范立民，李 勇，寧奎斌，滕宏泉，王啟耀，張新宇

(1.陜西省地質環(huán)境監(jiān)測總站，陜西 西安 710054；2.陜西省國土資源廳，陜西 西安 710065；3.長安大學 西部礦產(chǎn)資源與地質工程教育部重點實驗室，陜西 西安 710054)

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黃土溝壑區(qū)小型滑坡致大災及其機理*

范立民1，李 勇1，寧奎斌2，滕宏泉1，王啟耀3，張新宇1

(1.陜西省地質環(huán)境監(jiān)測總站，陜西 西安 710054；2.陜西省國土資源廳，陜西 西安 710065；3.長安大學 西部礦產(chǎn)資源與地質工程教育部重點實驗室，陜西 西安 710054)

發(fā)生于延安市甘泉縣馬岔溝的黃延高速公路14標段的滑坡災害，滑坡體小但災情嚴重，造成19人死亡、2人受傷?；麦w滑向285°，滑動塊體長約12 m，寬約10 m、厚約3 m，體積約360 m3，為一小型黃土滑坡。調查發(fā)現(xiàn)，滑坡體位于黃土溝壑區(qū)，屬于地質災害高易發(fā)區(qū)，后緣有一長大裂縫，為古滑坡體的一部分。形成原因主要是高陡邊坡的存在，加之滑坡體上部儲水設施引水管漏水，長期浸潤，導致滑坡體含水量高達31%以上，最終形成一個規(guī)模小、滑距長、速度快的飛躍式滑坡，滑坡體直接砸在坡腳下的工棚上，致災嚴重。提出了加強黃土溝壑區(qū)工棚、建筑工地選址論證和地質災害監(jiān)測的建議。

地質災害；小型黃土滑坡；致災機理；控制因素；成因分析

據(jù)統(tǒng)計，2001-2014年陜西境內黃土地區(qū)共發(fā)生傷亡性地質災害63起，造成237人死亡，87人受傷。其中，延安41起，死亡143人，受傷51人；榆林22起，死亡94人，受傷36人。從地質災害類型來看，主要以崩塌為主，滑坡次之，泥石流較少。其中，延安市黃土崩塌27起，死亡75人，受傷11人，黃土滑坡9起，死亡60人，受傷33人，泥石流5起，死亡8人，受傷7人。榆林市黃土崩塌19起，死亡85人，受傷36人，黃土滑坡3起，死亡9人?；露鄶?shù)為一種主滑面發(fā)育于黃土層內部的滑坡體，2014年10月10日21:10發(fā)生在甘泉縣黃延高速14標段工棚區(qū)的馬岔溝滑坡(下稱馬岔溝滑坡)，就屬于黃土層內滑坡，造成了19人死亡的重大損失。

為了減輕黃土溝壑區(qū)地質災害，我國科學家進行了大量科學調查和研究，提出了黃土地質災害的形成機理及致災模式，取得了重要進展。如許領等[1]研究了黃土滑坡的工程地質問題；周耀峰等[2]、張常亮等[3]、李秀珍等[4]、唐亞明等[5]研究了入滲、侵蝕對黃土滑坡(斜坡)的影響，尤其是塬邊灌溉作用下黃土滑坡的穩(wěn)定性；段釗[6]研究了黃土滑坡的觸動機理；張茂省等研究了黃土滑坡的誘發(fā)機理[7]，彭建兵等[8]提出了應該重點加強黃土災害成災模式、超前預報等關鍵科學問題的建議，對今后黃土地區(qū)地質災害研究指明了方向；龍建輝等[9]研究了黃土滑動帶的蠕變特征，研究了黃土滑動帶蠕變模型與失穩(wěn)時間的關系；黃玉華等[10-11]研究了2013年7月延安地區(qū)高強度降雨與黃土滑坡等地質災害發(fā)育的規(guī)律，分析了淺表層黃土滑坡、坡面泥流的致災特點及成因。上述研究，為防災減災提供了科學依據(jù)。

然而，對于誘發(fā)因素多樣、防不勝防的黃土溝壑區(qū)滑坡，至今沒有很好的準確預報方法。本文以馬溝岔滑坡為例，分析了黃土層內滑坡的形成及影響因素，探討了防御對策。

