楊秀元 田運(yùn)濤 王愛軍

1 工程概況

靈臺縣地處隴東黃土地區(qū),地形破碎,溝壑縱橫,水土流失嚴(yán)重,植被條件差。區(qū)內(nèi)第四紀(jì)黃土大面積覆蓋,土體豎直節(jié)理發(fā)育,結(jié)構(gòu)疏松,工程條件差,為地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)育創(chuàng)造了有利條件。據(jù)2008年完成的靈臺縣地質(zhì)災(zāi)害詳細(xì)調(diào)查[1],區(qū)內(nèi)發(fā)育崩滑流地質(zhì)災(zāi)害476處之多,其中滑坡就達(dá)285處,嚴(yán)重制約著當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)社會的發(fā)展。對黃土地區(qū)滑坡成因及其穩(wěn)定性的分析研究有助于黃土滑坡的防治。西塘灣滑坡是靈臺縣一典型的黃土滑坡[2],曾于近50年內(nèi)發(fā)生過變形,對其成因和穩(wěn)定性進(jìn)行分析評價(jià),具有重大的實(shí)際意義。

2 滑坡概況

西塘灣滑坡位于甘肅省靈臺縣中臺鎮(zhèn)西塘灣村,距離縣城約1 km,地理坐標(biāo)：107°35′40″E,35°04′30″N。 該滑坡歷史上曾發(fā)生過多次滑動。根據(jù)走訪調(diào)查：該滑坡于海原地震(1920年12月16日)期間形成,最近一次滑動發(fā)生于1976年9月7日～8日(中秋節(jié))。目前,滑坡區(qū)內(nèi)人類活動頻繁,滑坡體中后部為耕地,前緣經(jīng)人工切坡后在其上修筑公路和進(jìn)行工程建設(shè)與生產(chǎn),中臺鎮(zhèn)蔬菜脫水廠、靈臺縣房屋構(gòu)件廠、居民房屋以及高壓輸電塔等均位于其中,滑坡威脅人口200余人,資產(chǎn)約500萬元。

2.1 滑坡形態(tài)

滑坡位于達(dá)溪河北岸,屬于黃土殘塬塬邊河谷斜坡地貌,坡體地勢北高南低,前緣高程958 m,后緣高程1 073.5 m。滑坡兩側(cè)沖溝發(fā)育,滑坡體上呈現(xiàn)三級平臺,后緣圈椅狀陡壁明顯,陡壁高約20 m,滑坡主滑動方向 175°,平均坡度 28°。經(jīng)勘查測量,滑坡南北長 445 m,東西寬 566 m,平均厚度 21.3 m,滑坡體積約536.8×104m3,屬于大型中層滑坡。

2.2 地層巖性

滑坡區(qū)主要出露地層有：白堊系涇川組(K1j),棕褐～棕紅色泥質(zhì)砂巖和砂質(zhì)泥巖,細(xì)粒結(jié)構(gòu)或泥質(zhì)結(jié)構(gòu),薄～中厚層狀構(gòu)造;第四系(Qdel4),淺黃～棕黃色粉土和粉質(zhì)黏土,疏松,中粒～細(xì)粒結(jié)構(gòu),大孔隙和豎直節(jié)理發(fā)育,包括下更新統(tǒng)、中更新統(tǒng)、上更新統(tǒng)和全新統(tǒng)的午城、離石、馬蘭黃土,廣泛覆蓋于白堊系之上。

滑坡體由第四紀(jì)松散堆積層組成,平均厚度21.3 m,主要為全新世堆積物(Qdel4)、沖積物(Qal4)和坡積物(Qpl4)。

滑床為白堊系涇川組棕紅色泥質(zhì)砂巖,中薄層泥質(zhì)結(jié)構(gòu),強(qiáng)風(fēng)化,產(chǎn)狀近水平,巖層裂隙較發(fā)育,浸水易軟化。

滑動面為下覆基巖風(fēng)化層和上覆粉質(zhì)黏土接觸面,基巖工程性質(zhì)較好,透水性差,地下水沿基巖面向下流動,接觸面土層遇水軟化,形成易滑地層。

2.3 水文地質(zhì)

滑坡區(qū)地下水類型為黃土孔隙裂隙潛水,含水層為第四系黃土,下部的砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)砂巖構(gòu)成隔水層。大氣降水滲入地下水后,沿黃土與下伏泥巖接觸面徑流,以泉或地下潛流的形式排泄;泥巖、泥質(zhì)砂巖與黃土接觸面地帶飽水,常形成滑動面。

2.4 地質(zhì)構(gòu)造及地震

滑坡區(qū)在大地構(gòu)造位置上處于阿拉善——華北板塊的次級單元鄂爾多斯地塊西南緣。區(qū)域構(gòu)造活動以整體抬升為主,構(gòu)造形跡不發(fā)育,區(qū)域上無斷裂通過。地震大多為周邊地震波及到境內(nèi),地震烈度為7度,地震動峰值加速度為0.15g。

