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        新疆新源縣阿拉善村滑坡地質(zhì)災害特征分析

        2018-04-15 03:20:42,
        地下水 2018年2期
        關鍵詞:那拉提粉土坡腳

        ,

        (1.新疆地礦局第一水文工程地質(zhì)大隊,新疆 烏魯木齊 830091;2.新疆烏魯木齊市沙依巴克區(qū)建設局質(zhì)量安全監(jiān)督站,新疆 烏魯木齊 830000)

        阿拉善村依山而建,位于那拉提鎮(zhèn)東北約6千米處,行政隸屬于新疆伊犁州新源縣那拉提鎮(zhèn)管轄,阿拉善村北側斜坡處發(fā)育一處潛在滑坡,為堆積層(土質(zhì))滑坡,分屬黃土滑坡亞類;為中層、牽引式、人工、中型滑坡[1]。

        那拉提鎮(zhèn)為著名的國家5A級風景區(qū),為新疆重點發(fā)展的景區(qū)之一,而那拉提鎮(zhèn)阿拉善村潛在滑坡距離那拉提約6 km,且潛在滑坡坡腳沿線居住人口眾多,潛在滑坡災害嚴重威脅著坡下村民的生命財產(chǎn)安全,如果地質(zhì)災害發(fā)生,將對那拉提鎮(zhèn)產(chǎn)生眾多負面影響。因此,本文在實地勘查的基礎上,查明了滑坡災害的特征、形成原因、穩(wěn)定程度[2]。

        1 地質(zhì)環(huán)境條件

        1.1 地形地貌

        潛在滑坡位于阿吾拉勒山低侵蝕構造中低山區(qū),最高點海拔1 830 m,總體地勢北高南低,海拔高程1420-1830相對高差約500 m,山體可分為二級斜坡,第一斜坡帶山體坡度上緩下陡,上部約15°~20°,下部約25°~35°,山坡坡腳下緊鄰居民區(qū),由東向西普遍存在人工開挖坡腳形成的陡坎,高度約2~10 m不等。斜坡坡面植被發(fā)育,人類工程活動頻繁,坡頂為向南緩傾的平臺,地勢較為開闊。第二級斜坡山體坡度約35°左右,山頂呈渾圓狀,坡面植被發(fā)育。

        1.2 地層巖性

        潛在滑坡區(qū)出露的地層為石炭系及第四系。

        1.2.1 石炭系(C)

        石炭系中石炭統(tǒng)土爾拱河組(C2t):在潛在滑坡東部坡面前緣零星小面積出露,巖性主要為凝灰砂巖,棕褐色為主,局部為灰白色,巖層產(chǎn)狀190°∠35°,傾向基本與坡向相同,屬較堅硬巖層,粉砂質(zhì)結構,層狀構造,節(jié)理裂隙較發(fā)育,垂向分布厚度巨大。

        1.2.2 第四系(Q)

        (1)上更新統(tǒng)風積層(Q3eol):在潛在滑坡區(qū)大面積出露,廣泛分布于山坡坡面上,巖性為粉土,土黃色,干燥-稍濕,土層表面被植被覆蓋,根系及蟲孔發(fā)育,無膠結或微膠結,多具弱-中等濕陷性,切面有粗糙感,干土易碎,下部含水量逐漸增大,含貝殼。粉土層平均厚度在20 m左右,總體呈現(xiàn)出斜坡南北兩端厚度較小,中間厚度較大的規(guī)律。

        (2)全新統(tǒng)沖洪積層(Q4al+pl):分布于潛在滑坡區(qū)南部河谷平原,巖性上部以粉土夾卵石為主,厚度3 m左右,下部以卵石為主,厚度小于30 m,青灰色,砂粒含量約20%,卵石含量20%~30%,粒徑一般3~10 cm,最大可見15 cm,礫石含量約30%~50%,粒徑一般2~10 mm,顆粒分選性差,磨圓度較好。

        1.3 地質(zhì)構造與地震

        1.3.1 地質(zhì)構造

        潛在滑坡區(qū)在大地構造上歸屬天山-興安地槽褶皺帶中的伊犁地塊。位于西天山優(yōu)地槽褶皺帶的中部,北以新源深斷裂,南以那拉提深斷裂分別與博羅科努山復背斜和哈爾克山復背斜為界。那拉提深斷裂為巖石圈斷裂,總體走向NEE-SWW,長數(shù)百公里,為壓扭性斷裂,斷裂面南傾,傾角大于50°,該斷裂由一條主干斷裂和附近的一組平行的次級斷裂組成。伊犁地塊是由前震旦紀和晚加里東褶皺組成的基底,屬華力西期構造區(qū)。次級構造單元有喀什河、伊犁-鞏乃斯、昭蘇-特克斯沉降構造帶和伊什基里克山、阿吾拉勒山斷褶帶等。潛在滑坡區(qū)及其附近區(qū)域未見構造跡象。

