黑方臺地區(qū)滑坡群地貌特征研究

周建基

摘 要：在野外實地調(diào)查的基礎(chǔ)上，對甘肅省永靖縣黑方臺地區(qū)滑坡后緣裂縫及滑坡群形態(tài)特征進(jìn)行了綜合分析。選取了臺地南側(cè)岸坡較為明顯且易于測量的30處滑坡，進(jìn)行了坡高、主滑方向以及坡度等方面的統(tǒng)計分析。最后分析了地層產(chǎn)狀與構(gòu)造活動對滑坡地貌特征的影響，提出了評價滑坡穩(wěn)定性的地貌標(biāo)志，以及根據(jù)地貌特征判別滑坡穩(wěn)定性的重要參數(shù)——形狀系數(shù)。

關(guān)鍵詞：黑方臺;滑坡群;地貌;形狀系數(shù)

中圖分類號：P642.22;P931 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1003-5168（2021）31-0145-03

Study on the Geomorphic Features of Landslide Groups in Heifangtai Area

ZHOU Jianji

（Gansu Vocational & Technical College of Nonferrous Metallurgy， Jinchang Gansu 737100）

Abstract： Based on the field investigation， a comprehensive analysis of the morphological characteristics of the landslide trailing edge cracks and landslide group in the Heifangtai area was carried out. 30 landslides with obvious and easy-to-measure slopes on the south side of the platform were selected， and statistical analysis was carried out on slope height， main slid direction and slope. Finally， the influence of stratum occurrence and tectonic activity on the landslide's geomorphic characteristics is analyzed， and the geomorphic markers for evaluating the stability of landslides are put forward， as well as an important parameter for judging the stability of landslides based on the geomorphic characteristics-shape coefficient.

Keywords： Heifangtai;landslide group;landform;shape factor

甘肅省永靖縣黑方臺地區(qū)頻繁發(fā)生滑坡災(zāi)害，危害極其嚴(yán)重，造成不少人員傷亡和直接經(jīng)濟(jì)損失，間接損失無法估量[1]。而近年來，發(fā)生滑坡的次數(shù)逐年增加，規(guī)模也越來越大，幾乎每一次滑坡都會造成大量的農(nóng)田棄耕、公路中斷、大面積停水、停電，甚至人員傷亡。據(jù)不完全統(tǒng)計，截至目前，黑方臺地區(qū)共發(fā)生110余次滑坡，臺塬頂面也發(fā)生了不同程度的地面下沉現(xiàn)象，嚴(yán)重影響著臺塬有限的平坦土地資源，威脅著當(dāng)?shù)厝嗣袢罕姷恼Ｉ?，所以加?qiáng)對黑方臺地區(qū)滑坡群的研究具有十分重要的現(xiàn)實意義[2]。

滑坡災(zāi)害是斜坡破壞的一種典型模式，與地貌演化過程密切相關(guān)[3]?；伦钪庇^的表現(xiàn)是微地貌的變化，同時，其穩(wěn)定性也受地貌形態(tài)變化的影響。所以，對滑坡地貌特征的研究是確定新老滑坡活動期次、滑坡穩(wěn)定性及其成因分析研究的重要依據(jù)之一，對防災(zāi)減災(zāi)工程具有重要意義。

1 黑方臺自然地理概況

黑方臺位于甘肅省永靖縣鹽鍋峽鎮(zhèn)，地處黃河與湟水河交匯處的黃河北岸。黑方臺地區(qū)地貌屬于黃土高原西部丘陵溝壑區(qū)，微地貌以黃土臺塬地貌、河谷地貌以及滑坡地貌為主，此外還有一些小型坍塌和侵蝕切割的小沖溝、落水洞等微地貌[4]。黑方臺地區(qū)海拔約為1 730 m，屬黃河四級基座階地，其南部前緣直接與黃河二級階地相連，中間缺失三級階地。臺塬高出河谷二級階地120 m左右，形成斜坡地貌，為滑坡災(zāi)害的發(fā)生提供了先決條件。坡體呈上陡下緩形，平均坡度約35°，為滑坡災(zāi)害的發(fā)生提供了有利的空間條件。在緣邊地帶，滑坡遍布，彼此相連，新老疊置，集中呈群帶發(fā)育[5]。