1 馬岔溝滑坡災情及成因分析

馬岔溝滑坡位于延安市甘泉縣城關鎮(zhèn)岳屯村碾渠臺蘆草溝東側斜坡上部(黃延高速擴能工程十四標段馬岔溝隧道東側)，滑向285°，滑動塊體長約12 m，寬約10 m、厚約3 m，體積約360 m3，為一小型黃土滑坡(圖1)。造成坡體下部2排8間工人工棚被沖毀，19人死亡，2人受傷。具有典型的黃土層內滑坡特征。該斜坡坡向285°，高約38 m，坡度平均60°，坡體長約44 m，地層巖性為第四系馬蘭黃土?；路譃樯现邢氯齻€部分：上部滑塊長約12 m，寬約10 m、厚約3 m，體積約360 m3；中下部由于刮鏟作用，形成寬約17.6 m，長約32 m，厚約0.5～1 m的滑槽；底部為滑坡堆積物，長約23 m，寬約22 m，面積506 m2，沖毀兩排工棚。

圖1 馬岔溝滑坡體全貌(鏡像160°)

1.2 馬岔溝滑坡成因分析

馬岔溝滑坡地處地質災害高易發(fā)區(qū)，區(qū)內坡陡、林密，滑坡不易識別，是一起自然原因形成的滑坡，主要形成原因如下。

(1)該滑坡地處陜北黃土丘陵區(qū)，原始坡體地形高陡，上陡下緩，下部坡度約40°～50°，上部近直立，坡體巖性為第四系馬蘭黃土，土質結構疏松多孔，地質環(huán)境條件脆弱，屬地質災害高易發(fā)區(qū)(圖2)，施工場地工人臨時宿舍建設選址不合理。

圖2 馬溝岔滑坡及周邊地質災害易發(fā)性分區(qū)

(2)該處為一古滑坡，后壁殘留一變形體，長約12 m，寬約17.6 m，厚約3 m，體積約640 m3，后緣可見拉張裂縫(圖3a)，寬17 cm，穩(wěn)定性差，此次發(fā)生的滑坡是該變形體的一部分，長約12 m，寬約10 m，厚約3 m，方量約360 m3。

(3)據(jù)甘泉縣石門雨量站監(jiān)測統(tǒng)計，該區(qū)2014年9月份以來累計降雨量121.2 mm，10月1日至滑坡發(fā)生的10日21:10，未降雨，前期累計降雨造成滑坡體黃土含水量達到21%，黃土含水量大對此次滑坡的發(fā)生有重要影響。

(4)滑坡體土體含水量系統(tǒng)測試發(fā)現(xiàn)，滑體含水量處于飽和狀態(tài)(含水量31.4%)，明顯高于滑體周邊土體含水量(21%)，調查證實，馬岔溝隧道施工隊在滑坡體頂部安置有簡易儲水罐供下方生活用水，滑坡發(fā)生前4d出現(xiàn)供水異常，可能是引水管滲漏，造成滑坡部位土體飽和，重度增加，力學強度降低，是發(fā)生此次滑坡的誘發(fā)因素。

如此看來，無可辯駁的證據(jù)已經(jīng)準備妥當，只需妻子步入相關部門或是發(fā)到網(wǎng)上。自己距離類似案例的下場，只有一步之遙了。

(5)該滑坡體滑動部位距離坡腳高約28 m，剪出口高，滑動速度快，沖擊力大，滑程遠，屬于遠程、高速滑坡，滑坡體直接撞擊在工棚上，瞬間導致工棚高壓致災，在工棚內工人毫無防備的情況下，致災嚴重。

1.3 馬岔溝滑坡的特點

滑坡共有的其他特征在此不再贅述，此次滑坡清晰地體現(xiàn)出了小型黃土層內滑坡獨有的特征，我們總結了馬岔溝滑坡，具有規(guī)模小、滑距長、速度快、難識別、高易發(fā)的特點。

(1)規(guī)模小。馬岔溝滑體長約12 m，寬約10 m、厚約3 m，體積僅360 m3，大體積滑體由于重力過大，很難形成如圖3所示的拋物滑床，也很難向前遠距離拋出，正是本次滑坡體小，才使致災嚴重。

(2)滑距長、速度快。工棚與馬岔溝滑坡滑體坡腳有7 m之多，且中間相隔一道1.50 m寬的人工排水渠，滑坡土體為向前拋出擊中工棚(圖3)。大型黃土滑坡多為下錯或者垮塌式滑動，由于多發(fā)較陡崖邊，其威脅范圍主要集中在坡體頂部、近坡腳下，而體積較小的黃土層內滑坡(本次馬岔溝)在下滑時可能形成弧形滑床，加速剪出，我們推測，滑坡從剪出到落地，可能只有十幾秒或幾十秒時間就完成。此類滑體居于較高坡頂時則極有可能增加滑程，其威脅范圍在坡頂小于大型黃土滑坡，在坡腳大于大型黃土滑坡。

