高 波, 張茂省, 賈 俊, 張成航

(1.國(guó)土資源部 黃土地質(zhì)災(zāi)害重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 陜西 西安710054; 2.中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局 西安地質(zhì)調(diào)查中心, 陜西 西安 710054)

陜西省南秦嶺典型土質(zhì)滑坡形成機(jī)制及風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)
——以商洛市山陽(yáng)中學(xué)滑坡為例

高 波1,2, 張茂省1,2, 賈 俊1,2, 張成航1,2

(1.國(guó)土資源部 黃土地質(zhì)災(zāi)害重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 陜西 西安710054; 2.中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局 西安地質(zhì)調(diào)查中心, 陜西 西安 710054)

[目的] 對(duì)陜西省南秦嶺典型土質(zhì)滑坡形成機(jī)制及風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行研究和評(píng)價(jià)，為該區(qū)地質(zhì)災(zāi)害的防治提供支持。 [方法] 以陜西省商洛市山陽(yáng)縣山陽(yáng)中學(xué)滑坡為研究對(duì)象，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查、勘察及室內(nèi)試驗(yàn)開展研究。 [結(jié)果] 山陽(yáng)中學(xué)滑坡現(xiàn)處于基本穩(wěn)定狀態(tài)，但不排除遭遇極端氣候下復(fù)活的可能，滑坡復(fù)活概率為7.45%。 [結(jié)論] 區(qū)域地殼差異性運(yùn)動(dòng)是山陽(yáng)中學(xué)滑坡形成的內(nèi)動(dòng)力因素；降雨是該滑坡啟動(dòng)的主要外在誘因；滑坡威脅范圍內(nèi)人員在最大風(fēng)險(xiǎn)中喪命的年概率為：1.70×10-3。

山陽(yáng)中學(xué); 滑坡; 形成機(jī)制; 風(fēng)險(xiǎn)分析

陜西省南秦嶺是我國(guó)地質(zhì)災(zāi)害的重災(zāi)區(qū)之一，歷年來(lái)滑坡災(zāi)害嚴(yán)重[1-3]，其中山間斷凹盆地內(nèi)由地殼差異性運(yùn)動(dòng)及巖體風(fēng)化等原因形成的土質(zhì)滑坡分布廣泛，人民群眾生命財(cái)產(chǎn)安全受到嚴(yán)重威脅。為此，開展該區(qū)域內(nèi)土質(zhì)滑坡的形成機(jī)制及風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)研究可為此類滑坡災(zāi)害防治及風(fēng)險(xiǎn)減緩提供依據(jù)。山陽(yáng)中學(xué)滑坡位于陜西省山陽(yáng)盆地北側(cè)，山陽(yáng)縣城關(guān)鎮(zhèn)山陽(yáng)中學(xué)后，為典型土質(zhì)滑坡。20世紀(jì)80年代遭受多次連續(xù)強(qiáng)降雨，加之坡體前緣磚廠開挖取土導(dǎo)致滑坡局部發(fā)生滑移。近兩年每逢雨季滑坡體均有不同程度的變形，給滑體周圍居民生產(chǎn)和生活帶來(lái)危害，嚴(yán)重威脅滑坡前緣山陽(yáng)中學(xué)本部教學(xué)樓及在校師生的生命財(cái)產(chǎn)安全。本文通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查、鉆探及室內(nèi)試驗(yàn)，查明了山陽(yáng)中學(xué)滑坡巖土體結(jié)構(gòu)特征及物理力學(xué)性質(zhì)，在分析滑坡形成條件和發(fā)育特征基礎(chǔ)上，結(jié)合滑坡區(qū)域地質(zhì)演化背景及降雨資料，研究了該滑坡形成機(jī)制，并初步分析了山陽(yáng)中學(xué)滑坡的風(fēng)險(xiǎn)性。