2 黑方臺滑坡群地貌特征

2.1 滑坡后緣裂縫特征

黑方臺地區(qū)滑坡主要分為黃土滑坡和黃土基巖滑坡兩種[6]。后緣裂縫遍布，尤其是黃土基巖滑坡后緣裂縫還有可以明顯地觀察到落水洞，如水管所滑坡、黨川滑坡、黃茨滑坡。從野外已調(diào)查的水管所滑坡、黨川滑坡以及黃茨滑坡的數(shù)據(jù)資料可以看出：滑坡發(fā)生后，后緣平臺30 m以內(nèi)的土體皆受到了擾動，有不同寬度、不同深度的裂縫分布。裂縫的延伸近似為圓弧形，以滑坡發(fā)生點為圓心向四周擴(kuò)散開來。總體上，離滑坡發(fā)生點越遠(yuǎn)，裂縫越窄，深度也相應(yīng)減小，但延伸長度在增加，這主要是受地形的影響。在黃茨滑坡后緣平臺上，主要為串珠狀的落水洞，與裂縫有相似的分布特征。由于黃茨滑坡規(guī)模較大，落水洞直徑最大的超過1 m，即使地表雜草叢生，落水洞依然很明顯。推測在滑坡發(fā)生初期，形成了寬大的裂縫，由于地表水混雜土石的徑流以及雜草的蔓延，裂縫逐步發(fā)展成了串珠狀落水洞。

2.2 滑坡群形態(tài)特征

黑方臺地區(qū)屬黃河四級階地，高出河岸100余米，形成了高陡的連續(xù)數(shù)十千米的斜坡地形，其剖面形態(tài)、平面形態(tài)各異，絕大多數(shù)邊坡處于極不穩(wěn)定狀態(tài)，故滑坡群發(fā)，新老疊置，尤其在黑方臺南側(cè)緣邊地帶滑坡較為集中。而影響斜坡穩(wěn)定性的因素主要為高度和坡度，所以對黑方臺南側(cè)邊坡滑坡發(fā)生點進(jìn)行了高度、坡度、坡向等方面的野外調(diào)查，再結(jié)合衛(wèi)星數(shù)據(jù)資料，最終在黑方臺南側(cè)緣邊地帶共統(tǒng)計了滑坡30處（見圖1）。

方臺邊坡有3處較易辨認(rèn)的滑坡，編號為1、2、3，其中2號滑坡為黃土滑坡，1、3號為黃土基巖順層滑坡;黑臺邊坡有27處明顯的滑坡，4至12號為黃土基巖滑坡，其余為黃土滑坡。由于虎狼溝兩側(cè)滑坡崩塌混合，邊坡地形條件復(fù)雜，很難確定滑坡周界，也不容易展開實地測量，在統(tǒng)計滑坡形態(tài)特征時沒有包括在內(nèi)。

根據(jù)滑坡發(fā)育特征數(shù)據(jù)，首先選取30處邊坡的高度和坡度進(jìn)行對比分析，討論它們對滑坡災(zāi)害的影響程度，然后通過形狀系數(shù)這一概念從滑坡群地貌特征的角度出發(fā)，進(jìn)一步分析滑坡的穩(wěn)定性、危害性等特征。

2.2.1 坡度與坡高對滑坡災(zāi)害的影響。統(tǒng)計區(qū)30處滑坡坡度分布范圍很廣，從10°～60°皆有分布，所以在統(tǒng)計時，首先對坡度進(jìn)行分段處理。每5°分為一段，取中間值作為平均度數(shù)，然后統(tǒng)計落在該區(qū)間的滑坡個數(shù)，繪制相應(yīng)的關(guān)系曲線圖，如圖2（a）所示。對于坡高的統(tǒng)計，每10 m分為一段，采用四舍五入的方法將所有的坡高值整十?dāng)?shù)化，再統(tǒng)計落在各整數(shù)點的滑坡個數(shù)，繪制高度/個數(shù)關(guān)系直方圖，如圖2（b）所示。

