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某滑坡地质灾害特征分析

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[摘要]新疆昌吉市某滑坡地质灾害发生于2015年6月19日,虽未造成人员伤亡,但严重影响了居民生活。在对该滑坡地质灾害实地勘查的基础上,基本查明了滑坡的地质环境条件、地质灾害特征和形成原因,同时对其稳定程度进行综合评价,结果表明:该滑坡为堆积层(土质)的中层,推移式、自然、中型滑坡,形成的主要原因是高陡地形条件、地下水浸泡、抗剪强度低和人类活动及地震共同作用的结果,定性分析为稳定性差、在自重+暴雨工况下欠稳定,在自重+地震工况下为基本稳定。研究结果为当地政府开展地质灾害防治工作提供了可靠的科学依据。

[关键词]昌吉市;滑坡地质灾害特征;地质环境条件;稳定程度

新疆昌吉市某滑坡地质灾害发生于2015年6月19日,但滑坡灾害未造成人员伤亡,其威胁对象主要为乡道X125线320m路段,坡体下的村民37户215人,单层房屋157间,羊圈24间,牲畜马22匹、牛52头、羊940只,严重影响了当地居民的生产生活。因此,本文在实地勘查的基础上,查明了滑坡灾害的特征、形成原因、稳定程度[1]。

1地质环境条件

1.1气象水文滑坡区气候特征

属于中温带大陆性干旱气候,全年降雨量稀少,蒸发量大,冬季寒冷常有寒流入侵,夏季干热,年/日温差变幅大。滑坡区年均气温2.1℃;年均降水量集中在5-8月,为386.2mm,7-8月常出现暴雨天气。滑坡区东侧为常年性流水的头屯河,南北向穿过滑坡区。

1.2地形地貌

滑坡区地处天山北麓的低中山区,整体呈西南高东北低,最高位于西侧的坡顶平台,海拔1675m,最低位于东侧的头屯河Ⅱ级阶地,海拔1476m,最大相对高差199m,总体地形起伏大。滑坡区西侧斜坡较缓,坡度小于5°,中西部斜坡向东南倾斜,地表植被以草本植物为主,覆盖率约40%。斜坡面起伏较大,山梁呈西东向展布。东侧附近为头屯河西岸Ⅱ级阶地地貌,Ⅱ级阶地高度在2~5m,宽度在50~80m,阶地上分布有居民房屋、农田等。如图1所示。

1.3地层岩性

滑坡区出露地层由老到新依次为侏罗系中统和第四系。

1.4地质构造及地震

1.4.1地质构造滑坡区一级大地构造单元位于乌鲁木齐中生代山前坳陷之中偏西的齐古褶皱带,二级构造单元为东庙尔沟向斜北翼。东庙尔沟向斜东起煤窑沟,西至石灰沟与阿什里山间坳陷相连,轴向110°~290°,产状陡倾向南,成为一倒转的屉状向斜。

1.4.2地震滑坡区属于北天山地震带的一部分,南面紧临南天山地震带,根据《中国地震动参数区划图》(GB18306-2015),地震动峰加速度0.20g,对应的地震抗震设防烈度值为Ⅷ度。

1.5水文地质条件

按照滑坡区内地下水赋存介质,地下水类型由碎屑岩类裂隙孔隙水和松散岩类孔隙潜水组成。

1.5.1碎屑岩类裂隙孔隙水砂岩为该含水层的主要岩性,孔隙较发育,裂隙主要在钙质胶结岩层中发育,涌水量不大。水化学类型为SO4•HCO3-Na型。除接受大气降水入渗补给外,还受片状洪流入渗补给,除以侧向径流排出外,还以泉的形式排泄,该含水层埋深较大,埋藏深度大于80m,其对滑坡的形成无影响。

1.5.2松散盐类孔隙潜水赋存于头屯河河谷地带的砂卵砾石中,埋深小于1m,河床埋深较浅向两侧阶埋深增加,至滑坡区坡脚埋深大于20m,地下水水化学类型为HCO3•SO4-Ca•Mg型,除接受河洪水的入渗补给外,还接受上游的侧向径流补给,排泄方式以向下游侧向径流为主。该滑坡滑面距孔隙潜水水面距离较大,孔隙潜水对滑坡的形成无影响。

2滑坡灾害特征

2.1地质灾害类型及其分布

HP1滑坡地质灾害分布于庙尔沟村以西的山体坡面,滑坡体覆盖有厚度不等的松散层,已发生剧烈滑动,为堆积层(土质)滑坡,为中层、推移式、自然、中型滑坡,2015年6月19日才发生滑动,为新滑坡。

