新疆天池飛龍澗南坡滑坡災(zāi)害發(fā)育特征和防治工程分析

張?zhí)炝x，陳偉楠

(1.中國地質(zhì)工程集團(tuán)有限公司，新疆 烏魯木齊 830018；2.新疆地礦局第一水文工程地質(zhì)大隊(duì)，新疆 烏魯木齊 830091)

研究區(qū)位于天池飛龍澗景區(qū)，距阜康市區(qū)37 km，距新疆維吾爾自治區(qū)首府烏魯木齊97 km，行政區(qū)劃隸屬于昌吉回族自治州阜康市管轄，從烏魯木齊市進(jìn)入吐烏大高速至阜康市，再由S111省道可達(dá)研究區(qū)頂端，進(jìn)入研究區(qū)溝道內(nèi)只能步行，交通運(yùn)輸條件極為不便。新疆天山天池旅游景區(qū)為國家5A級(jí)旅游風(fēng)景名勝區(qū)，多年以來一直受到各部門的高度關(guān)注，該地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查、防治等相關(guān)工作是重中之重。因此，本文在查明新疆天池飛龍澗南坡滑坡孕災(zāi)條件的基礎(chǔ)上，結(jié)合并參考相關(guān)研究成果[1-6]，對(duì)研究區(qū)的發(fā)育特征進(jìn)行分析，并提出防治工程設(shè)計(jì)思路，為進(jìn)一步開展區(qū)內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害防治勘查、工程設(shè)計(jì)提供基礎(chǔ)性依據(jù)。

1 研究區(qū)地質(zhì)環(huán)境分析

1.1 地形地貌

研究區(qū)位于天山山脈博格達(dá)山北麓的中山區(qū)，地勢(shì)總體南高北低，海拔高程1 600～1 905 m，具體位于三工河左岸，天池景區(qū)稱該河段為“飛龍澗”，該段河道長約1.2 km，下切深度40～120 m。河道右岸以巖質(zhì)邊坡為主，局部堆積坡積物，山體陡峻，坡度一般35°～40°，局部直立。HP1位于河道左岸，以冰水堆積物為主，由塊石和砂礫組成，由于河流側(cè)蝕作用使邊坡失穩(wěn)，大部分發(fā)生表層滑動(dòng)，坡面凸凹不平，局部分布大塊石。

1.2 地層巖性

研究區(qū)出露的地層為石炭系和第四系，分布特征如下。

1.2.1 石炭系

以火山碎屑巖和陸源碎屑巖為主夾少量灰?guī)r，巖性為砂巖、粉砂巖、凝灰質(zhì)砂巖夾少量灰?guī)r，以厚層狀破碎結(jié)構(gòu)為主。

1.2.2 第四系

(1)上更新統(tǒng)冰積物(Q3fgl)

主要分布于天池景區(qū)飛龍澗冰舌堆積區(qū)的冰磧泥礫層，主要由塊石、礫石與砂組成，其中塊石含量達(dá)65%～75%，呈棱角狀，粒徑為0.05～2 m之間，最大可達(dá)8 m以上，含淺灰綠色、淺紫紅色安山質(zhì)凝灰?guī)r、安山質(zhì)玄武巖、火山角礫巖，砂、粘土含量25%～35%，結(jié)構(gòu)松散，層厚大于10 m。

(2)全新統(tǒng)坡積物(Q4dl)

分布于研究區(qū)三工河左岸一帶，為含泥砂礫塊層，由礫石與砂、少量粘土組成，結(jié)構(gòu)松散。

(3)全新統(tǒng)沖洪積物(Q4apl)

廣泛分布于三工河流域溝谷地帶底部，組成以大的漂卵礫石為主，卵礫石次圓狀，粒徑為5～80 cm之間，最大可達(dá)2 m以上，成分有淺灰綠色、淺紫紅色安山質(zhì)凝灰?guī)r、安山質(zhì)玄武巖、火山角礫巖，分選性差，結(jié)構(gòu)松散。