從圖2（a）可以看出，滑坡多發(fā)區(qū)坡度主要集中在15°～35°，小于15°的邊坡基本處于穩(wěn)定狀態(tài)，然而這樣的邊坡分布顯然很少，只有在滑坡發(fā)生后滑體土堆積在坡腳才形成這樣平緩的地形，即使如此，也會因人類活動而再次改變其天然穩(wěn)定狀態(tài);大于35°的邊坡分布很少，所以在統(tǒng)計曲線上呈下降趨勢，主要是因為黑方臺地區(qū)邊坡連續(xù)、重復(fù)發(fā)生滑坡，高陡邊坡已經(jīng)很少存在，所以分析認(rèn)為該滑坡災(zāi)害總體上應(yīng)隨著邊坡高度的增大而增加。從圖2（b）可以看出，坡高與滑坡災(zāi)害的相關(guān)性很小，只有當(dāng)邊坡高度超過90 m后，坡高與滑坡災(zāi)害才呈現(xiàn)正相關(guān)，這主要與所測滑坡點都分布在同一級階地上有關(guān)系，而且還受滑體土力學(xué)性質(zhì)的影響。經(jīng)過野外取得滑帶土原狀試樣并做直剪試驗，發(fā)現(xiàn)滑帶黃土黏聚力c值很小，約為2.1 kPa。陳春麗等對黑方臺地區(qū)的黃土進(jìn)行了3種含水率條件下的直接剪切試驗和重塑土的反復(fù)剪切試驗，發(fā)現(xiàn)該區(qū)黃土黏聚力基本為零[7]。若按極端情況進(jìn)行考慮，取黏聚力[c]值為0，那么邊坡穩(wěn)定性系數(shù)[k]值為：

k=tanψ/tanα+0 （1）

式中：ψ為黃土內(nèi)摩擦角;α為邊坡坡度。此時邊坡的穩(wěn)定性系數(shù)主要取決于坡度，而與高度無關(guān)。通過上述分析，可知黑方臺地區(qū)滑坡形態(tài)特征方面，坡度對臺塬邊坡穩(wěn)定性的影響要大于坡高對其穩(wěn)定性的影響。

2.2.2 用形狀系數(shù)評價滑坡的穩(wěn)定性及危害性。對上述30處滑坡進(jìn)行分類分析，水管所滑坡（6號）、黨川滑坡（8號）以及黃茨滑坡（10號）的后緣有明顯裂縫，所有滑坡用形狀系數(shù)[k]評價其穩(wěn)定性。由于黃土滑坡滑動面在黃土層內(nèi)，據(jù)陳春利等的研究，黃土在天然含水率狀態(tài)下內(nèi)摩擦角（ψ）約為31.4°，而黃土基巖滑坡滑動面位于白堊統(tǒng)砂巖地層內(nèi)[7]，據(jù)李濱研究，該區(qū)砂泥巖在天然含水狀態(tài)下內(nèi)摩擦角（ψ）約為25°[8]。對于c值的計算，按c=0計算;對于裂縫不連續(xù)性系數(shù)（j）的計算，由于野外沒有取得滑坡兩側(cè)裂縫情況非常詳細(xì)的數(shù)據(jù)資料，單方面從后緣裂縫看，在目擊方位內(nèi)裂縫都是貫通的，可以取極端情況，即j=0來計算，從而可以得出形狀系數(shù)k，如表1所示。

從表1可以看出，30處滑坡點從形狀系數(shù)的角度分析都處于不穩(wěn)定狀態(tài)，尤其是對于發(fā)生二次滑坡的點，任何一處都存在著隨時滑動的可能。從形狀系數(shù)可以明顯發(fā)現(xiàn)，在黃茨凸岸區(qū)（9～19號滑坡點），形狀系數(shù)偏低，尤其在焦家崖頭，邊坡處于不穩(wěn)定狀態(tài)，而且還容易造成很大的危害，為重災(zāi)區(qū)。

3 結(jié)語

黑方臺區(qū)黃土滑坡與黃土基巖滑坡發(fā)生發(fā)展的主要誘發(fā)因素是大面積的提水漫灌回滲水補(bǔ)給地下水，另外還與季節(jié)性凍融作用有關(guān)。

黑方臺地區(qū)滑坡形態(tài)特征方面，坡度對臺塬邊坡穩(wěn)定性的影響要大于坡高對其穩(wěn)定性的影響。

根據(jù)黑方臺地區(qū)滑坡群地貌特征，用形狀系數(shù)[k]來評價其穩(wěn)定性，如果[k]大于1，則邊坡目前處于穩(wěn)定階段。計算發(fā)現(xiàn)，黑方臺緣邊地帶調(diào)查的30處滑坡點邊坡都處于不穩(wěn)定狀態(tài)，尤其焦家崖頭為重災(zāi)區(qū)。

參考文獻(xiàn)：

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