1 滑坡區(qū)地質(zhì)環(huán)境概況

山陽(yáng)中學(xué)滑坡屬南秦嶺東西向流嶺山脈南側(cè)低山斜坡及縣河階地地貌，屬山陽(yáng)斷凹盆地北緣。物質(zhì)組成以黏土為主，局部為山間坡積物、殘積物及河谷沖積物。滑坡區(qū)南側(cè)為EW向山陽(yáng)深斷裂，陡傾N，為一多期活動(dòng)的逆斷層。北側(cè)為NW向商南深斷裂，陡傾NE，為逆斷層。南北兩條斷裂構(gòu)造之間即為秦嶺褶皺系禮縣—柞水華力西褶皺帶。滑坡就處于該褶皺帶上，屬山陽(yáng)斷凹盆地。盆地內(nèi)有厚度較大的白堊系紅色碎屑巖沉積。受構(gòu)造作用影響白堊系巖層產(chǎn)狀與地形斜坡同向南傾，構(gòu)成不穩(wěn)定斜坡。第四紀(jì)以來(lái)，區(qū)域內(nèi)間歇性脈動(dòng)上升，不利于山體穩(wěn)定[4]。據(jù)《中國(guó)地震烈度區(qū)劃圖》，滑坡區(qū)屬遠(yuǎn)震區(qū)，基本烈度為Ⅵ。整個(gè)山陽(yáng)縣境內(nèi)未發(fā)生過(guò)破壞性地震。自明代以來(lái)，研究區(qū)內(nèi)共發(fā)生<5級(jí)的小震及微震19次。據(jù)《陜西省一般建設(shè)工程地震動(dòng)參數(shù)表》，滑坡區(qū)地震峰值加速度微0.05 g?；聟^(qū)地層巖性主要有白堊系碎屑巖和第四系碎石土和黏土。兩者不整合接觸。白堊系分布于滑坡區(qū)北部低山斜坡區(qū)。巖性主要紅褐色礫巖、砂礫巖為主，鈣質(zhì)膠結(jié)，膠結(jié)程度較高，較堅(jiān)硬。該套地層厚度較厚，大于200 m。第四系不整合于白堊系礫巖、砂礫巖之上，以粉質(zhì)黏土、黏土為主，局部夾砂礫石薄層。厚度約為5～15 m。

2 山陽(yáng)中學(xué)滑坡發(fā)育特征

2.1 滑坡形態(tài)特征

山陽(yáng)中學(xué)滑坡位于山陽(yáng)縣城關(guān)鎮(zhèn)山陽(yáng)中學(xué)北側(cè)，地處縣河(豐陽(yáng)河)北側(cè)三級(jí)階地上。滑坡后緣高程754 m，前緣高程718 m，高差36 m，斜坡總體坡形為凹形，上陡下緩，坡度20°～25°，坡向186°，坡面中部下凹兩側(cè)高，為土質(zhì)斜坡，坡體上覆黃褐色、褐紅色第四系粉質(zhì)黏土、含砂礫黏性土，下伏基巖為第三系磚紅色砂礫巖，產(chǎn)狀210°∠25°。坡面植被較差，為荒草地(圖1)

滑坡體長(zhǎng)約150 m，寬約200 m，厚約5 m，面積3×104m2，體積1.5×105m3，滑向186°，平面形態(tài)為矩形，剖面為凹形，屬于中型粘性土滑坡，滑坡體為第四系沖洪積粉質(zhì)黏土、含砂礫黏土，主滑面為上部堆積層與基巖接觸面，次級(jí)滑面為層內(nèi)土體分界面和剪切破壞面，目前滑動(dòng)變形主要位于上部淺層滑面上，滑坡體上主要建筑為磚廠，前緣即為山陽(yáng)中學(xué)教學(xué)樓，公寓樓(圖2)。

圖1 山陽(yáng)中學(xué)三維地形地貌和滑坡全貌圖

圖2 山陽(yáng)中學(xué)滑坡中部平臺(tái)開挖出露次級(jí)滑帶

2.2 滑坡變形特征

根據(jù)調(diào)查訪問(wèn)，滑坡體初次滑動(dòng)時(shí)間為1971年山陽(yáng)中學(xué)建校后；1984年7月連陰雨、暴雨后，在滑坡后緣形成3條弧形拉張裂縫，主裂縫長(zhǎng)120 m，寬0.6～0.8 m，錯(cuò)坎高1～1.5 m，滑動(dòng)距離2～3 m，損壞校舍6間；1987,1988年雨季，坡體西側(cè)下滑明顯，附近水塔變形漏水。目前由于磚廠下部切坡挖方，坡體產(chǎn)生多級(jí)橫向陡坎，高0.5～1 m，可見(jiàn)滑痕，滑體中部下滑明顯，形成洼地，土體較濕，含水量高?；w上部樹木歪斜，墳?zāi)棺冃巍，F(xiàn)今，由于磚廠取土燒磚，坡體左側(cè)出現(xiàn)數(shù)條長(zhǎng)大拉張裂縫，裂縫上寬下窄，最大寬度15 cm(圖3)。