3 滑坡成因分析

1)黃土塬邊斜坡是黃土滑坡廣泛發(fā)育的地段,其中,黃土—基巖復(fù)合型斜坡滑坡最為發(fā)育[3],2008年靈臺縣地質(zhì)災(zāi)害詳細(xì)調(diào)查成果表明[1]：縣域內(nèi)滑坡多發(fā)于坡度在 25°～40°之間的黃土斜坡。西塘灣滑坡原始地形坡度約30°,坡體為典型黃土—基巖二元結(jié)構(gòu),斜坡兩側(cè)溝谷發(fā)育,坡面破碎并有臺坎,坡腳開挖后形成了“陡—緩—陡”的階梯形坡面。2)黃土地層覆蓋于基巖地層之上的軟硬地層組合極易形成黃土—基巖滑坡[6]?；鶐r上部黃土層在干燥時(shí)具有較高的強(qiáng)度,而遇水后表現(xiàn)出明顯的濕陷性,其物理力學(xué)性質(zhì)受含水量的影響,變化較大。下伏泥質(zhì)砂巖為相對隔水層,干燥時(shí)具有一定的強(qiáng)度,浸水后可迅速軟化,隨之體積膨脹,使結(jié)構(gòu)變得疏松,強(qiáng)度也隨之降低,減小了坡體的有效應(yīng)力,降低了斜坡的穩(wěn)定性。根據(jù)鉆孔勘探資料,滑動面為黃土與下伏泥質(zhì)砂巖接觸面,滑面斜向S,傾角約12°。3)持續(xù)降雨或暴雨會導(dǎo)致黃土地層中的含水量增大,穩(wěn)定性降低,是導(dǎo)致滑坡的一大誘因[7]。西塘灣滑坡歷史上曾發(fā)生過變形,滑坡體內(nèi)賦存地下潛水,地下水侵蝕黃土,使大量易溶鹽溶解流失,土體內(nèi)顆粒結(jié)構(gòu)發(fā)生改變,造成相互間引力下降,抗剪強(qiáng)度逐漸降低,同時(shí)地下水導(dǎo)致土體顆粒之間的摩擦力降低。泥質(zhì)砂巖表面長期受到地下水的浸泡,使基巖表面軟化甚至泥化。雨水大量滲入坡體內(nèi),一部分滯留在土體中,使土體的天然容重增加,另一部分沿孔隙浸入到基巖,加速了滑坡的下滑。4)該滑坡在1976年發(fā)生滑動前,滑坡體上有少量的窯洞,最大的人類工程是滑坡前緣的縣道靈新公路,該公路在修筑時(shí)曾對滑坡坡腳進(jìn)行開挖,坡腳開挖使坡體下部支撐力大幅降低。

4 滑坡穩(wěn)定性計(jì)算

瑞典條分法式(1)和傳遞系數(shù)法式(2)是兩種典型的滑坡穩(wěn)定性分析方法。

根據(jù)滑坡勘查資料,該滑坡存在前后兩個(gè)滑動面,選取主縱剖面進(jìn)行計(jì)算,計(jì)算模型見圖1,滑帶土體力學(xué)參數(shù)見表1,計(jì)算結(jié)果見表2。

表1 西塘灣滑坡穩(wěn)定性計(jì)算參數(shù)

表2 西塘灣滑坡穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果

計(jì)算結(jié)果表明：滑坡在天然狀態(tài)下處于穩(wěn)定狀態(tài);在飽水狀態(tài)下處于臨界穩(wěn)定狀態(tài);在地震作用下處于不穩(wěn)定狀態(tài)。在飽水狀態(tài)下,盡管滑面Ⅰ的穩(wěn)定系數(shù)相對較高,但滑面Ⅱ的穩(wěn)定系數(shù)接近臨界點(diǎn),其失穩(wěn)必然導(dǎo)致滑坡的整體變形。

5 結(jié)語

從該滑坡歷史變形來看,地震和降雨是滑坡產(chǎn)生的主導(dǎo)因素?；履壳疤幱诜€(wěn)定狀態(tài),但在強(qiáng)降雨或地震等條件下可能失穩(wěn),另外,坡腳開挖以及坡體加載也有可能導(dǎo)致滑坡失穩(wěn)。由于現(xiàn)階段滑坡區(qū)內(nèi)人類活動頻繁,滑坡一旦失穩(wěn)勢必造成重大損失。建議停止在滑坡區(qū)進(jìn)行工程建設(shè),在有條件的情況下對滑坡進(jìn)行工程治理。

[1]王洪德.甘肅省平?jīng)鍪徐`臺縣地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害詳細(xì)調(diào)查報(bào)告[R].保定：中國地質(zhì)調(diào)查局水文地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)調(diào)查中心,2009.

[2]吳瑋江,王念秦.甘肅滑坡災(zāi)害[M].蘭州：蘭州大學(xué)出版社,2006.

[3]黃玉華.陜北“對滑”型黃土滑坡發(fā)育特征及其整治對策探討——以子長縣閻家溝滑坡為例[J].西北地震學(xué)報(bào),2009,31(2)：152-156.

[4]許 嶺,戴福初.黃土滑坡典型工程地質(zhì)問題分析[J].巖土工程學(xué)報(bào),2009,31(2)：287-292.

[5]吳瑋江,何 涼.甘肅省東部滑坡發(fā)育規(guī)律[J].中國地質(zhì)災(zāi)害與防治學(xué)報(bào),1993,4(3)：89-97.

[6]吳瑋江,王念秦.黃土滑坡的基本類型與活動特征[J].中國地質(zhì)災(zāi)害與防治學(xué)報(bào),2002,13(2)：36-40.

[7]徐張建,林在貫,張茂省.中國黃土與黃土滑坡[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào),2007,26(7)：1297-1312.

[8]蘇愛軍.滑坡穩(wěn)定性評價(jià)原理與方法——條分法的改進(jìn)[M].武漢：中國地質(zhì)大學(xué)出版社,2008.