2.2滑坡形态及规模

2.2.1平面边界分布特征滑坡灾害平面边界分布形态较为清晰,如图2所示。滑坡后壁高度2~4m,呈陡坎状,近似90度,海拔在1550~1575m。南北两侧以深切的沟谷为界,南侧沟谷相对高度为5~15m,其大致走向为138°,北侧沟谷相对高度3~6m,其大致走向为116°转76°,南北两侧沟谷均为“V”型谷。东部坡脚多因修建房屋形成了近似直立的陡坎,高差1.5~5m,为滑坡前缘。

2.2.2空间形态及规模该滑坡西部为2015年6月19日的已滑动部位,已滑动部位以东坡体主要由三个支坡组成。已滑动部位:平面呈不规则椭圆形,总体呈西高东底、南高北低,南北长约80m,东西宽约66m,面积为5280m2,滑坡后壁呈陡坎状,近似90度,后壁高度2~4m。横向坡面高低起伏,中间最高,北侧最低,相对高差22m。纵向堆积体长度约42m,陡直后壁至坡下方向为长度约20m、坡度30°的斜面,随后地形突起,形成一坡度约19°的高坡,高坡一直向东侧坡下方向延展,至滑坡前缘时,地形再次突起,形成坡度为38°的高大堆积体。该滑动部位相对高差39m。滑体厚度4~18m左右,体积约4.5万m3。支坡1:平面呈长条形,总体呈西高东底,东西长约135m,南北宽约108m,面积为14580m2。横向坡面变化均匀,起伏变化不大,以坡脊为界,南侧坡度18°~28°,相对高差29m;北侧坡度37°,相对高差16m。纵向坡面整体呈凸形,坡度18°~25°,相对高差49m,前缘为陡坎,高2~4m,近似90°。滑体厚度5~16m,体积约12.3万m3。支坡2:平面呈长条形,总体呈西高东底,东西长约102m,南北宽约50m,面积为5100m2。横向坡面变化均匀,起伏变化不大,坡脊两侧坡度28°~32°,南侧相对高差12m;北侧相对高差8m。纵向坡面整体呈凸形。坡度23°~33°,相对高差48m,前缘为陡坎,高2~4m,近似90°。滑体厚度7~14m,体积约4.2万m3。支坡3:平面呈长条形,总体呈西高东底,东西长约68m,南北宽约35m,面积为2380m2。横向坡面变化均匀,起伏变化不大,坡顶平缓,两侧较陡坡度20°~35°,相对高差15m。纵向坡面整体呈凸形。整体为一斜坡,上部5°,往坡下变陡,坡度30°~40°,相对高差18m,前缘发育陡坎,高2.3m,近似90°。滑体厚度5~10m,体积约1.6万m3。

2.3滑坡结构特征

2.3.1滑体物质组成及结构特征

滑坡体地层岩性两侧以第四系的风积粉土为主,中部则以第四系的坡积砂砾石为主。第四系分布厚度约0.5~23.3m,中上部分布较薄,滑坡后缘处厚度3.7m,坡脚分布厚度较大为23.3m。粉土层分布厚度一般为1.0~5.0m。

2.3.2滑面及滑床特征

滑面:HP1滑坡的滑面为土岩界面。第四系砂卵砾石松散层与下部基岩接触面为侏罗系强风化泥岩层,风化、破碎严重,呈粘土状,遇水强度变低;滑坡后壁为侏罗系强风化泥岩,基底坡度约为40°。滑带层厚0.3~1.2m。该滑坡坡向为43°~137°,而侏罗系砂岩、泥质砂岩及泥岩,倾向240°~260°,倾角30°~40°,滑坡坡向与地层倾向相反,属于逆层坡,基岩整体发生滑动的可能性不大。滑床:主要为侏罗系屯河组(J2t)泥岩、砂岩,红褐色、褐色为主,岩层产状较稳定,倾向240°~260°,倾角35°左右。

2.3.3剪出口及变形特征

剪出口:该滑坡体主要剪出口主要有两处:(1)位于已滑动部位前缘高大堆积体处上部,(2)位于坡脚高大陡坎处。这两处坡度相对较大,具有临空面,是潜在剪出位置。变形特征:滑坡后缘先发育裂缝,随着地震及持续降雨的作用,裂缝继续加大,最终发生整体滑动。目前后缘未见裂缝,两侧发育横向裂缝,裂缝宽度10~20cm。

3滑坡灾害的形成条件

3.1地形地貌

地形地貌条件在滑坡灾害形成中起着与地质条件同等重要的作用,是滑坡形成的必要条件。滑坡区内山坡坡度一般在20°~30°,局部达45°属于较陡山坡,而地形越陡对于滑坡的稳定性越不利,滑坡的剪出口或后缘破裂面往往存在于地形转折较大部位处。因此,高陡地形和地形转折处为山体斜坡的滑动提供了临空面。