圖3 山陽(yáng)中學(xué)滑坡左翼長(zhǎng)大拉張裂縫

2.3 滑面及滑帶土特征

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)工程地質(zhì)鉆探、隨鉆監(jiān)測(cè)結(jié)果分析可知，該滑坡為淺層土質(zhì)滑坡，鉆探揭露該滑坡滑帶出露深度約5～7 m(圖4)?；鏋闉榧t色黏土，滑面以上紅色黏土，潮濕，硬塑狀態(tài)，裂隙發(fā)育；畫面以下紅色黏土，結(jié)構(gòu)致密，硬塑狀態(tài)，可見(jiàn)擦痕?；瑤翈r性為黏土，黃褐色，可塑—軟塑狀態(tài)，搓條而不斷裂，土質(zhì)細(xì)膩均勻，厚度1～5 cm。

圖4 山陽(yáng)中學(xué)ZK2鉆孔巖芯編錄

隨鉆監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)亦能驗(yàn)證上述判斷，如圖5所示，為隨鉆監(jiān)測(cè)ZK1，ZK3,ZK4,ZK5,鉆頭鉆入全過(guò)程(剔除提鉆及其它非鉆進(jìn)時(shí)間)，表征鉆頭在地層中的深度隨時(shí)間的變化，其中縱坐標(biāo)為鉆進(jìn)深度(m)，橫坐標(biāo)為鉆進(jìn)時(shí)間(min)。圖5中曲線的梯度表示鉆頭在此孔中的鉆入速度。通過(guò)分析曲線，鉆頭鉆速的變化，表征地層鉆進(jìn)的難易程度，曲線斜率變化處表征地層巖性變化，通過(guò)如下4個(gè)鉆孔的曲線分析，可知，山陽(yáng)中學(xué)滑坡軟弱帶(滑帶)深度分布在5～7 m處。與鉆孔巖芯編錄實(shí)際情況基本吻合。

圖5 山陽(yáng)中學(xué)滑坡隨鉆監(jiān)測(cè)全過(guò)程曲線

3 滑坡成因分析

3.1 滑坡形成的地形地貌條件

山陽(yáng)中學(xué)所在城關(guān)鎮(zhèn)南北側(cè)均有深斷裂通過(guò)，南側(cè)2 km為東西向山陽(yáng)深斷裂，北傾，傾角60～80°，為一多期活動(dòng)的逆斷層。北側(cè)則有NW-SW向商南深斷裂，傾向NE，傾向NE，傾角60°～80°，為逆斷層。2條斷裂多次活動(dòng)，造成地形高差增大。第四紀(jì)以來(lái)，該區(qū)間歇性脈沖上升，時(shí)而河流下切侵蝕，造成陡岸，岸邊地層失水，時(shí)而又形成河流堆積[4]。總的趨勢(shì)是河流下切幅度大，兩岸形成向河傾斜的階梯狀抬升地形，尤其縣河3級(jí)階地，其階面向南傾斜坡度很大，約15°～25°。這種地形為滑坡的形成提供了有利的地形地貌條件。

3.2 滑坡物質(zhì)來(lái)源與結(jié)構(gòu)成因

山陽(yáng)中學(xué)所在三級(jí)階地上部為粘性土，透水能力差，具有膨脹性，浸水后膨脹，失水后產(chǎn)生許多干縮裂縫及微細(xì)裂隙，為雨水下滲準(zhǔn)備了通道。據(jù)野外觀察，土體漲縮裂縫集中發(fā)育深度2～5 m，集中降雨時(shí)，雨水沿裂縫下滲至2～5 m，因下部黏土已無(wú)漲縮裂縫，水分無(wú)法繼續(xù)下滲，聚集在2～5 m范圍內(nèi)，由于水的潤(rùn)滑和軟化作用，在此形成軟弱帶，在其他因素配合下，上部土體沿此軟弱帶下滑。

3.3 滑坡誘發(fā)因素分析

山陽(yáng)中學(xué)1972年在滑坡前緣開挖坡腳，修建學(xué)生宿舍，是滑坡前緣臨空，為滑坡形成創(chuàng)造了有利的空間條件。當(dāng)?shù)鼐用窭没潞蟛炕⌒魏蟊诤秃缶夐_挖墓穴，增加了降雨入滲的機(jī)會(huì)。

