPa，內摩擦角φ值為21.5°～24.8°，承載力特征值120kPa，一般厚度10m～15m。②粉土：主要分布于該斜坡體的坡腳及風積黃土層下部，呈淺黃色，具水平層理，質地均一，主要以粉土為主，結構稍濕、稍密—中密，濕陷性系數0.022～0.024，自重濕陷性系數0.012～0.025，為中濕陷性粉土，粘聚力C值為22kPa～32kPa，內摩擦角φ值為21.7°～32.6°，承載力特征值150kPa，一般厚度大于15m。

2.3不穩(wěn)定斜坡變形破壞特征

由于不穩(wěn)定斜坡大部分地段居民修筑房屋邊坡被開發(fā)為陡坎，陡坎一般高度均在3m～10m，坡度較大，坡體植被覆蓋率一般。上部斜坡坡度較緩，下部粉土層由于削坡坡度較陡，坡體上巖性主要以風積黃土及粉土為主，坡體中上部及坡頂節(jié)理裂隙發(fā)育，坡體中上部落水洞發(fā)育，降水極易入滲坡體，局部達到飽和，在降雨、地震、地質構造及人類工程活動的影響下，邊坡失穩(wěn)形式以滑坡和崩塌為主。

3.不穩(wěn)定斜坡的主要成因

根據勘查，結合不穩(wěn)定斜坡變形特征，加劇不穩(wěn)定斜坡失穩(wěn)發(fā)展的主要原因有以下幾個方面：

3.1高陡的地形地貌

工作區(qū)不穩(wěn)定斜坡地處黃土丘陵前緣地區(qū)，山坡自然坡度35°～50°，坡體中下部坡度大于70°海拔2010m～ 2060m，相對高差25m～30m，人工開挖形成陡坎，高度3m～ 20m，地形切割強烈，高差大，坡度陡，且黃土表層剝蝕強烈，為不穩(wěn)定斜坡失穩(wěn)提供了有利的地形條件。

3.2地質構造及地層巖性

斜坡坡體主要由風積黃土組成，黃土原生垂直節(jié)理發(fā)育，它具有很強的濕陷性。降水滲漏后，下層土體發(fā)生濕陷下陷，上層土體的支撐力減小，上層與下層之間形成間隙。此外，它還受到多種地質構造作用的影響。增加和再平衡會使邊坡土結構受到擾動和松動，土體中顆粒之間原有的粘聚力發(fā)生改變或破壞，導致力學強度顯著下降，自重增加，易失穩(wěn)和滑移。

3.3水的作用

工作區(qū)內黃土的主要特征之一是垂向節(jié)理相對發(fā)育，上部巖性不同于下部巖性。下層粉土在風化和雨水侵蝕作用下，形成許多小沖溝和孔洞，甚至形成反坡，使上部的馬蘭黃土具有良好的臨空面。馬蘭黃土的抗沖刷性較差。在降雨徑流集中的地方，馬蘭黃土會沿粉土面滑動或剝落；當水流進入黃土的結構面或軟弱面時，在潤滑、軟化作用下，黃土體沿結構面或軟弱面滑動、擠壓而出，形成崩塌或滑坡等地質災害。

3.4人類工程活動影響

工區(qū)的人類工程經濟活動主要有切坡建房、修建道路、坡頂加載、植樹造林等。當切割斜坡建造房屋時，斜坡的坡度比較陡。期間邊坡應力場的調整，坡腳壓應力、坡頂壓應力超過了土體穩(wěn)定的條件后，后緣產生卸荷拉張裂隙，雨水沿裂隙灌入土體，進一步降低邊坡的穩(wěn)定性。如果邊坡具有不利的節(jié)理和裂縫組合，就很可能發(fā)生崩塌。在坡緣或坡頂人工種植喬灌木，其根系在黃土中伸展生長，容易吸收水分，使土壤軟化，根系劈裂，導致黃土滑坡。

4.不穩(wěn)定斜坡的穩(wěn)定性分析

4.1不穩(wěn)定斜坡定性分析

不穩(wěn)定斜坡坡體陡立，坡腳為東坪新村村民，坡頂為青龍山公園綠化區(qū)，前緣坡腳受修路開挖影響，現(xiàn)已形成陡立臨空面，坡體前緣中下部已發(fā)生多次小型垮塌，坡腳略微凹進坡體，坡面垂直節(jié)理裂隙發(fā)育，裂縫寬2mm～10mm，長2m～3m，坡頂平緩易于積水，降雨沿節(jié)理裂隙逐漸入滲坡體，抗剪強度逐漸降低。在暴雨與地震工況下均處于不穩(wěn)定狀態(tài)；X1-X5等不穩(wěn)定斜坡在自重條件下處于基本穩(wěn)定狀態(tài)，在暴雨與地震工況下均處于欠穩(wěn)定狀態(tài)，坡體現(xiàn)狀穩(wěn)定性較差，發(fā)生崩塌或滑坡地質災害的可能性較大。