1.3 地質(zhì)構(gòu)造

本區(qū)屬東天山博格達(dá)造山帶，呈東—西走向夾持于準(zhǔn)噶爾和吐魯番—哈密兩個(gè)中、新生代盆地之間。在大地構(gòu)造位置上，處于博格達(dá)晚古生代弧后斷陷盆地與準(zhǔn)噶爾中央地塊的接合部，斷層、褶皺發(fā)育，由一系列推覆構(gòu)造巖片組成。

在齊點(diǎn)溝、五官溝、白楊溝、大面場(chǎng)溝及海西溝發(fā)育了五條順溝逆斷裂，傾向南東，各斷裂均為東偏北走向與各支干溝走向基本一致，屬充水?dāng)嗔眩袑?dǎo)水及富集地下水的作用，沿地質(zhì)斷裂地帶沿線多見有泉水出露點(diǎn)。

1.4 工程地質(zhì)條件

依據(jù)巖土體結(jié)構(gòu)、強(qiáng)度及類型將研究區(qū)工程地質(zhì)巖組劃分為層狀結(jié)構(gòu)粉土-砂卵礫石、條帶狀分布的松散大孔隙碎石土，層狀或片狀較堅(jiān)硬巖組，工程地質(zhì)特征如下。

1.4.1 層狀結(jié)構(gòu)粉土-砂卵礫石

粉土主要分布于河谷兩岸的階地平臺(tái)上，山頂厚度較大，山坡相對(duì)較薄或無出露，表層0～0.5 m厚，呈黑灰色，植被發(fā)育，含有大量植物根系。砂卵礫石分布于三工河流溝谷底部，組成以大的漂卵礫石為主，分選性差，結(jié)構(gòu)松散。

1.4.2 條帶狀分布的松散大孔隙碎石土

分布于研究區(qū)三工河左岸一帶，結(jié)構(gòu)松散，孔隙較大，分選性差。由塊石、礫石與砂土組成，塊石成分主要為灰色泥頁巖、淺灰綠色、淺紫紅色安山質(zhì)凝灰?guī)r、花崗巖等。

1.4.3 層狀或片狀較堅(jiān)硬巖組

分布于研究區(qū)三工河右岸一帶，主要以砂巖、粉砂巖、凝灰?guī)r為主，風(fēng)化破碎嚴(yán)重，產(chǎn)狀多為直立?？箟簭?qiáng)度120～250 MPa，內(nèi)摩擦角5°～87°，應(yīng)力4～6 MPa。

1.5 水文地質(zhì)條件

研究區(qū)域內(nèi)地下水類型有基巖裂隙水和第四系松散巖類孔隙水兩種類型。

1.5.1 基巖裂隙水

三工河?xùn)|西兩側(cè)的高中山區(qū)分布有基巖裂隙水，由于常年處于負(fù)溫狀態(tài)，受凍結(jié)的影響，地下水補(bǔ)給量有限，同時(shí)由于山險(xiǎn)坡陡，徑流途徑非常短，風(fēng)化裂隙為基巖裂隙水的形成提供了良好的儲(chǔ)水空間和過水通道，常以側(cè)向排泄形式排入河道中。

1.5.2 第四系松散巖類孔隙水

研究區(qū)域內(nèi)第四系松散巖類孔隙水主要分布在溝谷內(nèi)，主要接受上游基巖裂隙水的補(bǔ)給，含水層巖性以砂卵礫石為主。由于區(qū)內(nèi)地表水和地下水相互轉(zhuǎn)化強(qiáng)烈，循環(huán)條件也好，故兩者均為低礦化的淡水，基本處于原生狀態(tài)未受到環(huán)境污染，水化學(xué)類型為HCO3·SO4-Na·Ca型水，pH值7～8為中偏堿性，礦化度小于1 g/L，為良好的生活用水，水溫一般0℃～6℃。

2 研究區(qū)滑坡發(fā)育特征分析

HP1潛在滑坡體分布于天池飛龍澗南側(cè)斜坡，地形呈南高北低、西高東低，本次防治東以三工河溝底為界、西至省道S111外側(cè)、南與二期工程北側(cè)邊界相鄰、北側(cè)以HP1潛在滑坡中部沖溝為界，南北寬約168 m，東西長約178 m，防治投影面積30 543 km2，三維面積39 432.07 km2，坡向3°～21°，整體坡度20°～45°。坡頂為較為平緩寬闊平臺(tái)，坡頂區(qū)域距省道S111直線最短距離僅有15 m，植被較發(fā)育，以低矮灌木群落為主。

