安海堂，葛俊俊，劉平

(1.中國(guó)市政工程中南設(shè)計(jì)研究總院有限公司，武漢　430014；2.新疆地質(zhì)工程勘察院，烏魯木齊　830091)

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新疆伊犁某移民新區(qū)黃土滑坡成因分析及防治對(duì)策

安海堂1，葛俊俊2，劉平2

(1.中國(guó)市政工程中南設(shè)計(jì)研究總院有限公司，武漢430014；2.新疆地質(zhì)工程勘察院，烏魯木齊830091)

移民新區(qū)東坡滑坡發(fā)育于小吉爾格朗河?xùn)|岸二級(jí)殘留階地，坡面中部，坡體平均坡度35°，均為小型土質(zhì)滑坡。因滑坡剪出口位置較高，滑動(dòng)后，多為快速滑動(dòng)，極易成災(zāi)，對(duì)沙尕村移民新區(qū)構(gòu)成較大威脅。通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，滑坡主要受地形地貌、地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造等原生地質(zhì)條件控制，受大氣降水、地下水、地震、人類工程活動(dòng)等外界條件影響，其中大氣降水和地下水為滑坡成因的主要影響因素。結(jié)合滑坡成因及影響因素，提出抗滑樁板墻和擋土墻相結(jié)合并輔以排水措施的防治方案，對(duì)該地區(qū)的滑坡防治具有較好的指導(dǎo)意義。

新疆鞏留縣;土質(zhì)滑坡;抗滑樁板墻;防治對(duì)策

1　引言

移民新區(qū)東坡滑坡[3]位于伊犁哈薩克自治州鞏留縣東南約50 km處吉爾格郎鄉(xiāng)沙尕村東坡，2006～2009年，沙尕村東坡多次發(fā)生淺層小型滑坡和坡面泥石流，坡面土體局部破壞嚴(yán)重，但未直接危害村民的生命財(cái)產(chǎn)。2010年春，東部坡體上發(fā)育有大量裂縫，且坡體坡度較大，約35°～40°，在各種自然因素和人為因素影響下，有可能產(chǎn)生新的滑坡，并直接威脅到沙尕村居民生命財(cái)產(chǎn)安全。

2　滑坡發(fā)育地質(zhì)背景

滑坡區(qū)及附近出露地層主要為新生界新第三系(N)和第四系(Q)。第三系(N)僅在滑坡后緣陡坎處和局部地段有零星出露。主要巖性為泥巖、泥質(zhì)砂巖夾礫巖。巖層產(chǎn)狀為60°∠13°。第四系按照成因類型分為：第四系上更新統(tǒng)風(fēng)積層(Q3eol)，覆蓋于小吉爾尕郎河?xùn)|側(cè)冰水臺(tái)地上，主要巖性為黃土；第四系上更新統(tǒng)-全新統(tǒng)沖洪積層(Q3-4apl)，呈條帶狀分布于小吉爾尕郎河現(xiàn)代河床及兩岸低階地上；第四系全新統(tǒng)沖洪積層(Q4apl)主要分布于小吉爾格朗河現(xiàn)代河床及漫灘?；录傲芽p主要分布在殘留階段地段。地層以粉土及粉土夾卵礫石為主(圖1)。

圖1　滑坡發(fā)育地段典型地質(zhì)剖面圖

3　滑坡特征、成因及影響因素

3.1滑坡發(fā)育特征

研究區(qū)內(nèi)滑坡均為小型土質(zhì)滑坡，滑坡體積225～70 000 m3不等，均分布于坡面中部殘留階地段，滑體土主要為粉土及粉土夾卵礫石，局部含漂石。滑體厚度3～10 m不等，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際發(fā)生滑坡分析，滑坡體較薄者規(guī)模較小，厚度大者多切割至第三系泥巖及砂礫巖，且泉水出露。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)勘查，研究區(qū)內(nèi)坡面存在多處裂縫，根據(jù)裂縫發(fā)育情況圈定兩處潛在滑坡，潛在滑坡HP1、HP2體積約為60 000～70 000 m3，為小型滑坡。后緣裂隙呈南北向延伸，長(zhǎng)約60～70 m，張開(kāi)寬度15～20 cm?；峦馏w為粉土夾礫石，厚3～4 m，局部較厚地段位于坡面凹陷部位，最大厚度約7 m，滑床為第三系泥巖、泥質(zhì)砂巖夾礫巖，坡向近270°，坡面坡度平均約35°～40°，坡面較陡。潛在滑坡在既有小型滑坡的基礎(chǔ)上范圍逐漸擴(kuò)大，隨著小滑坡的失穩(wěn)，較大型的滑坡隨之出現(xiàn)。