        1.3.2 地震

        潛在滑坡區(qū)屬于北天山地震帶的一部分,南面緊臨南天山地震帶,根據(jù)《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》(GB18306-2015),防治區(qū)地震動峰值加速度為0.20 g,相對應的地震基本烈度為Ⅷ度。

        1.4 工程地質(zhì)條件

        依據(jù)區(qū)內(nèi)巖土體的成因類型、結構構造、物質(zhì)成分及堅硬程度,參照《巖土體工程勘察規(guī)范》(GB50021-2009)將區(qū)內(nèi)巖土體劃分為巖組和土體兩大類[3]。

        1.4.1 較堅硬中厚層狀碎屑巖組

        該類巖組主要分布于潛在滑坡區(qū)東南部有小面積露頭,巖性為棕褐色、灰白色凝灰砂巖。根據(jù)本次巖石力學測試結果,單軸抗壓強度80.2~91.2兆帕,總體工程地質(zhì)條件較好。

        1.4.2 土體

        (1)粉土單層土體:在潛在滑坡區(qū)內(nèi)廣泛分布,是組成不穩(wěn)定斜坡及潛在滑坡的主要地層,表層粉土呈黑褐色,干燥,結構松散,含較多植物根系及腐殖質(zhì),蟲孔發(fā)育;下部粉土呈土黃色-黃褐色,干燥-少時,結構稍密-中密,隨深度增大土體密實度增大,深部黃褐色土層多夾有蝸牛殼皮,且取芯斷口多含呈樹枝狀的鈣化的白色植物根系。該類型土體多具濕陷性及自重濕陷性,地基土承載力特征值120 kpa左右,工程地質(zhì)條件較差。在暴雨或地震的誘發(fā)下,易形成滑坡。

        (2)粉土、卵石雙層結構土體:主要分布在潛在滑坡區(qū)南部河谷沖洪積平原,上部粉土,松散,地基土承載力特征值120千帕左右,工程地質(zhì)條件較差;下部卵礫石,青灰色,中密-密實,粗粒間充填物主要為中粗砂,礫石多為橢圓狀-次圓狀,磨圓度較好,母巖以弱-微風化砂巖為主,地基土承載力特征值300千帕,工程地質(zhì)條件較好。

        1.5 水文地質(zhì)條件

        潛在滑坡區(qū)地下水類型為第四系松散巖類孔隙潛水,含水層為卵礫石,水位埋深較淺,單井涌水量一般大于1 000 m3/d,地下水礦化度一般小于1.0 g/L,水化學類型以HCO3·SO4-Ca型為主。該區(qū)地下水除接受大氣降水滲入補給外,還有河流地表水滲入、渠系水滲入、灌溉水滲入及地下水側向補給等,地下水由水位高的地方向水位低處徑流,徑流條件較好,地下水排泄主要以向下游側向徑流方式排泄。

        潛在滑坡區(qū)不穩(wěn)定斜坡上為厚度較大的粉土覆蓋層,粉土層為不含水層,故區(qū)內(nèi)地質(zhì)災害隱患與地下水無聯(lián)通關系。

        2 滑坡災害特征

        2.1 平面形態(tài)及規(guī)模

        潛在滑坡屬于風積粉土層滑坡,整體呈橢圓形,地形呈北高南底、西高東低,分布高程1 492~1 536 m,相對高差44 m。

        滑坡體周界北部以后緣下挫變形臺坎上部的地形平緩過度處為界,南部以斜坡坡腳人工開挖陡坎處為界,西側位于南北向發(fā)育的淺小沖溝,東側以樹枝狀沖溝為界。東西寬110 m,南北長82 m,面積為8 253 m2。坡向185°。

        潛在滑坡縱向最長約81.5 m,坡面呈凹形。前緣為人工開挖陡坎,坡度80°左右,高3.0~9.0 m;后緣發(fā)育下挫變形臺坎,高度約0.7 m。橫向最長約110 m,坡形東高西低;粉土內(nèi)部滑動,潛在滑體厚度3.7~18.1 m;總體積約120 020 m3。