滑坡區(qū)屬多雨濕潤(rùn)氣候，雨水沿干縮裂縫下滲，一則增大了土體容重，加大坡體的勢(shì)能，二則雨水下滲改變土體塑形狀態(tài)，形成軟弱帶，降低土體的摩擦力和黏聚力，最終失穩(wěn)下滑。山陽(yáng)中學(xué)滑坡1984年及以后幾年雨季所出現(xiàn)的變形破壞跡象，即因此形成。

綜上所述，山陽(yáng)中學(xué)滑坡的形成是多因素綜合作用的結(jié)果?；麦w上覆第四系黏性土與下伏白堊系碎屑巖體不整合接觸，兩者工程、水文性質(zhì)差異巨大，因而在兩者之間易形成滑動(dòng)面?；峦馏w黏性土，滲透性差，致使坡體在持續(xù)降雨條件下易飽和，提高了滑體容重，增加下滑力，孔隙水壓力增高導(dǎo)致有效應(yīng)力降低，降低滑坡穩(wěn)定性。降雨是該滑坡發(fā)生的主要誘發(fā)因素。

4 滑坡風(fēng)險(xiǎn)分析

根據(jù)滑坡現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查并結(jié)合滑坡勘察分析，近幾年滑坡體上裂縫數(shù)量與寬度均有所增長(zhǎng)，滑坡中部平臺(tái)磚廠持續(xù)多年的開挖取土燒磚，導(dǎo)致滑坡后緣不斷溯源侵蝕，早期滑坡后緣修筑的截水溝已被損毀，現(xiàn)今滑坡體土質(zhì)疏松，坡面地表水極易下滲，在雨季滑坡有大規(guī)模在此滑動(dòng)的可能，因此開展危險(xiǎn)性分析和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)對(duì)坡體前緣山陽(yáng)中學(xué)師生的生命財(cái)產(chǎn)安全具有重要的實(shí)際意義。

山陽(yáng)中學(xué)滑坡風(fēng)險(xiǎn)分析主要包括滑坡危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)、承災(zāi)體易損性評(píng)價(jià)、滑坡風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)3個(gè)方面。其中，滑坡危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)包括：滑坡穩(wěn)定性分析、滑坡影響范圍分析、滑坡失穩(wěn)概率計(jì)算；承災(zāi)體易損性評(píng)價(jià)包括承災(zāi)概率計(jì)算和承災(zāi)體價(jià)值損失率計(jì)算；承災(zāi)體價(jià)值損失計(jì)算是對(duì)各類承災(zāi)體在遭受災(zāi)害前可能產(chǎn)生的價(jià)值損失進(jìn)行計(jì)算。最后，用總風(fēng)險(xiǎn)值來(lái)量化滑坡災(zāi)害的潛在損失程度[5-8]。計(jì)算公式為：

R=PF·PL·RL·C

(1)

式中:R——滑坡總風(fēng)險(xiǎn)值；PF——滑坡失穩(wěn)概率；PL——承災(zāi)概率；RL——價(jià)值損失率;C——價(jià)值。

4.1 山陽(yáng)中學(xué)滑坡危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)

單體滑坡危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)過(guò)程主要包含:(1) 滑坡穩(wěn)定性分析；(2) 滑坡影響范圍分析；(3) 失穩(wěn)概率分析。

4.1.1 滑坡穩(wěn)定性分析 山陽(yáng)中學(xué)滑坡穩(wěn)定性分析采用定性分析與定量評(píng)價(jià)相結(jié)合。定性分析基于野外調(diào)查資料的綜合判斷；定量計(jì)算根據(jù)鉆探，槽探取樣分析資料及實(shí)測(cè)計(jì)算剖面的有關(guān)資料，選取有代表性的計(jì)算參數(shù)，采用極限平衡法進(jìn)行穩(wěn)定性計(jì)算。

