卓尼縣藏族中學(xué)不穩(wěn)定斜坡變形破壞影響因素及破壞模式研究

何天淼

(甘肅省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第三地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，甘肅 蘭州 730000)

1 自然地理概況

甘肅省卓尼縣藏族中學(xué)不穩(wěn)定斜坡位于卓尼縣柳林鎮(zhèn)，為洮河南岸Ⅳ級(jí)階地前緣斜坡，斜坡近東西向展布，坡腳為藏族中學(xué)，交通條件較為便利。研究區(qū)屬甘南高寒濕潤(rùn)區(qū)，氣候濕潤(rùn)，降水充沛，其降水量具有年內(nèi)、年際分配不均，區(qū)域差異性較大的特征。研究區(qū)主要河流是洮河，洮河自夏河縣流入?yún)^(qū)內(nèi)，沿研究區(qū)中部從西北向東南進(jìn)入岷縣，在東北部的“插花地”，洮河沿西部邊界流入渭源縣，境內(nèi)洮河總長(zhǎng)174 km。

2 地質(zhì)環(huán)境概況

卓尼縣柳林鎮(zhèn)位于甘南高原與隴南山地的交接地帶，根據(jù)該區(qū)地貌成因類型及形態(tài)特征，研究區(qū)及周邊可劃分為構(gòu)造-侵蝕中山地貌和侵蝕-堆積河谷平原地貌。卓尼縣地處秦嶺東西向構(gòu)造帶西端，北鄰祁呂賀山字形構(gòu)造體系前弧西翼，西吡康藏歹字型構(gòu)造體系，東部已達(dá)武都弧形構(gòu)造體系的西端，使得本區(qū)斷裂、褶皺十分發(fā)育，構(gòu)造形跡主要呈北西西向、北北西向展布。新生代以來，研究區(qū)新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)以垂直升降運(yùn)動(dòng)為主要的運(yùn)動(dòng)方式，明顯具有繼承性、差異性、間歇性的特點(diǎn)。挽近期活動(dòng)斷裂和上升幅度最強(qiáng)烈的地帶仍沿襲中、古時(shí)期的斷裂，褶皺展布，但其幅度具明顯的差異性，研究區(qū)南部和北部上升最為強(qiáng)烈，而中部相對(duì)略有下降之勢(shì)。

3 不穩(wěn)定斜坡的特征

卓尼縣藏族中學(xué)不穩(wěn)定斜坡為洮河北岸Ⅳ級(jí)階地前緣斜坡，斜坡近東西向展布，坡寬約240 m，斜坡高約100 m，坡度一般45°左右，前緣陡坎處局部超過50°。坡體植被發(fā)育，植被覆蓋率大于60%，坡頂為古雅川公園及肋巴佛紀(jì)念館。肋巴佛紀(jì)念亭屬于甘肅省省級(jí)文物保護(hù)單位。坡腳為卓尼縣柳林鎮(zhèn)木耳村及藏族中學(xué)。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)勘查，卓尼縣藏族中學(xué)不穩(wěn)定斜坡整體穩(wěn)定性較好，未發(fā)現(xiàn)整體變形跡象，坡體變形主要表現(xiàn)為坡體局部的滑塌破壞。根據(jù)斜坡形態(tài)特征，將斜坡自下而上分為四段斜坡：X1斜坡、X2斜坡、X3斜坡和X4斜坡。

3.1 X1斜坡特征

3.1.1 形態(tài)特征

X1斜坡坡寬約74 m，坡高約10～12 m，坡度約50°～60°，坡頂為林地，坡腳為藏族中學(xué)操場(chǎng)。在坡腳修建有漿砌塊石擋土墻，長(zhǎng)124 m，墻高5.0 m，墻頂設(shè)有防護(hù)網(wǎng)。擋墻上部斜坡呈陡坎狀，坎高4～7 m，坡度50°～60°，局部近于直立，在降雨等不利工況下，局部出現(xiàn)小規(guī)?；?。

3.1.2 斜坡體物質(zhì)成分

X1斜坡斜坡體物質(zhì)成分為沖洪積碎石土及卵石。其中沖積碎石土為褐色，可見砂礫石，洪積成因，顆粒磨圓度差，級(jí)配較差，中密～密實(shí)[1]；卵石為青灰色，沖洪積成因，顆粒磨圓度較好，級(jí)配較差，中密～密實(shí)，母巖成分以灰?guī)r和板巖為主，粒徑20～200 mm的顆粒約占60%，粒徑2～20 mm的顆粒約占25%，粒徑0.075～2 mm的顆粒占13%，余者為粉土充填。

3.1.3 變形特征

X1斜坡坡度陡，坡腳可見卵石及碎石土出露，根據(jù)地層出露情況，變形特征主要表現(xiàn)為小型崩塌及卵石掉落。X1斜坡坡腳即為藏族中學(xué)操場(chǎng)，局部滑塌及落石將直接威脅師生的生命安全。