研究區(qū)內(nèi)滑坡大多因剪出口位置較高，滑動(dòng)后，常形成長(zhǎng)舌狀，部分以坡面泥石流的形態(tài)傾斜而下，散落于剪出口一下坡面，滑動(dòng)特征明顯，多為快速滑動(dòng)，極易成災(zāi)；區(qū)內(nèi)多處較高位置小型滑坡均僅殘存滑床及滑坡后壁，滑體散落于剪出口下部坡面。

3.2滑坡成因分析

(1) 地質(zhì)條件

研究區(qū)所處的昭蘇山間受新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)影響，斷裂、洼地、隆起發(fā)育。在新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)中，第三系地層被抬升，且表面多被第四系覆蓋。由于受到小吉爾尕郎河等河流侵蝕切割、堆積，在河流兩岸形成河流階地，部分階地受流水的進(jìn)一步改造，僅在局部地段有所殘留?；掳l(fā)育東部坡面即為小吉爾尕郎河的二級(jí)殘留階地。殘留階地地層主要為第四系粉土及粉土夾卵礫石，結(jié)構(gòu)較為松散，重度較黃土大，遇水力學(xué)性質(zhì)會(huì)急劇下降，工程地質(zhì)條件差，滑坡所處地段的原生地質(zhì)條件為其形成滑坡奠定了基礎(chǔ)。

(2) 力學(xué)條件

研究區(qū)位于小吉爾尕郎河中下游，河流東岸，東側(cè)坡面高程1 200～1 440 m，最大高差240 m，平均高差約200 m。最大坡度約40°，坡面平均坡度約35°，滑坡發(fā)育位置多位于半坡，距沙尕村村址高差近100 m左右，較大的高差及較陡的坡度，為滑坡形成創(chuàng)造了力學(xué)條件。

(3) 地下水影響

研究區(qū)地層主要結(jié)構(gòu)為下為第三系泥巖、礫巖，上為風(fēng)積黃土，中間夾有砂礫石層。黃土層底部與卵礫石層頂部存在一層不連續(xù)膠結(jié)，透水性較差；中間夾卵石層透水性較好，下部第三系泥巖為相對(duì)不透水的隔水巖層，局部礫巖含碎屑巖類裂隙孔隙水。

上部黃土以粉粒為主，結(jié)構(gòu)疏松，透水性較好，地表水下滲后便聚集在隔水層頂面，從而形成帶狀分布的孔隙潛水含水層，受大氣降水及積雪融水補(bǔ)給，部分滲入卵礫石層；卵礫石含水層及礫巖含水層受中高山區(qū)積雪融水補(bǔ)給，水量穩(wěn)定。地下水滲出點(diǎn)主要分布在卵礫石層與黃土層分界面及卵礫石層與基巖分界面。兩條地下水滲出帶在地下水作用下，隔水頂面附近的土體強(qiáng)度降低，形成軟弱結(jié)構(gòu)面，使上部土體在自重作用下沿此面滑動(dòng)，從而導(dǎo)致滑坡的發(fā)生。地下水是該地區(qū)形成滑坡的主要誘發(fā)因素。

3.3滑坡發(fā)育影響因素

3.3.1主導(dǎo)因素

(1) 地形坡度

地形坡度不僅影響斜坡內(nèi)的應(yīng)力分布，而且對(duì)斜坡表面地表水徑流、斜坡體內(nèi)地下水的補(bǔ)給與排泄、斜坡上松散物堆積厚度、植被發(fā)育等起著決定性控制作用，從而控制著斜坡的穩(wěn)定性。研究區(qū)平均高差約200 m。最大坡度約40°，平均坡度約35°。坡面坡度較陡，自然坡體向下的下滑力分力較大，為滑坡發(fā)育創(chuàng)造了動(dòng)力條件。