(1) 定性分析。坡體組成物質(zhì)為黏土和粉質(zhì)黏土，具有膨脹性，膨脹土脹縮裂隙發(fā)育深度2～5 m，與鉆探揭露滑面埋藏深度基本一致，集中降雨時(shí)，雨水沿裂縫下滲至2～5 m，因下部黏土已無(wú)漲縮裂縫，水分無(wú)法繼續(xù)下滲，聚集在2～5 m范圍內(nèi)，由于水的潤(rùn)滑和軟化作用，在此形成軟弱帶，滑坡土體性質(zhì)是有利于滑坡的形成。根據(jù)鉆孔揭露，坡體上沒(méi)有連續(xù)的地下水。因此，可判斷集中降雨后，降水極易變成地表徑流排除滑坡區(qū)外。地下水對(duì)滑坡發(fā)生不起主導(dǎo)作用?，F(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，坡體上存在多級(jí)人工修整的平臺(tái)，斜坡坡度放緩，坡體表部植被較少，滑體中間的局部地帶及左側(cè)邊界有少量拉張裂縫，系磚廠開挖取土所致，其余大部地區(qū)未見(jiàn)拉張裂縫，滑坡體后部修筑3條排水溝，現(xiàn)已損毀。滑坡現(xiàn)今整體變形破壞跡象不明顯。綜合分析，認(rèn)為該滑坡體一般情況下處于穩(wěn)定狀態(tài)，但在持續(xù)強(qiáng)降雨條件下，滑坡可能發(fā)生。

(2) 定量計(jì)算?；路€(wěn)定性計(jì)算中，選取滑坡主滑方向?qū)崪y(cè)縱剖面在Geo-Slope軟件中進(jìn)行運(yùn)算，用Morgenstern-Price法計(jì)算?？紤]到該滑坡體在持續(xù)強(qiáng)降雨情況下易發(fā)生滑動(dòng)，故在計(jì)算時(shí)考慮天然狀態(tài)及飽和狀態(tài)分別進(jìn)行。根據(jù)鉆探取樣土工試驗(yàn)資料，按不同地貌單元進(jìn)行分層統(tǒng)計(jì)分析，得出滑坡區(qū)，滑帶土，滑體土，滑床土中黏土，粉質(zhì)黏土的物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)參數(shù)。天然狀態(tài)下滑坡穩(wěn)定性計(jì)算時(shí)，選取天然土重度值為18.6 kN。天然土剪切殘余強(qiáng)度值，黏聚力值為8.8 kPa，內(nèi)摩擦角值為7.5°。雨季飽和狀態(tài)下滑坡穩(wěn)定性計(jì)算時(shí)，選取土的飽和重度值為19 kN，重塑土剪切強(qiáng)度，內(nèi)聚力值5.5 kPa，內(nèi)摩擦角值4.2°。該區(qū)地震烈度為6°，據(jù)現(xiàn)場(chǎng)勘查滑坡體處于潛水位以上，所以不考慮地震力和孔隙水壓力。計(jì)算結(jié)果表明，天然狀態(tài)下，K=1.99，說(shuō)明天然狀態(tài)下山陽(yáng)中學(xué)滑坡是穩(wěn)定的；飽和狀態(tài)下，K=0.95。說(shuō)明持續(xù)強(qiáng)降雨情況下，山陽(yáng)中學(xué)滑坡整體處于不穩(wěn)定狀態(tài)。

4.1.2 滑坡影響范圍分析 從山陽(yáng)中學(xué)滑坡基本地質(zhì)特征分析，滑坡前緣已位于山陽(yáng)中學(xué)最北側(cè)教學(xué)樓處，整體看，前緣剪出口較高，滑體中部次級(jí)滑帶剪出口位于滑坡體中部平臺(tái)，磚廠取土場(chǎng)。因此，從滑坡變形特征和發(fā)展趨勢(shì)分析，正南方向?yàn)榛轮饕冃渭舫龇较?，如果滑坡體大規(guī)模快速剪出，可能威脅前緣山陽(yáng)中學(xué)教學(xué)區(qū)多棟教學(xué)樓的安全，因此，需要在滑坡變形特征定性分析的基礎(chǔ)上，利用定量化模型估算滑體快速滑動(dòng)的最大距離。

滑坡滑移距離預(yù)測(cè)，前人通過(guò)研究，提出了多種預(yù)測(cè)模型，包括利用滑坡后緣高程和前緣高程作為參數(shù)的經(jīng)驗(yàn)公式；奧地利學(xué)者[9]通過(guò)統(tǒng)計(jì)的方法提出以滑坡垂直滑落高度，水平距離和滑坡體積為參數(shù)的預(yù)測(cè)模型；日本學(xué)者[10]通過(guò)分析不同體積的滑坡資料，依據(jù)滑坡垂直滑落高度，水平滑移距離與滑坡體積的關(guān)系，提出滑移距離預(yù)測(cè)模型；國(guó)內(nèi)眾多學(xué)者[11-13]也分別提出了相應(yīng)的滑移距離預(yù)測(cè)模型。