        2.2 滑坡結構特征

        2.2.1 滑體特征

        潛在滑坡滑體由第四系風積粉土組成,土黃色為主,夾棕褐色,土層一般為干燥-稍濕狀,可見層狀沉積,干強度低,韌性低;下部坡腳處粉土含碎石,粒徑約2~10 mm左右,含量約15%,該層各力學參數(shù)平均值為:含水量13.53%,孔隙比0.89,液限26.45%,塑限16.62%,壓縮系數(shù)0.27,壓縮模量10.15,濕陷系數(shù)0.048,土層厚度9.0~14.0 m。

        2.2.2 滑面及滑床特征

        潛在滑坡的地層接觸面與坡面傾向一致,滑坡隱患整條斜坡粉土分布厚度較均勻為13.9~22.9 m。坡體上粉土層含水量為5.66%~23.34%整體有隨深度增加的趨。從滑坡隱患縱向主勘探線上樣品來看,樣品含水量自9.0 m增大,至17.0 m左右出現(xiàn)轉(zhuǎn)折。因此,推測滑坡的潛在滑帶應在粉土層內(nèi)部,靠近基巖接觸面一帶,埋深3.7~18.1 m左右,剪出口位于坡腳陡坎地形轉(zhuǎn)折部位,滑動方向約201°。

        潛在滑坡滑床為粉土,土黃色,局部夾棕褐色,中密,稍濕。

        2.2.3 剪出口及變形特征

        該潛在滑坡剪出口位于坡腳陡坎地形轉(zhuǎn)折部位,具有臨空面,滑動方向約201°

        潛在滑坡后緣發(fā)育有下挫臺坎,傾向與山體傾向一致,傾角約75°,東西向延伸,長約10~21 m,高0.3~0.5 m左右。下部坡腳經(jīng)人工開挖形成3.0~9.0 m高陡坎,傾角約80°左右,陡坎表部風蝕、沖刷嚴重,穩(wěn)定性較差。據(jù)現(xiàn)場調(diào)查滑坡體后緣臺坎上部的便道,原為下挫拉裂形成的裂縫,后經(jīng)人工回填壓實后形成現(xiàn)在的便道。

        2.3 滑坡災害的形成條件

        2.3.1 地形地貌

        潛在滑坡區(qū)位于中低山區(qū),地形坡度30°左右,地形地貌條件為滑坡變形提供了一定的下滑力和臨空條件,不利于坡體的穩(wěn)定,容易引發(fā)滑坡的發(fā)生。

        2.3.2 地層巖性

        潛在滑坡區(qū)覆蓋較厚層的粉土是滑坡形成與發(fā)展的物質(zhì)基礎。由于粉土層狀節(jié)理、裂縫及植物根孔、蟲孔發(fā)育,加之植物根系較發(fā)育,土體透水性較好,因此大氣降雨和春季融雪水較易下滲軟化土體,粉土抗剪強度隨著含水量的增加而降低,同時粉土多具弱-中等濕陷性及自重濕陷性,土體物理力學性質(zhì)的差異性容易產(chǎn)生拉張裂縫,大氣降水沿入滲通道軟化土體后,容易形成滑坡必要的貫通性結構面,對坡體穩(wěn)定性影響較大。

        2.3.3 氣象、水文條件

        潛在滑坡區(qū)具典型的大陸性氣候特征,每年4-6月降水頻率及降水量均增大,最大降水量可達800.7 mm,最大日降雨量41.2 mm,大氣降水入滲使坡體土層含水量增加,不僅增大了斜坡土體的重度及滲透壓力,而且還能促使滑移面形成及軟化滑動面,在多次重復剪切下使土體抗剪強度降低,當下滑力大于抗滑力時容易引發(fā)滑坡的發(fā)生。暴雨匯聚形成洪流和地表徑流后,既可侵蝕下切、割裂坡體,又可沖刷、掏蝕前緣坡腳、浸泡土體,使斜坡支撐力減小,力學強度降低,造成斜坡失穩(wěn),進而形成和發(fā)生滑坡。

        2.3.4 地震

        潛在滑坡區(qū)地震動峰值加速度值為0.20 g,地震基本烈度Ⅷ度,對區(qū)內(nèi)滑坡形成和活動有利。

        地震作用對滑坡的影響主要表現(xiàn)于兩方面:一方面是觸發(fā)效應,地殼振動形成的能量傳遞將加速滑體土勢能-動能的轉(zhuǎn)化,瞬間可導致坡體受力的失衡和抗剪強度大大降低,使斜坡穩(wěn)定性遭到突然破壞,從而加速或引發(fā)滑坡的發(fā)生;另一方面是累積效應,強烈振動將振松巖土體結構,加劇地表裂縫發(fā)育,近而使地表水易于滲入,減小巖土體抗剪強度,最終引發(fā)斜坡失穩(wěn)滑坡或加速滑坡活動。