4.2不穩(wěn)定斜坡定量分析

斜坡體按其物質組成均為土質斜坡，潛在滑面形態(tài)為圓弧形。未發(fā)現(xiàn)地下水出露，所以不考慮地下水對不穩(wěn)定斜坡的影響。通過采用瑞典條分法選取8處斜坡剖面進行穩(wěn)定性定量計算，斜坡在自重工況下，穩(wěn)定系數在1.019～1.147之間，斜坡處于基本穩(wěn)定狀態(tài)；斜坡在自重+降雨工況下，穩(wěn)定系數在0.979～1.08之間，斜坡處于不穩(wěn)定、欠穩(wěn)定狀態(tài)；斜坡在自重+地震工況下，穩(wěn)定系數在0.963～1.051之間，斜坡處于不穩(wěn)定、欠穩(wěn)定、基本穩(wěn)定狀態(tài)。據計算結果表明，降雨、地震因素對該斜坡的穩(wěn)定性具有重要的影響。

5.不穩(wěn)定斜坡的防治措施

5.1建立群測群防機制，做好應急避險知識宣傳教育

針對不穩(wěn)定坡體影響范圍內的人民群眾，應廣泛開展地質災害應急避險知識宣傳，禁止群眾在斜坡體上、下亂挖亂建房屋，破壞坡體的穩(wěn)定性，提高人民群眾防災減災意識，安排培訓專人在雨季汛期，加強對斜坡的巡查、監(jiān)測，并以行政村為單元，設置預警搶險村民應急小組，簽定責任書，開展地質災害避險應急演練活動，增強群眾防災避險意識。

5.2抓緊項目立項申報，落實工程防治措施

根據已查明的不穩(wěn)定斜坡特征、保護防治對象，同時考慮天然工況、暴雨工況、地震工況及防治工程的施工環(huán)境、經濟合理性與環(huán)境適應性，本次不穩(wěn)定斜坡的治理主要以坡面防護為主，針對斜坡變形失穩(wěn)的類型、坡體穩(wěn)定性、下滑力、坡體發(fā)育特征采用相應的治理方案，另外因斜坡處于城區(qū)人口密集區(qū)，整體治理方案需與環(huán)境綠化相結合。建議采取削坡修整+地表排水+坡腳混凝土擋土墻+錨桿框架或錨索框架+坡面綠化工程的綜合治理方案。

5.3加強地質災害綜合研究，做好工程建設管護維修

由于地質災害防治工程所處地質環(huán)境的特殊性，在工程實施后，應進一步加強同地區(qū)同類地質災害特征、分布、形成原因以及風險評估等綜合研究工作，總結經驗、完善防治措施，做好建設工程管護維修，確保工程使用壽命，為減輕和有效治理同類不穩(wěn)定斜坡地質災害提供參考。

6.結論

通過對上述不穩(wěn)定斜坡的地形地貌條件、地層巖性條件、地質構造、水的作用、人類工程活動等因素進行分析，結合不穩(wěn)定斜坡發(fā)育特征、成因，采取定性和定量相結合的方法對邊坡穩(wěn)定性進行了綜合評價，提出了相應的防治措施，為政府決策和下一步實施防治工程提供科學依據。

參考文獻：

[1]中華人民共和國國家質量監(jiān)督檢驗檢疫總局.中國地震動參數區(qū)劃圖GB18306-2015[S].中國標準出版社出版， 2016.

[2]中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設部.建筑邊坡工程技術規(guī)范GB50330-2013[S].中國建筑工業(yè)出版社出版. 2014.

[3]甘肅省建設科技專家委員會.甘肅省建筑抗震設計規(guī)程DB62/ T25-3055-2011[S].甘肅建筑標準圖發(fā)行站. 2012.

[4]尚瑾瑜，張永軍，李松，等；蘭州市區(qū)地質災害發(fā)育特征及類型研究[J].甘肅地質， 2017， 26（03）： 70-77.

[5]俞莉.基于GIS的滑坡災害危險性區(qū)劃研究[D].蘭州大學， 2012.

[6]王睿宗.甘肅臨夏市城區(qū)北山邊坡穩(wěn)定性綜合評價及防治措施研究[J].西部資源， 2019（06）： 72-73.

[7]葉萬軍，王鵬，楊更社，等；黃土崩塌的形成因素及其影響范圍的確定方法[J].工程地質學報， 2013， 21（06）： 920-925.

[8]魯得方.永登縣地質災害危險性區(qū)劃研究[D].蘭州大學， 2013.

[9]宋寧.天水鐵佛滑坡穩(wěn)定性評價與治理方案研究[D].中國地質大學（北京）， 2018.