(3)難識別。近年來，黃土高原禁牧措施及退耕還林措施的實施，部分黃土溝壑區(qū)叢林茂密，黃土很少裸露，即使黃土邊坡有裂縫或危險性，也很難發(fā)現(xiàn)。黃土高邊坡的坡腳，又常常成為工棚的選擇地點，工棚往往保持較小距離便以為安全，忽略了此類小型黃土層內滑坡的遠程性，滑體為拋物剪出(圖4)，相比堆積層蠕滑和大型滑體垮滑距離要遠，往往擴大了滑坡體的威脅范圍(圖5)。

(4)高易發(fā)。馬岔溝滑坡為第四系馬蘭黃土覆蓋，地質環(huán)境條件脆弱，經(jīng)過測繪周邊地形為上微凸形，并不利于降雨匯流，但土質結構疏松多孔，土體極利于水流下滲，造成土體飽和，容重增加，抗剪強度降低，此類黃土陡坡易形成滑坡。

值得注意的是，滑坡體滑面上有明顯的流水痕跡(圖1)，推測為滑坡發(fā)生后，滑坡體上方儲水設施引水管被拉斷，儲水設施中的水順著拉斷的位置(滑坡體后緣裂縫附近)泄水所致。

(a)滑坡體地形及古滑坡體后緣裂縫分布 (b)滑坡體運動軌跡

圖4 馬溝岔滑體剪出后拋物滑面(鏡像150°)

圖5 黃土層內滑坡致災機理示意

2 馬岔溝小型黃土層內滑坡的影響因素

2.1 黃土斜坡自身特征

滑體內部的土質性狀，土體疏松、孔隙較大、裂隙發(fā)育尤其是垂向裂隙發(fā)育并在黃土內部分層現(xiàn)象明顯的陡崖坡體容易出現(xiàn)脫落，水流往往快速沿土體裂隙下滲到分層處轉而水平或沿此水平方向形成弧形滑動帶，一旦失穩(wěn)，就會剪出，相反，分層現(xiàn)象不明顯，則易崩落或者滑落，難以形成順層剪出面(見圖5)。

2.2 土壤層面的影響

馬岔溝滑坡黃土具有明顯的分層特征，斜坡體的黃土由兩部分組成，中間是相對隔水的層面，上部土壤松散，易于浸水，在沒有人工原因情況下，土壤含水量達到21%，系大氣降水原因形成的。下部則含水量微弱，之間被一個相對的隔水層分離，形成滑坡的滑床面。

分層面位于滑體的部位非常重要，馬岔溝滑坡分層面位于坡體中上部，如分層面位于坡體中下部或下部，則可能會出現(xiàn)整體蠕滑鼓出或前移式滑動，所以分層面位于滑體中上部且脫離體方量較小，成為拋物剪出必要條件。

滑動面高度和坡度也有較大影響，馬岔溝滑坡滑體方量剪出時為拋物形式，以動能向前，下方有足夠高度為增程的必要條件，如下方坡緩或有臺階地貌，則不能拋出。

2.3 滑坡體土壤含水量

土體含水量，無論是人為用水還是降雨造成，含水量都是滑坡失穩(wěn)的決定因素，當土體飽和失穩(wěn)時，滑動帶以塑性摩擦滑移，孔隙水壓力不只減少土體有效應力，還改變了滑帶土體性狀，大大降低土體抗剪強度，同時土體容重加大，穩(wěn)定程度降低，甚至失穩(wěn)，導致勢能動能迅速轉化，滑體能夠加速滑出。

3 黃土溝壑區(qū)滑坡防御對策

馬岔溝滑坡給我們帶來了深刻的教訓，也帶來了深刻的思考。對于陜北地區(qū)的此類小型黃土層內滑坡，在工程施工、道路開掘、房屋修建、場地選址時應提前、重點、開展專項排查，一經(jīng)確定，應采取相應措施進行治理。

(1)堅持“凡建設必評估”、“凡開挖必防護”制度，地質災害高、中易發(fā)區(qū)開展工程建設或搭建臨時工棚，必須做好地質災害危險性評估工作，詳細查明區(qū)內地質環(huán)境條件、地質災害分布及人類工程活動條件下，地質災害發(fā)育規(guī)律，并提出防范措施；對于黃土地貌區(qū)，開挖工程一律要做好支護工程，確保安全。