根據(jù)山陽(yáng)中學(xué)滑坡特殊的地形地貌特點(diǎn)，選取以下3個(gè)模型進(jìn)行滑移距離預(yù)測(cè)，模型為：

模型1：基于前后緣高程的經(jīng)驗(yàn)公式：

S=2(H1-H2)

式中：S——滑距(m)；H1——滑坡后緣高程(m)；H2——滑坡前緣高程(m)。

模型2：基礎(chǔ)滑坡體積的模型：

lg(H/L)=-0.094 lgV+0.1

式中：H——滑體垂直滑落高度(滑坡前后緣高差)(m)；L——水平滑移距離(m)；V——滑動(dòng)體的體積(m3)。

(3) 模型3：基于滑坡物理力學(xué)參數(shù)的模型

L=n·H/(0.5 tanΦ)

式中：L——滑坡體最大水平滑移距離(m)；H——滑坡前，后緣高差(m)；n——滑坡滑出條件系數(shù)，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)取0.2；Φ——土體的內(nèi)摩擦角。

根據(jù)上述計(jì)算方法，計(jì)算結(jié)果詳見(jiàn)表1。

表1 3種模型滑坡失穩(wěn)漏移距離計(jì)算結(jié)果

根據(jù)滑坡水平位移理論計(jì)算結(jié)果并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，修正滑坡影響范圍，滑坡發(fā)生整體滑動(dòng)最大影響范圍約12 000 m2。

4.1.3 滑坡失穩(wěn)概率分析 滑坡的失穩(wěn)概率即滑坡發(fā)生的概率，是評(píng)價(jià)滑坡危險(xiǎn)性的重要依據(jù)之一。滑坡破壞概率分析常用方法有:Monte Carlo模擬法、可靠指標(biāo)法、統(tǒng)計(jì)矩近似法、隨機(jī)有限元法等，本文分析主要采用Monte Carlo模擬法。Monte Carlo法基本思想如下：設(shè)狀態(tài)函數(shù)為安全系數(shù)Z=G(X)=F，根據(jù)對(duì)穩(wěn)定性的影響程度選取隨機(jī)變量。影響滑坡穩(wěn)定的因素較多，對(duì)滑坡穩(wěn)定可靠度分析成果影響最大的主要是抗剪強(qiáng)度指標(biāo)黏聚力C和內(nèi)摩擦角φ。隨機(jī)地從變量C,φ中分別抽取一個(gè)樣本點(diǎn)，形成一組樣本值(Cj，φj)，代入狀態(tài)函數(shù)求得一個(gè)安全系數(shù)的隨機(jī)樣本F′，如此重復(fù)，直至達(dá)到預(yù)期精度的充分次數(shù)N，就可得到N個(gè)相對(duì)獨(dú)立的安全系數(shù)樣本值F1，F(xiàn)2，…，F(xiàn)N。安全系數(shù)所表征的極限狀態(tài)為F=1，設(shè)在N次試驗(yàn)中出現(xiàn)F≤1的次數(shù)為M，則斜坡的破壞概率為[5-6,9-11]：

PF=P(FS≤1)=M/N

(2)

根據(jù)山陽(yáng)中學(xué)滑坡實(shí)際情況，選取計(jì)算剖面在Geo-Slope軟件中進(jìn)行模擬運(yùn)算，采用Morgenstern-Price法計(jì)算：滑坡平均穩(wěn)定性系數(shù)為1.027 9，失穩(wěn)概率為7.45%。

4.2 山陽(yáng)中學(xué)滑坡承災(zāi)體易損性評(píng)價(jià)