3.2 X2斜坡

3.2.1 形態(tài)特征

X2斜坡坡寬約50 m，坡高10～16 m，坡度約45°～55°，坡體頂部為上山便道，道路寬約3 m，為混凝土路面。在道路擴(kuò)建工程實(shí)施過程中，將棄土堆積于道路外側(cè)。這些棄土在降雨后，吸水飽和，重量增加，緩慢變形。在道路外側(cè)，可見棄土沉降后，與混凝土路面出現(xiàn)裂縫，裂縫寬1～8 mm，旅游局已委派專人定期對(duì)裂縫回填。

3.2.2 斜坡體物質(zhì)成分

X2斜坡為土質(zhì)斜坡，斜坡體物質(zhì)成分為黃土，淺黃色，松散-稍密，稍濕，無光澤，無搖震反應(yīng)，富含植物根莖，含蟲孔，臨空面垂直節(jié)理發(fā)育，為坡體主要物質(zhì)成分，呈被蓋狀廣布于Ⅳ級(jí)階地之上，成分以粉粒為主，均勻，疏松多孔，垂直節(jié)理發(fā)育，遇水軟化，強(qiáng)度低，具有較強(qiáng)濕陷性[2]。

3.2.3 變形特征

X2斜坡的變形特征主要表現(xiàn)為坡體在道路外側(cè)棄土的重力作用下，出現(xiàn)不穩(wěn)定斜坡失穩(wěn)現(xiàn)象。2017年10月，X2斜坡東側(cè)出現(xiàn)滑坡，滑坡體寬約15 m，高約20 m，滑體厚度約0.5～0.8 m，滑體方量約130 m3。根據(jù)調(diào)查分析，出現(xiàn)滑坡的原因主要為道路外側(cè)棄土長(zhǎng)期變形，在雨后重度增加，達(dá)到極限狀態(tài)，帶動(dòng)坡面土體向下滑動(dòng)?；聝蓚?cè)坡體因道路外側(cè)也存在大量棄土，若不對(duì)其進(jìn)行處理，隨時(shí)會(huì)出現(xiàn)滑坡現(xiàn)象，將威脅坡腳藏族中學(xué)師生生命安全。

3.3 X3斜坡

3.3.1 形態(tài)特征

X3斜坡坡寬約230 m，坡高3～30 m，坡度45°～50°，為道路擴(kuò)建形成的人工斜坡，坡腳為上山道路，坡頂為一平臺(tái)，栽植有松樹等植被。

3.3.2 斜坡體物質(zhì)成分

X3斜坡為土質(zhì)斜坡，斜坡體物質(zhì)成分為碎石土和黃土。沖積碎石土為褐色，可見砂礫石，洪積成因，顆粒磨圓度差，級(jí)配較差，中密～密實(shí)。黃土為淺黃色，松散-稍密，稍濕，無光澤，無搖震反應(yīng)，富含植物根莖，含蟲孔，臨空面垂直節(jié)理發(fā)育，是坡體主要物質(zhì)成分，呈被蓋狀廣布于Ⅳ級(jí)階地之上，成分以粉粒為主，均勻，疏松多孔，垂直節(jié)理發(fā)育，遇水軟化，強(qiáng)度低，具有較強(qiáng)濕陷性。

3.3.3 變形特征

X3斜坡坡度陡，坡面垂直節(jié)理裂隙發(fā)育，變形特征主要表現(xiàn)為小型崩塌。不穩(wěn)定斜坡體的主要形成原因?yàn)榈缆窋U(kuò)建過程中開挖坡體。不穩(wěn)定斜坡坡面總體較為平整。坡體上部土體在降雨后，由于土體吸水作用，自重增大，多次出現(xiàn)滑塌現(xiàn)象。X3斜坡目前未發(fā)現(xiàn)整體變形跡象，但隨著坡腳小型滑塌的不斷發(fā)展，坡體抗滑力不斷降低，可能引發(fā)坡體的整體滑塌。X3斜坡坡腳為藏族中學(xué)操場(chǎng)及木耳村村民房屋，斜坡如整體失穩(wěn)將直接威脅師生的生命安全。

3.4 X4斜坡

3.4.1 形態(tài)特征

X4斜坡坡寬約130 m，坡高3～7 m，坡度45°～60°，為道路擴(kuò)建形成的人工斜坡。坡腳為上山道路，坡頂為肋巴佛紀(jì)念亭。在紀(jì)念亭下部斜坡修建有漿砌石擋墻，墻高2～4 m。斜坡坡腳為排水渠，排水渠寬0.5 cm，深0.3 m。排水渠外側(cè)為混凝土路面、踏步及護(hù)欄。坡頂平臺(tái)為漿砌石擋墻圍護(hù)回填形成的平臺(tái)，沿原土及回填土出現(xiàn)裂縫，縫寬2～3 cm，為防止雨水入滲引起破壞，已用瀝青封堵。在平臺(tái)處雨水未匯集進(jìn)入排水渠，而是沿坡面向下排泄，引發(fā)了X3斜坡的局部滑塌。