(2) 地層巖性

地層巖性控制了區(qū)內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)育和分布。研究區(qū)地層特征為：上部厚層黃土層蓋帽，近水平覆蓋于薄層冰積礫石及第三系基巖上，為整合接觸；下部為小吉爾格朗河殘留階地，殘留地層巖性為粉土夾礫石、漂石，局部為卵石、漂石，角度不整合覆蓋于第三系基巖坡面上，厚度為0.5～4.2 m不等，表層1～2 m粉土含量較大，向下逐漸礫石、漂石、粗砂含量增加；向下過(guò)渡為滑坡堆積層及河流一級(jí)階地，地勢(shì)變緩。坡面裂縫主要發(fā)育于殘留階地粉土及粉土夾礫石層內(nèi)，在季節(jié)性降水和積雪融化時(shí)，地表水通過(guò)落水洞及坡面下滲，粉土夾礫石與基巖接觸面坡度35°左右，坡面較陡，在降水及地形坡度的綜合影響下，易于形成坡面滑坡。

(3) 地質(zhì)構(gòu)造

地質(zhì)構(gòu)造是地殼演化過(guò)程中的產(chǎn)物，不同構(gòu)造單元，對(duì)滑坡的影響突出表現(xiàn)在：中低山區(qū)抬升作用較弱，局部地帶斷裂構(gòu)造較為發(fā)育，侵蝕切割作用較弱，利于風(fēng)積黃土沉積，災(zāi)害以滑坡最多，研究區(qū)的第三系地層被抬升，地表第四系受到小吉爾尕郎河等河流侵蝕切割、堆積，在河流兩岸形成河流階地，局部殘留階地及切割黃土坡體極易形成滑坡。

3.3.2誘發(fā)因素

(1) 大氣降水

研究區(qū)內(nèi)大氣降水主要為降雨和降雪，尤其以降雪豐富，山體坡面積雪深度在80 cm左右。根據(jù)勘察發(fā)現(xiàn)，區(qū)內(nèi)滑坡發(fā)生主要原因?yàn)辄S土、粉土夾卵礫石在積雪融水和降雨的影響下發(fā)生。根據(jù)試驗(yàn)室對(duì)黃土原狀樣進(jìn)行的抗剪強(qiáng)度測(cè)試，黃土在天然狀態(tài)下抗剪強(qiáng)度較高，但在含水量增加的情況下，力學(xué)性質(zhì)大幅度降低，粘聚力和內(nèi)摩擦角在飽和度達(dá)到70%～80%的情況下即可降低到原狀含水量的40%左右，飽和度達(dá)到100%時(shí)黃土的力學(xué)性質(zhì)幾乎喪失。另外，研究區(qū)東北側(cè)坡頂存在兩處較大落水洞，大氣降水、融雪水匯集在落水洞處，為滑坡的發(fā)育創(chuàng)造了有利條件。通過(guò)黃土臺(tái)地表層滲水試驗(yàn)及黃土原狀土樣滲透性測(cè)試對(duì)比分析發(fā)現(xiàn)，原狀黃土滲透系數(shù)數(shù)量級(jí)為10～4，而地表黃土植被、孔洞等發(fā)育，其滲透系數(shù)數(shù)量級(jí)為10～3。地表滲透系數(shù)的增大，為地表水下滲創(chuàng)造了有利條件，尤其在融雪季節(jié)，大部分地表水滲透至地下，對(duì)黃土浸泡，造成其力學(xué)強(qiáng)度的降低，形成滑坡。

(2) 地下水

研究區(qū)地層在地下水作用下，滑坡發(fā)育坡面地下水出露點(diǎn)呈線狀濕地或泉水分布，隨著地下水滲出的增多，坡面土體得到長(zhǎng)時(shí)間浸泡，強(qiáng)度顯著降低，為滑坡形成創(chuàng)造力學(xué)條件。