滑坡體后緣高程為1 786 m，前緣高程為1 656 m，相對(duì)高差130 m，坡面形態(tài)呈上陡下緩，平均坡度35°，最陡處45°，坡腳區(qū)域相對(duì)較緩，坡度23°～37°。平面形態(tài)整體呈U形，坡面植被以松柏為主，其中坡體南側(cè)較發(fā)育，其余坡面覆蓋率較低。

研究區(qū)上部坡面凹凸不平，坡面上可見巨大巖塊凸起，巖體表面風(fēng)化現(xiàn)象較明顯，坡體中上部距坡頂15～60 m處沿坡體走向出露大片巖體，裂隙發(fā)育，結(jié)構(gòu)破碎，順坡方向自上而下分布有多處滑塌形成的溝壑，深度一般為0.5～1.5 m，寬度一般為0.3～1.5 m，沖溝區(qū)域見有碎石土?xí)r常出現(xiàn)小規(guī)模的淺表層滑塌墜落，坡面植被基本不發(fā)育。

坡面中下部，植被零星發(fā)育，可見少量低矮灌木及松樹，坡面裸露，坡度平緩，以小的松散滑塌碎石土堆積為主，坡面沖溝見有塊石滾落痕跡，坡面下部塊石零星分布，主要分布在坡底平緩低洼處，坡腳處沿線南高北低，整體與坡腳三工河順接，局部地段基巖出露，形成陡坎狀，高度約1.5～2.5 m。

滑坡體由由天池冰磧湖堤第四系末次冰期松散冰磧層組成，并且發(fā)育的歷史較長，勘探孔深度范圍(鉆孔深度30.46 m)內(nèi)未揭露到穩(wěn)定基巖，根據(jù)滑體的規(guī)模等級(jí)劃分表，HP1潛在滑坡為大型潛在滑坡隱患體。

3 研究區(qū)防治工程設(shè)計(jì)

根據(jù)本防治工程設(shè)計(jì)原則及設(shè)計(jì)思路，本次潛在滑坡防治工程設(shè)計(jì)方案為邊坡修整工程、格構(gòu)錨固工程、客土錨噴工程、重力式擋土墻工程、截水溝工程、警示工程、變形監(jiān)測(cè)工程及說明碑工程，具體設(shè)計(jì)如下。

3.1 邊坡修整

支護(hù)防治區(qū)內(nèi)坡面較為不平整，存在難以加固處理的孤立巖體、浮石、堆積體等，由于各零散巖體體積較小，可以采用人工清理整飾的方式進(jìn)行處置。

3.2 馬道及施工便道設(shè)計(jì)

3.2.1 馬道設(shè)計(jì)

由于防治區(qū)坡面頂?shù)赘卟钶^大，依據(jù)規(guī)范要求需加設(shè)2條橫向馬道，橫向馬道間高差不大于30 m，設(shè)計(jì)寬度均為2.0 m，路面采用C30砼硬化，厚度10 cm，底面與縱梁連接為一體。馬道1全長197 m，高程范圍1 705～1 743 m，平均坡度14%，南端自然順延修建至防治區(qū)南側(cè)，北端自然延伸至防治區(qū)北側(cè)；馬道2全長157 m，高程范圍1 680～1 738 m，平均坡度16%，南端自然順延修建至防治區(qū)南側(cè)，北端自然延伸至防治區(qū)北側(cè)。

3.2.2 豎向施工便道設(shè)計(jì)

在邊坡豎向設(shè)置3條施工便道，其中馬道1至馬道2之間設(shè)置1條豎向施工便道(編號(hào)為SD1)，馬道2至重力式擋墻間設(shè)置2條豎向施工便道(編號(hào)為SD2、SD3)，施工便道間距不大于40 m，設(shè)計(jì)寬度均為1.0 m，路面采用C30砼硬化，厚度10 cm，底面與豎梁梁連接為一體?？紤]坡面坡度較大，在路面上設(shè)計(jì)連續(xù)臺(tái)階，臺(tái)階水平長0.3 m，高0.14 m。臺(tái)階尺寸可根據(jù)實(shí)際情況現(xiàn)場(chǎng)調(diào)整。