易損性是在滑坡影響地區(qū)，一個(gè)或多個(gè)對(duì)象受破壞或損害的程度，是承災(zāi)體屬性的表現(xiàn)。承災(zāi)體易損性評(píng)價(jià)包括承災(zāi)概率計(jì)算和承災(zāi)體價(jià)值損失率計(jì)算[14]。 (1) 承災(zāi)概率。當(dāng)特定風(fēng)險(xiǎn)的滑坡發(fā)生時(shí)，空間影響范圍的概率，在定量分析中，如果滑坡將要達(dá)到或者影響到承災(zāi)體所在的位置，那么承災(zāi)概率是1。根據(jù)前述滑坡影響范圍分析可知，考慮滑坡整體滑動(dòng)最大影響范圍，滑坡體整體滑動(dòng)到達(dá)最遠(yuǎn)距離即到教學(xué)區(qū)最北側(cè)教學(xué)樓處，對(duì)教學(xué)區(qū)內(nèi)其他教學(xué)樓影響較小。因此承災(zāi)體承災(zāi)概率PL=1。 (2) 承災(zāi)體價(jià)值損失率。承災(zāi)體在遭受特定災(zāi)害后的破壞程度，用破壞損失的價(jià)值與承災(zāi)前原有價(jià)值之比表示。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，山陽(yáng)中學(xué)滑坡承災(zāi)體為學(xué)生，教師，教學(xué)樓及其他附屬建筑?？紤]到山陽(yáng)中學(xué)教學(xué)樓為鋼混結(jié)構(gòu)，受滑坡沖擊影響較弱，因此，本文承災(zāi)體主要考慮人員損失。參考前人研究已有成果[15]，對(duì)人員價(jià)值損失率進(jìn)行賦值。據(jù)滑坡的體積，以及他撞擊房屋的可能速率，估計(jì)滑坡體撞擊后房屋內(nèi)人員死亡的價(jià)值損失率為0.4。

4.3 滑坡風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

考慮學(xué)生一天在教室時(shí)間16 h，一周6 d，故學(xué)生的時(shí)空概率為：

P(S:T)=16/24×6/7=0.571 7

(3)

滑坡到達(dá)承災(zāi)體(學(xué)校教學(xué)樓)的概率為：

P(L)=1

(4)

根據(jù)滑坡的體積，以及他撞擊房屋的可能速率，估計(jì)滑坡體撞擊后房屋內(nèi)人員死亡的易損性為：

V(D:T)=0.4

(5)

考慮公式(1)中RL×C表征為價(jià)值損失，體現(xiàn)到人員損失可體現(xiàn)為：P(S:T)·V(D:T)

故綜合上述分析，人員在最大風(fēng)險(xiǎn)中喪命的年概率可：將式(2—5)帶入(1)中，即得：

P(LOL)=P(F)·P(L)·P(S:T)·V(D:T)

=(0.007 45)×(1)×(0.571 7)×(0.4)

=1.703 6×10-3

5 結(jié) 論

(1) 綜合分析滑坡類型、滑體結(jié)構(gòu)、發(fā)育特征，山陽(yáng)中學(xué)滑坡是陜西省南秦嶺具有代表性的土質(zhì)滑坡。

(2) 區(qū)域地殼差異性運(yùn)動(dòng)是滑坡形成的內(nèi)動(dòng)力因素，降雨則是導(dǎo)致滑坡發(fā)生的主要外在誘因。

(3) 根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查及室內(nèi)分析計(jì)算，該滑坡現(xiàn)處于基本穩(wěn)定狀態(tài)，但不排除遭遇極端氣候下復(fù)活的可能，滑坡復(fù)活概率為7.45%，分析了該滑坡風(fēng)險(xiǎn)性，山陽(yáng)中學(xué)滑坡災(zāi)害個(gè)體生命風(fēng)險(xiǎn)為每年1.703 6×10-3。

[1] 王滔,吳增養(yǎng),趙學(xué)理.陜西省山陽(yáng)縣地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育特征與移民選址原則[J].地質(zhì)災(zāi)害與環(huán)境保護(hù),2012,3(23):23-26.

[2] 鄭苗苗,牛樹軒,鄭泓.基于GIS的延河流域滑坡崩塌地質(zhì)災(zāi)害空間分布及其引發(fā)因素分析[J].水土保持通報(bào)，2016,36(2)：156-160.

[3] 段釗,彭建兵,王啟耀.涇陽(yáng)南塬黃土滑坡運(yùn)動(dòng)規(guī)律與液化效應(yīng)[J].水土保持通報(bào)，2016,36(3)：46-49.

[4] 門玉明,荊萬(wàn)魁,楊向軍.山陽(yáng)中學(xué)滑坡治理可行性報(bào)告[R].陜西 西安:長(zhǎng)安大學(xué),2003.