3.4.2 斜坡體物質(zhì)成分

X4斜坡為土質(zhì)斜坡，斜坡體物質(zhì)成分為黃土。黃土，淺黃色，松散-稍密，稍濕，無光澤，無搖震反應(yīng)，富含植物根莖，含蟲孔，臨空面垂直節(jié)理發(fā)育，為坡體主要物質(zhì)成分，呈被蓋狀廣布于Ⅳ級(jí)階地之上，成分以粉粒為主，均勻，疏松多孔，垂直節(jié)理發(fā)育，遇水軟化，強(qiáng)度低，具有較強(qiáng)濕陷性。

3.4.3 變形特征

X4斜坡坡度陡，變形特征主要表現(xiàn)為斜坡土體在雨水的作用下出現(xiàn)小型崩塌，斜坡局部地段高約7～8 m，在降雨地震等不利工況下，易出現(xiàn)失穩(wěn)破壞現(xiàn)象。X4斜坡坡頂為肋巴佛紀(jì)念館，斜坡失穩(wěn)將對(duì)其安全造成威脅。

4 斜坡變形破壞影響因素分析

降雨：卓尼縣年降水量678.1 mm，蒸發(fā)量1 238.3 mm，多年平均降水量500～700 mm之間，且集中于5—10月，占年降水量的83%～88%。大雨和暴雨發(fā)生較為集中，且歷時(shí)短、高強(qiáng)度的降雨極易引發(fā)滑坡、崩塌等地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生[3]。

地形條件：藏族中學(xué)不穩(wěn)定斜坡高4～16 m，坡度約一般大于45°，坡體前緣臨空，在地層巖性和水文地質(zhì)條件成為滑坡形成的有利因素的條件下，在降雨或地震的作用下，較易引發(fā)滑坡等變形破壞。

地層巖性：坡體地層上部主要為黃土類土和卵石，黃土類土是滑坡體主要的物質(zhì)，坡面表層分布的黃土狀粉土結(jié)構(gòu)松散，地表水體進(jìn)入坡體一方面改變了坡體水文地質(zhì)條件，另一方面加大了土體的容重，同時(shí)降低了最危險(xiǎn)滑動(dòng)面巖土層的抗剪強(qiáng)度。

人類工程活動(dòng)：近年來隨著城市擴(kuò)張，建筑工程、道路修建等人類工程活動(dòng)頻繁，在降雨、地震等不利因素作用下，斜坡變形破壞加劇，小型崩塌、滑塌時(shí)有發(fā)生。

5 斜坡變形破壞模式分析

卓尼縣藏族中學(xué)不穩(wěn)定斜坡自下而上分為4段斜坡。根據(jù)目前坡體變形特征，X1斜坡目前主要表現(xiàn)為坡面的局部垮塌及坡面落石，隨著坡腳滑塌的不斷發(fā)展，將引發(fā)上部斜坡的整體滑動(dòng)，破壞方式主要為牽引式破壞，考慮到X1斜坡坡體物質(zhì)主要為卵石層，滑裂面近似圓弧狀。X2斜坡主要變形為坡頂棄土的加載作用，坡頂棄土在降雨后，重度增加，坡體逐漸達(dá)到臨界狀態(tài)，將引發(fā)斜坡的推移式破壞，考慮到X2斜坡坡體物質(zhì)主要為黃土層，滑裂面為圓弧狀。X3斜坡目前主要表現(xiàn)為坡腳的局部垮塌，X3斜坡坡體高度大，隨著坡腳滑塌的發(fā)展，斜坡抗滑力逐漸減小，易引發(fā)上部整體斜坡的牽引式破壞，考慮到X3斜坡坡體物質(zhì)主要為黃土層，滑裂面為圓弧狀。目前藏族中學(xué)段斜坡變形較為明顯，且坡腳為藏族中學(xué)操場(chǎng)，斜坡一旦出現(xiàn)整體破壞將對(duì)藏族中學(xué)師生的生命安全造成極大的威脅，該段斜坡為本次治理工程的重點(diǎn)治理區(qū)域。X4斜坡目前主要表現(xiàn)為坡腳的局部垮塌，X4斜坡坡體高度較小，坡體物質(zhì)主要為黃土，隨著滑塌的發(fā)展，易引發(fā)斜坡的牽引式破壞，考慮到X3斜坡坡體物質(zhì)主要為黃土層，滑裂面為圓弧狀。

6 結(jié)論

本文在分析卓尼縣藏族中學(xué)不穩(wěn)定斜坡的自然地理、地質(zhì)環(huán)境等背景特征的基礎(chǔ)上，詳細(xì)研究了該不穩(wěn)定斜坡的形態(tài)特征、物質(zhì)成分、變形特征，并且分析研究了斜坡變形影響因素和破壞模式，以期對(duì)該不穩(wěn)定斜坡的防治工作提供指導(dǎo)。