SD1施工便道長27.5 m，高程范圍1 679～1 705 m，高差26 m，SD2施工便道長52 m，高程范圍1 643～1 681 m，高差38 m，SD3施工便道長36 m，高程范圍1 652～1 679 m，高差27 m。

3.3 格構(gòu)錨固工程設(shè)計(jì)

錨桿設(shè)計(jì)采用全長錨固式水泥砂漿錨桿，邊坡不同地段采用不同的錨桿尺寸，格構(gòu)錨桿長度9～20 m，坡面間距5.0 m×5.0 m，正方形布置，錨桿孔徑108 mm，錨桿鋼筋采用直徑32HRB335級(jí)熱軋鋼筋。9 m長錨桿個(gè)數(shù)為193根、18 m長錨桿個(gè)數(shù)為478根、20 m長錨桿個(gè)數(shù)為549根。

采用正方形格構(gòu)型式，格構(gòu)間距5.0 m×5.0 m。鋼筋框架梁截面0.4 m×0.3 m，須嵌入坡面20 cm?？v向鋼筋采用直徑16HRB335級(jí)熱軋鋼筋，箍筋采用直徑10鋼筋加工，砼采用C30強(qiáng)度等級(jí)。

3.4 植生袋綠化護(hù)坡

本次在格構(gòu)梁框架中設(shè)置植生袋進(jìn)行綠化護(hù)坡，植生袋充填護(hù)坡方量為4 080 m3。植生袋采用30×15×60 cm的專用袋，內(nèi)部充填一定配比的土壤填充材料。土壤成分應(yīng)包含：有機(jī)物質(zhì)體積占總體積10%～15%；小于50 mm大于2 mm的顆粒占總體積60%～70%；大于0.05 mm小于2 mm的顆粒占總體積10%～15%；粘土占總體積0%～5%。有機(jī)添加劑采用商用肥料產(chǎn)品，填充材料配制完成后，要求在經(jīng)歷至少10 min的中到大雨或水沖刷60 min后不能看見任何駐水。

3.5 客土錨噴護(hù)坡工程設(shè)計(jì)

3.5.1 錨桿設(shè)計(jì)

本次客土錨噴護(hù)坡主要原理為錨桿錨固巖土體的同時(shí)坡面采用高強(qiáng)鋼絲網(wǎng)片覆蓋再進(jìn)行客土噴播，形成噴射厚度較大、粘結(jié)稠度較高的基質(zhì)層，穩(wěn)固邊坡的同時(shí)，能促進(jìn)植物長期生長，最終達(dá)到坡面復(fù)綠效果。

本次錨桿采用HRB335鋼筋1根，直徑25 mm，錨桿橫向間距3.0 m，垂直間距2.0 m，孔徑108 mm，矩形布置，頂部設(shè)置一排壓頂錨桿長度2.5 m，坡面錨桿長度均為9.0 m，配筋直徑25 mm，9 m長錨桿個(gè)數(shù)1 420根。

3.5.2 客土噴播設(shè)計(jì)

客土噴播土層由客土層、抗侵蝕纖維有機(jī)基質(zhì)層組成。提供從坡表面到淺表層的防護(hù)，對(duì)邊坡穩(wěn)定提供支撐。

采用坡面覆蓋高強(qiáng)度鋼絲網(wǎng)，防護(hù)網(wǎng)面積12 253.27 m2，型號(hào)為T/65型TECCO高強(qiáng)度鋼絲網(wǎng)、菱形網(wǎng)孔內(nèi)切圓直徑65 mm，網(wǎng)片標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格為30 m/20 m/10 m×3.0 m。將鍍鋅鐵絲網(wǎng)向坡頂上方延伸50 cm以上，用錨桿固定后，回土壓實(shí)，鋼絲網(wǎng)采用直徑8 mm縫合繩進(jìn)行縫合。

主錨桿采用直徑25 mm鋼筋，長9 m，間距3×2 m，輔助錨桿采用直徑16 mm鋼筋，長0.5 m，間距1×1 m，支撐繩及邊界繩直徑1216 mm。主錨桿、輔助錨桿安裝錨墊板保證網(wǎng)面應(yīng)緊貼坡面，盡量避免懸空。