[5] 唐亞明.基于可靠度的黃土斜坡穩(wěn)定性分析[J].地質(zhì)通報(bào),2008,8(27):1217-1222.

[6] 劉鑫,陳齊,吳樹仁,等.陜西隴縣李家下滑坡風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)[J].地質(zhì)通報(bào),2008,27(6):895-903.

[7] 黃志全,孟令超,黃向春，等.基于數(shù)量化理論和BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的滑坡體積預(yù)測(cè)[J].水土保持通報(bào)，2016,36(5)：207-213.

[8] 同霄,彭建兵,朱興華,等.降雨作用下黃土淺層滑坡的危險(xiǎn)性分析[J].水土保持通報(bào)，2016,36(3)：109-113.

[9] Scheidegger A E. On the prediction of the reach and velocity of catastrophic landslides[J]. Rock Mechanics and Rock Engineering, 1973，5(4):231-236.

[10] 吳樹仁,石菊松,王濤,等.滑坡風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估理論與技術(shù)[M].北京:科學(xué)出版社,2004.

[11] 羅文強(qiáng),黃潤(rùn)秋,張倬元.幾種邊坡可靠性數(shù)學(xué)模型的對(duì)比[J],山地學(xué)報(bào),2000,18(1):42-46.

[12] 葉超,郝付軍.基于支持向量機(jī)和BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的滑坡變形復(fù)合式預(yù)測(cè)[J].水土保持通報(bào)，2016,36(3)：332-327.

[13] 張世林,孫金輝,馬嬌.數(shù)量化理論Ⅲ在川東紅層巖質(zhì)滑坡研究中的應(yīng)用[J].水土保持通報(bào)，2016,36(2)：140-145.

[14] 高波,王佳運(yùn),張成航,等.陜南勉縣照壁山滑坡形成機(jī)制及風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)[J].工程地質(zhì)學(xué)報(bào),2011,19(S):26-30.

[15] 梅保,陸玉梅.人的生命價(jià)值評(píng)估方法述評(píng)[J].中國(guó)安全科學(xué)學(xué)報(bào),2007,17(3):56-60.

Risk Assessment and Formation Mechanism for Typical Soil Landslide in South Qinling Mountains of Shaanxi Province —Taking Shanyang School Landslide as an Example

GAO Bo1,2, ZHANG Mɑoshenɡ1,2, JIA Jun1，2, ZHANG Chenɡhanɡ1,2

(1.KeyLaboratoryforGeo-hazardsinLoessArea,MLR,Xi’an，Shaanxi710054,China; 2.Xi’anCenterofGeologicalSurvey,ChinaGeologicalSurvey,Xi’an，Shaanxi710054,China)

[Objective] Studying on the formation mechanism and risk assessment of typical soil landslide in South Qinling Mountains can provide technical support for the prevention of geological disasters in the region. [Methods] The Shanyang School landslide in Shaanxi was selected as an example，the formation conditions and distribution characteristics were analyzed through in situ investigation, survey and laboratory test. [Results] The results show that Shanyang School landslide is in a stable state, the landslide may be revive suffered extreme climates, and resurrection probability is 7.45%.[Conclusion] Regional differences in the crustal movement are the inner dynamic factor of the landslide, and rainfall is the main induced factor of landslide. The maximum personnel risk probability is 1.70×10-3in the threats range.

Shanyang school； lanslide; formation mechanism； risk assessment

2016-07-04

2016-10-11

中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局地質(zhì)調(diào)查項(xiàng)目“陜西省重要城鎮(zhèn)地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查”(12120113008900)； 中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局地質(zhì)調(diào)查項(xiàng)目“秦嶺及寧東礦產(chǎn)資源集中開采區(qū)地質(zhì)環(huán)境調(diào)查”(12120111000150022)

高波(1981—)，男(漢族)，山西省長(zhǎng)治市人，碩士，工程師，主要從事地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查防治風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估等方面的研究。E-mail:43617102@qq.com。

10.13961/j.cnki.stbctb.20160912.001

A

1000-288X(2016)06-0097-05

P642

文獻(xiàn)參數(shù)： 高波, 張茂省, 賈俊, 等.陜西省南秦嶺典型土質(zhì)滑坡形成機(jī)制及風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)[J].水土保持通報(bào)，2016,36(6)：097-101.