(3) 地震

地震是地質(zhì)災(zāi)害的誘發(fā)因子之一，對(duì)滑坡的誘發(fā)作用表現(xiàn)為兩個(gè)方面：一是觸發(fā)效應(yīng)，地震作用使接近臨界穩(wěn)定狀態(tài)的斜坡瞬間失穩(wěn)發(fā)生滑動(dòng)(被稱為同發(fā)型滑坡)；二是累積效應(yīng)，地震作用使斜坡巖土結(jié)構(gòu)松動(dòng)，坡肩易出現(xiàn)裂縫，為降水入滲創(chuàng)造條件，促使斜坡失穩(wěn)破壞(被稱為后發(fā)型滑坡)[5]。研究區(qū)地震動(dòng)峰值加速度0.20 g，基本烈度為Ⅷ度，根據(jù)《新疆維吾爾自治區(qū)鞏留縣地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)估報(bào)告》統(tǒng)計(jì)，鞏留縣在Ⅷ度區(qū)發(fā)生崩塌、滑坡個(gè)數(shù)占災(zāi)害總數(shù)的84%，說(shuō)明地震活動(dòng)與重力崩滑作用在空間上密切相關(guān)，是滑坡發(fā)生的重要誘發(fā)因素。

(4) 人類工程活動(dòng)

研究區(qū)位于山區(qū)，耕地較少，為了最大限度地獲取耕地，吉爾尕郎谷地、吉爾尕郎谷地二級(jí)階地上的耕地有些地帶已擴(kuò)展至階地前緣。另外，近年來(lái)因草場(chǎng)載畜量過(guò)大，草場(chǎng)退化較嚴(yán)重，造成水土流失。這些均為滑坡的發(fā)生創(chuàng)造了條件。

4　防治對(duì)策探討

4.1防治思路

通過(guò)勘查發(fā)現(xiàn)，勘查區(qū)內(nèi)滑坡主要為在降雨或融雪季節(jié)土體含水量增加，導(dǎo)致力學(xué)性質(zhì)降低，滑坡多先發(fā)生于中下部粉土夾礫石覆蓋層，然后再拉張上部坡面，形成裂隙，導(dǎo)致黃土坡面形成滑坡。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，該地區(qū)滑坡防治宜采取支擋結(jié)構(gòu)抗滑樁加擋土板和擋土墻并配合排水措施等，滑坡位置較高的地段采取樁板墻，較低位置采取擋土墻，坡面及樁前、墻前均采取排水措施。

4.2防治方案

(1) 樁板墻

抗滑樁板墻部位基巖埋深為0.2～3 m不等，局部地段基巖埋深稍深。設(shè)計(jì)抗滑樁樁長(zhǎng)8 m，考慮該坡面較陡，因此將嵌固端深入基巖4 m，懸臂端設(shè)計(jì)4 m，充分保證抗滑樁的抗傾覆穩(wěn)定性?？够瑯对O(shè)計(jì)斷面為1 m×1 m的方樁。 抗滑樁中心間距設(shè)計(jì)為5 m，樁間為現(xiàn)澆擋土板，板中下部設(shè)計(jì)3排排水孔，保證墻后地下水的順暢排出。為防止冬季坡面排水結(jié)冰堵塞排水孔，專門在板件底部留30 cm寬的排水縫，保證冬季低溫期的排水通暢。墻后回填砂礫濾料[4](圖2、圖3)。

圖2　抗滑樁板墻斷面圖

圖3抗滑樁板墻立面圖

(2) 擋土墻

擋土墻設(shè)計(jì)采用漿砌卵石重力式擋土墻，梯形斷面，使用M10砂漿MU30卵石砌筑，背墻采用直墻，胸墻采用斜墻，坡度1∶0.4(約為68°)。基底設(shè)計(jì)為1∶0.2(約為11°)的反坡形式。擋土墻地面以上設(shè)置第一排排水管，橫向每隔3 m設(shè)置1個(gè)排水管，縱向設(shè)置3～4排，排間距0.4 m，排水管呈“品”字形分布，傾角為5°，采用φ0.20 m的PVC管，墻后填充0.4 m、高1.45 m的反濾層。

(3) 其他防治手段

配合樁板墻及擋土墻，在樁板墻及擋土墻墻前設(shè)置排水溝，對(duì)地下水及地表水進(jìn)行排導(dǎo)，對(duì)坡面裂縫進(jìn)行粘土填充封閉，對(duì)坡面存在的落水洞進(jìn)行回填處理。