噴播分為基底噴播和表層噴播，本次設(shè)計(jì)噴播基底厚13～17 cm，表層種子層設(shè)計(jì)噴播厚度為3～7 cm。本次設(shè)計(jì)噴播厚20 cm(包括滲入量)。

3.6 重力式擋墻工程設(shè)計(jì)

本次設(shè)計(jì)，在防治區(qū)潛在滑坡前緣坡腳陡坎處設(shè)置擋墻(編號(hào)為DQ01)，采用直立式混凝土擋墻，設(shè)計(jì)長度為159 m。

3.7 截水溝設(shè)計(jì)

排水溝基槽開挖采用人工開挖，整平夯實(shí)后，在基槽底部人工鋪設(shè)10 cm的天然砂礫石墊層，均勻攤平并夯實(shí)，上部鋪設(shè)防滲土工布。排水溝采用C25混凝土現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)，厚5 cm，溝頂外側(cè)采用現(xiàn)澆C25混凝土壓頂，厚3 cm，寬10 cm。

所有截水溝每隔8 m設(shè)置伸縮縫，縫寬2 cm，縫內(nèi)嵌厚2 cm的高壓閉孔板。

3.8 警示標(biāo)示設(shè)計(jì)

施工完成后，在人類活動(dòng)密集區(qū)段設(shè)置警示牌3塊，提醒過往行人注意安全。

3.9 防治工程監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)

為了保證滑坡在治理過程和運(yùn)行中的安全，須對(duì)滑坡進(jìn)行變形監(jiān)測(cè)，以分析其變形與趨勢(shì)，運(yùn)行狀態(tài)的穩(wěn)定性與危險(xiǎn)性，作出實(shí)時(shí)預(yù)報(bào)預(yù)警。

主要監(jiān)測(cè)分析任務(wù)包括：錨桿格構(gòu)梁水平和垂直位移、錨桿節(jié)點(diǎn)、擋墻變形位移、馬道位移及坡面位移變形監(jiān)測(cè)，水平位移采用極坐標(biāo)法。本次設(shè)計(jì)基準(zhǔn)點(diǎn)5個(gè)、監(jiān)測(cè)點(diǎn)20個(gè)、變形測(cè)量760次。

3.10 地質(zhì)災(zāi)害培訓(xùn)及演練

項(xiàng)目實(shí)施期間，組織當(dāng)?shù)毓芪瘯?huì)人員進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害防治知識(shí)培訓(xùn)，結(jié)合防治工程及周邊區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育類型，重點(diǎn)對(duì)滑坡地質(zhì)災(zāi)害預(yù)防科普知識(shí)進(jìn)行培訓(xùn)?；驴破罩R(shí)培訓(xùn)主要包括：滑坡危害、形成、誘發(fā)因素、發(fā)生前征兆、突發(fā)性暴雨滑坡撤離方法等。培訓(xùn)分為四期，培訓(xùn)人數(shù)不少于100人，組織民眾共同完成地質(zhì)災(zāi)害防治演練1次。

4 結(jié)語

(1)研究區(qū)位于天山山脈博格達(dá)山北麓的中山區(qū)，地勢(shì)總體南高北低，海拔高程1 600～1 905 m，潛在滑坡結(jié)構(gòu)是由天池冰磧湖堤第四系末次冰期松散冰磧層組成，并且發(fā)育的歷史較長，屬于崩滑堆積體滑坡，根據(jù)滑體的規(guī)模等級(jí)劃分表，HP1為大型潛在滑坡。

(2)根據(jù)防治工程設(shè)計(jì)原則及設(shè)計(jì)思路，本次潛在滑坡防治工程設(shè)計(jì)方案為邊坡修整工程、格構(gòu)錨固工程、客土錨噴工程、重力式擋土墻工程、截水溝工程、警示工程、變形監(jiān)測(cè)工程及說明碑工程。

(3)HP1潛在滑坡主要威脅盤山公路省道S111、堆積體決堤后將會(huì)直接威脅下游的游客服務(wù)中心及溝道東岸的景區(qū)涼亭、人行棧道及過往游客均造成危害或潛在威脅，景區(qū)的自然環(huán)境必將遭受大面積破壞。