(2)在黃土溝壑區(qū)搭建工棚或修筑住宅區(qū)(廠礦)，應該選取距離坡腳足夠的安全距離，以保證施工人員和場地安全。

(3)在黃土溝壑區(qū)的工地，要嚴格控制坡體水浸方式，對可能發(fā)生小型黃土層滑坡的區(qū)域予以局部防水、導水防護，并開展巡查，發(fā)現(xiàn)后緣拉裂裂縫應及時預警，或請專業(yè)人員勘查處置。

(4)傳統(tǒng)滑坡防治尤其是臨時性防護一般都只針對滑坡底部進行支護加固，這可以防止整個坡體整體滑動失穩(wěn)，卻忽略了坡體上部裸露的自由土體可能產(chǎn)生的小型黃土層內滑坡，對可能發(fā)生小型黃土層內滑坡的較陡坡面應予以全面拉網(wǎng)防護，避免土體剪出后拋落。

4 結束語

小型黃土層內滑坡具有易發(fā)性、隱蔽性和危害性，往往使人防不勝防，不加重視也會造成嚴重后果，馬岔溝滑坡就是慘痛的案例。因此，在黃土地區(qū)建設，無論是永久工程、臨時性工程(工棚)或居住選址，都要認真、嚴肅地對待，做好地質災害危險性評估，提出切實可行的措施，在工程運營、居住過程中，做好監(jiān)測預防預警工作，絕不能掉以輕心、治大而放小，只有這樣，才能確保工程安全、施工人員安全和居住人員安全。

致謝：陜西省地質調查院王雙明教授、長安大學彭建兵教授、中國地質調查局西安地質調查中心張茂省研究員參加了野外調查和滑坡成因分析，特此致謝！

[1] 許領，戴福初，鄺國麟，等. 黃土滑坡典型工程地質問題分析[J]. 巖土工程學報，2009，31(2)：287-293.

[2] 周躍峰，譚國煥，甄偉文，等.入滲誘發(fā)黃土滑坡的力學機制[J].巖土力學，2013，34(11)：3173-3179+3186.

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Small Landslide and Disaster-Causing Mechanism in Gully Loess Area

Fan Limin1, Li Yong1, Ning Kuibin2, Teng Hongquan1, Wang Qiyao3and Zhang Xinyu1

(1.ShananxiInstituteofGeo-EnvironmentMonitoring,Xi’an710045,China; 2.DepartmentofLandandResourcesofShaanxiProvince,Xi’an710065,China; 3.KeyLaboratoryofWesternChina’sMineralResourcesandGeologicalEngineering,MinistryofEducation,Chang’anUniversity,Xian710054,China)

At21:10onOctober10, 2014,alandslidehazardoccurredtothe14thsectionoftheHuangyanExpressWaylocatedatMachagou,GanquanCounty,YananCity.Itcaused19deathsand2injuries.Theslipmassin12mlong, 10mwide, 3mthickwithavolumeabout360m3sliding270°.Itisasmalllandslideofloess.Accordingtotheinvestigation,theslipmassislocatedinthegullyloessareawhichisaneasyoccurrenceareaofgeologicaldisaster.Thereisalargeandlonggapatthebackedgewhichapartoftheancientslipmass.Itisformedmainlyfortheexistenceofthehighandsteepslopes.Besides,thelongterminfiltrationofpipeleakageofwaterstoragefacilitiesattheuppersideoftheslipmasscausesthewatercontentashighasover31%,thusfinallycausestheformationofaleaptypelandslideofsmallscale,longdistanceandrapidspeed.Theslipmassdirectlyhitonthewordshedsatthefootoftheslopeandcauseseriousdisasters.Argumentsonstrengtheningworkshedsandselectionofconstructionsaswellassuggestionsongeologicaldisastermonitoringareproposed.

geologicaldisaster;smallloesslandslide;disaster-causingmechanism;controllingfactors;causeanalysis

2015-01-13 修改日期：2015-02-20

國家重點基礎研究發(fā)展計劃“973”項目“黃土重大災害及災害鏈的發(fā)生、演化機制與防控理論”(2014CB744700)

范立民(1965-)，男，山西曲沃人，教授級高級工程師，主要從事地質災害研究工作. E-mail:498518851@qq.com

P642.13+1；X43

A

1000-811X(2015)03-0067-04

10.3969/j.issn.1000-811X.2015.03.013

范立民，李勇，寧奎斌，等. 黃土溝壑區(qū)小型滑坡致大災及其機理[J].災害學, 2015,30(3):067-070. [Fan Limin, Li Yong, Ning Kuibin,et al. Small Landslide and Disaster-Causing Mechanism in Gully Loess Area [J].Journal of Catastrophology, 2015,30(3)：067-070.]