        2.3.5 人類活動

        主要表現(xiàn)為坡腳人工切坡形成陡坎面,加之近年來人口增長和牲畜數(shù)量增大,斜坡上放牧活動規(guī)

        模增大,導致斜坡上植被遭到破壞,大氣降水容易入滲至粉土層,使本身不穩(wěn)定的坡體失穩(wěn)進而誘發(fā)滑坡災害的發(fā)生。

        2.4 滑坡穩(wěn)定性

        滑坡穩(wěn)定性定性評價采用國土資源部《縣(市)地質(zhì)災害調(diào)查與區(qū)劃基本要求實施細則》(修訂稿)中滑坡穩(wěn)定性野外判別表進行,定性評價結果為潛在滑坡體穩(wěn)定性較差。

        滑坡穩(wěn)定性定量評價根據(jù)《滑坡防治工程勘查規(guī)范》(DZ/T0218-2006),采用傳遞系數(shù)法折線型滑面穩(wěn)定系數(shù)計算公式[4],并給定相應的安全系數(shù)進行計算,潛在滑坡在天然自重工況下穩(wěn)定(剩余下滑力為0 KN/m),自重+暴雨工況下不穩(wěn)定(剩余下滑力為1 122.87KN/m),自重+地震工況則為基本穩(wěn)定(剩余下滑力為0KN/m)。

        2.5 滑坡危害

        潛在滑坡體目前未發(fā)生整體滑動。但存在多處局部土體滑移,在斜坡后緣形成下挫陡坎,通過穩(wěn)定性分析,潛在滑坡體在暴雨工況下處于不穩(wěn)定狀態(tài),一旦發(fā)生滑坡,將對阿拉善村居民16戶86人,房屋1 760 m2,牛羊等牲畜2 000余頭構成嚴重威脅,潛在經(jīng)濟損失約574萬。

        3 結語

        (1)本文基于最新實地勘查,詳細闡述了滑坡的地質(zhì)環(huán)境背景,查明了滑坡災害的特征、形成原因、穩(wěn)定程度。

        (2)潛在滑坡位于新疆新源縣那拉提鎮(zhèn)阿拉善村中低山區(qū),屬于典型大陸性氣候特征,地層巖性由為石炭系的凝灰砂巖和第四系的粉土、砂卵礫石組成,地質(zhì)構造歸屬天山-興安地槽褶皺帶中的伊犁地塊。,地震動峰值加速度0.20 g,抗震設防烈度值為Ⅷ度,滑坡區(qū)地下水類型為第四系松散巖類孔隙潛水,工程地質(zhì)巖土體分為較堅硬中厚層狀碎屑巖組和單層、雙層土體。

        (3)該滑坡為堆積層(土質(zhì))的中層、牽引式、人工、中型滑坡,滑體由風積粉土組成,滑面為在粉土層內(nèi)部,靠近基巖接觸面一帶,滑床為第四系粉土組成;剪出口位于坡腳陡坎地形轉(zhuǎn)折部位,具有臨空面,滑坡形成受地形地貌、地層巖性、大氣降水、地下水、地震級人類活動因素影響。

        (4)該滑坡定性分析穩(wěn)定性較差,定量分析在自重工況下穩(wěn)定,在自重+暴雨工況下不穩(wěn)定,在自重+地震工況下為基本穩(wěn)定。

        (5)該潛在滑坡體目前未發(fā)生整體滑動。在暴雨工況下處于不穩(wěn)定狀態(tài),一旦發(fā)生滑坡,將對阿拉善村居民16戶86人,房屋1 760 m2,牛羊等牲畜2 000余頭構成嚴重威脅,潛在經(jīng)濟損失約574萬。

        [1]王正剛,李志強,等.新疆伊犁地區(qū)新源縣地質(zhì)災害詳細調(diào)查報告[R].新疆地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測院.2011.

        [2]DZ/T0218-2006.滑坡防治工程勘查規(guī)范[R].中華人民共和國地質(zhì)礦產(chǎn)行業(yè)標準.2006.

        [3]趙明華.土力學與基礎工程[M].2版.武漢:武漢理工出版社.2000.

        [4]黎曙光.滑坡穩(wěn)定性分析[J].中國建設.2008(6).

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