5　結(jié)論

(1) 研究區(qū)內(nèi)滑坡均為小型土質(zhì)滑坡，均分布于坡面中部殘留階地段，滑體土主要為粉土及粉土夾卵礫石，局部含漂石。因剪出口位置較高，滑動(dòng)特征明顯，多為快速滑動(dòng)，極易成災(zāi)。

(2) 地質(zhì)條件、力學(xué)條件及地下水為滑坡形成的主要因素，其中地質(zhì)條件中地層巖性及構(gòu)造是滑坡形成的內(nèi)因，地下水為滑坡形成的重要誘發(fā)因素。

(3) 滑坡的形成與發(fā)展，受地形地貌、地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、大氣降水、地下水、地震、人類工程活動(dòng)等多種因素影響，深入研究滑坡形成的影響因素，對(duì)開(kāi)展滑坡防治具有很好的指導(dǎo)意義。

(4) 對(duì)沙尕村東坡滑坡，采取樁板墻、擋土墻結(jié)合排水的措施，從改善其力學(xué)條件、減少誘發(fā)因素方面進(jìn)行處理，可以從根本上消除滑坡的危害。

(5) 滑坡形成及發(fā)展的內(nèi)部因素相互制約、相互影響，尤其地表水、地下水及其與黃土、粉土夾卵礫石的相互作用應(yīng)進(jìn)行深入研究，對(duì)該地區(qū)滑坡發(fā)育分析具有指導(dǎo)意義。

[1]張鴻義，黃洪標(biāo),閆中學(xué).新疆新源山區(qū)黃土滑坡形成條件與防治措施[J].新疆地質(zhì)，2004，22(3)：233-237.

[2]徐張建，林在貫，張茂省.中國(guó)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.

[3]新疆地質(zhì)工程勘察院.新疆鞏留縣吉爾格郎鄉(xiāng)沙尕村移民新區(qū)東坡滑坡泥石流災(zāi)害專項(xiàng)勘查報(bào)告[R].2010.

[4]新疆地質(zhì)工程勘察院.新疆鞏留縣吉爾格郎鄉(xiāng)沙尕村移民新區(qū)東坡滑坡泥石流災(zāi)害防治工程設(shè)計(jì)[R].2011.

[5]新疆地質(zhì)工程勘察院.新疆維吾爾自治區(qū)鞏留縣地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)估報(bào)告[R].2006.

THE CAUSES AND PREVENTION COUNTERMEASURE OF LOESS LANDSLIDE IN YILI OF XINJIANG PROVINCE

AN Hai-tang1, GE Jun-jun2,LIU Ping2

(1.Central and Southern China Municipal Engineering Design & Research Institute Co,Ltd ,Wuhan430014,China; 2.Xinjiang Geological Engineering Investigation Institute,Urumqi830091,China)

The landslide of the new immigration in the mid slope of Jier Gelang River are small-scale soil landslide，the slope gradient is 35 °.Due to higher export landslide cut position, the landslide is a greater threat of saga village。 The research shows that landslides mainly due to topography, lithology, geological structure of native geological conditions controlled by atmospheric precipitation, groundwater, earthquakes, human activity and other external conditions, including precipitation and groundwater as the main factors Landslide Causes .Landslide Causes and Effects of combination of factors put forward anti-slide Piles and retaining walls combining prevention programs and supplemented by drainage measures, with good guidance for the landslide control area.

Xinjiang Gongliu; Soil Landslide; anti-slide Piles and retaining walls; Control Measures

1006-4362(2016)03-0013-04

2016-03-12改回日期：2016-04-18

P642.22

A

安海堂(1981-)，男，河北唐山人，高級(jí)工程師，2007年畢業(yè)于中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)工程學(xué)院地質(zhì)工程專業(yè)，獲碩士學(xué)位，從事巖土工程勘察設(shè)計(jì)、工程巖土體穩(wěn)定性評(píng)價(jià)及地質(zhì)災(zāi)害預(yù)測(cè)與防治工作。E-mail:anhaitang@qq.com