3.2地层岩性

滑坡区内滑体覆盖厚度大,厚度达0.5~23.3m,地层以第四系的残坡积砂卵砾石为主,此类地层结构密实,往往透水性较好,坡面雨、雪水能顺利下渗至全风化泥岩层。下伏的泥岩层具有较强的吸水性,遇水后强度迅速降低,因此,在下渗地下水的浸泡作用下,全风化泥岩形成了滑动带,加之基岩面顺坡向倾斜,致使斜坡上部土体易沿全风化泥岩层发生滑动变形。

3.3气象、水文条件

滑坡区属典型的中温带大陆性干旱气候,每年5-8月常出现暴雨天气,具有降雨时间和降雨量集中,短时强降雨量和连续多日降雨量大等特点,岩土体在下渗雨水的浸泡作用下,其抗剪强度降低,岩土体的稳定变差,进而触发斜坡岩土体失稳滑动而形成滑坡。

3.4地震

滑坡区地震动峰值加速度值为0.20g,地震基本烈度Ⅷ度,对区内滑坡形成和活动有利。该区位于新疆中部地震区的北天山地震带,其特征为地震强度大、频率高、小震较多。在地震的作用下,使得岩土体下滑力增大,降低了斜坡的稳定性,造成斜坡岩土体失稳滑动而形成滑坡。

3.5人类活动

当地牧民在滑坡区东侧坡脚附近修建房屋时,破坏山体,开挖斜坡坡脚,形成高2~4m、近似直立的高陡临空面,致使山坡整体稳定性变差;滑坡区西部山坡为牧民放牧活动的集中地,放牧活动对山坡植被破坏较为严重,为降雨后雨水入渗土体提供了条件。

4滑坡稳定性评价

4.1定性分析与评价

本次滑坡稳定性的定性评价依据《县(市)地质灾害调查与区划基本要求实施细则》(修订稿)中滑坡稳定性野外判别表进行,经判别,定性评价结果为HP1滑坡体稳定性差。

4.2定量分析与评价

4.2.1计算方法及工况

HP1滑坡滑动面为土岩界面,滑坡滑动面为折线型,因此,本次滑坡稳定性及滑坡推力均按传递系数法进行计算[3]。选取HP1滑坡的1条典型剖面(剖面编号2-2’)进行稳定性和推力计算。本次计算考虑滑坡自重(工况Ⅰ)、自重+暴雨(持续降雨)(工况Ⅱ)以及自重+地震(工况Ⅲ)三种工况。

4.2.2计算参数

根据滑坡变形特征,滑坡力学参数采用试验结果、工程类比及反演分析来得出滑坡的最终力学参数[4]。

4.2.3计算结果

根据计算剖面、岩土参数及计算公式及工况进行HP1滑坡整体稳定性计算,计算得出稳定系数及剩余下滑力如表2所示。通过表2可知,HP1滑坡在天然自重工况下稳定(剩余下滑力为0KN/m),自重+暴雨工况下欠稳定(剩余下滑力为227.564KN/m),自重+地震工况则为基本稳定(剩余下滑力为0KN/m)。5结语(1)本文基于最新实地勘查,详细阐述了滑坡的地质环境背景,查明了滑坡灾害的特征、形成原因、稳定程度。(2)滑坡位于昌吉市中低山区,属于典型中温带大陆性干旱气候,地层岩性由侏罗系的泥岩、砂岩和第四系的粉土、砂卵砾石组成,地质构造属于乌鲁木齐中生带代山前坳陷之中,地震动峰值加速度0.20g,抗震设防烈度值为Ⅷ度,滑坡区地下水类型为碎屑岩类裂隙孔隙水和第四系松散岩类孔隙潜水,工程地质岩土体分为软弱、极软弱碎屑岩岩组和单层、多层土体。(3)该滑坡为堆积层(土质)的中层、推移式、自然、中型滑坡,由已滑动部位及3个支坡组成,滑体由风积粉土、坡积砂卵砾石组成,滑面为土岩界面,滑床为侏罗系的泥岩、砂岩组成;剪出口位于已滑动部位前缘堆积处和坡脚高大陡坎处,滑坡形成受地形地貌、地层岩性、大气降水、地下水、地震级人类活动因素影响。(4)该滑坡定性分析稳定性差,定量分析在自重工况下稳定,在自重+暴雨工况下欠稳定,在自重+地震工况下为基本稳定。

参考文献

[1]DZ/T0218-2006.滑坡防治工程勘查规范[R].中华人民共和国地质矿产行业标准.2006.

[2]赵明华.土力学与基础工程[M].2版.武汉:武汉理工出版社.2000.

[3]黎曙光.滑坡稳定性分析[J].中国建设.2008(6).

[4]余先华,聂德新.金沙江某水电站库区滑坡力学参数取值及稳定性分析[J].地质灾害与环境保护.2013.24(2):65-69.

作者:刘威1;廖灵芝2 单位:1.新疆地矿局第一水文工程地质大队,2.新疆乌鲁木齐市沙依巴克区建设局质量安全监督站

某滑坡地质灾害特征分析责任编辑:张雨    阅读:人次