張宗祥 鄭 嬌
(貴州省有色金屬和核工業(yè)地質(zhì)勘查局二總隊(duì))
貴州處于中國(guó)西南山區(qū),喀斯特地貌極為發(fā)育,高原山地居多。貴州礦產(chǎn)資源豐富,自改革開放初期,大量礦山開采,滑坡的情況屢見不鮮。雖因各種歷史遺留問(wèn)題礦山停止了開采經(jīng)營(yíng),但已形成各種崩塌、滑坡等不利地質(zhì)災(zāi)害隱患[1]。此外,當(dāng)?shù)鼐用裢苑N植為生,開山耕作較為廣泛,水土流失較為明顯[2-3]。在連續(xù)降雨、暴雨等極端惡劣天氣條件的影響下,經(jīng)常發(fā)生崩塌、滑坡,對(duì)當(dāng)?shù)鼐用竦纳?cái)產(chǎn)安全產(chǎn)生極大的威脅。而且,各級(jí)政府對(duì)人民生命高度重視,地質(zhì)災(zāi)害防治的人力、物力投入較高[4-5]。
盤州市地處貴州西南地區(qū),屬于典型的山區(qū)地貌,其礦山開采歷史悠久。地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)亦較多。本研究以盤州市淤泥鄉(xiāng)羅多村的不穩(wěn)定斜坡為研究對(duì)象,從滑坡體的基本特征著手,通過(guò)精準(zhǔn)分析滑坡體的影響因子,綜合提出該區(qū)的地質(zhì)災(zāi)害防治方案,以期為今后盤州地區(qū),乃至貴州、西南山區(qū)地質(zhì)災(zāi)害防治提供一定的參考。
羅多村位于盤州市北部淤泥鄉(xiāng),距縣城紅果約為88 km(圖1),東鄰?;?,南通羊場(chǎng),西連雞場(chǎng)坪、松河,北依普古。全鄉(xiāng)國(guó)土面積為172 km2,耕地面積為1 880.9 hm2(2.82萬(wàn)畝)。地理位置為東經(jīng)104°47′13″~104°47′31″,北緯25°57′28″~25°57′48″。
研究區(qū)屬亞熱帶氣候,冬春干燥、夏季濕潤(rùn)型氣候,長(zhǎng)冬無(wú)夏,春秋相連。年平均氣溫為12.3℃,極端最高氣溫為31.6℃,極端最低氣溫為-11.7℃。年平均降水量為1 223.6 mm,多集中于下半年。該區(qū)屬珠江水系北盤江流域,區(qū)內(nèi)主要河流有淤泥河。淤泥河由研究區(qū)西北流向南東,最終匯入北盤江。淤泥河位于災(zāi)害體前緣,調(diào)查時(shí)流量為0.5 m3/s,豐水期流量達(dá)20 m3/s,枯水期流量?jī)H為0.2 m3/s,水流量隨季節(jié)變化而變化。
研究區(qū)地勢(shì)總體屬高原中山峽谷地貌,區(qū)內(nèi)地勢(shì)北部高,南部低,受風(fēng)化作用的影響,多沿地層走向形成溝谷毗連的低凹槽地,區(qū)內(nèi)溝谷切割較深。災(zāi)害點(diǎn)所處的斜坡海拔為1 660~1 860 m,相對(duì)高差約為100 m,坡體傾向約為189°。多處民房出現(xiàn)開裂跡象,且主開裂走向基本上垂直不穩(wěn)定斜坡向,開裂寬度有逐漸加大趨勢(shì)。
研究區(qū)內(nèi)出露地層為第四系(Q),二疊系上統(tǒng)龍?zhí)督M(P3l),二疊系上統(tǒng)峨眉山玄武巖(P3β),現(xiàn)由新至老描述如下。
(1)第四系(Q)覆蓋于研究區(qū)坡麓斜坡地帶,為含碎石黏土、粉質(zhì)黏土,土體結(jié)構(gòu)松散,厚0~10 m。
(2)二疊系上統(tǒng)龍?zhí)督M(P3l)區(qū)內(nèi)的龍?zhí)睹合祵俳P秃撼练e,假整合于峨嵋山玄武巖之上。主要巖性為灰、深灰、灰綠、灰黑及灰白色黏土質(zhì)粉砂巖,粉砂質(zhì)黏土巖,鈣質(zhì)粉砂巖;次為黃灰、灰、灰綠色細(xì)粒砂巖以及薄層泥質(zhì)石灰?guī)r。該研究區(qū)只出露龍?zhí)督M底部,厚度為8~30 m。
(3)二疊系上統(tǒng)峨眉山玄武巖(P3β)主要為青灰色、紫紅色致密狀玄武巖,厚度為30~100 m,在研究區(qū)出露較少,少量分布于研究區(qū)中部溪溝中。
研究區(qū)為一單斜構(gòu)造,地層傾角為16°~33°,區(qū)內(nèi)主要為龍?zhí)督M碎屑巖,產(chǎn)狀變化較大,研究區(qū)北西測(cè)有一條大的平移斷層經(jīng)過(guò),走向?yàn)?2°。根據(jù)中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)1∶400萬(wàn)《中國(guó)地震動(dòng)反應(yīng)譜特征周期區(qū)劃圖(GB 18306—2001)》和《中國(guó)地震動(dòng)峰值加速度區(qū)劃圖(GB 18306—2001)》,測(cè)區(qū)地震動(dòng)峰值加速度值為0.05g,地震動(dòng)反應(yīng)譜特征周期為0.35 s,研究區(qū)地震基本烈度為Ⅵ度。
根據(jù)地下水的含水類型、富水性及水動(dòng)力特征,研究區(qū)地下水類型主要為基巖裂隙含水和松散巖類孔隙水?;鶐r裂隙含水賦存于龍?zhí)督M粉砂質(zhì)泥巖內(nèi),松散巖類孔隙水賦存于第四系殘坡積層孔隙。不穩(wěn)定斜坡界面為龍?zhí)督M與峨眉山玄武巖的不整合接觸面上。
該研究區(qū)工程地質(zhì)巖組按堅(jiān)硬程度及完整性劃分為3類,即硬質(zhì)巖組,軟質(zhì)巖組和松散巖組。硬質(zhì)巖組為峨眉山玄武巖(P3β)薄至中厚層致密狀玄武巖,力學(xué)強(qiáng)度高,抗風(fēng)化能力強(qiáng);軟質(zhì)巖組為二疊系上統(tǒng)龍?zhí)督M(P3l)粉砂巖,粉砂質(zhì)黏土巖夾煤層,遇水易軟化,巖體力學(xué)強(qiáng)度低,抗風(fēng)化能力弱;松散巖組為第四系(Q)坡殘積層、耕植土、黏土、礫巖、砂卵石等組成,結(jié)構(gòu)松散,壓縮性高,力學(xué)強(qiáng)度低。研究區(qū)內(nèi)軟質(zhì)巖組和松散巖組分布廣泛,因此,區(qū)內(nèi)工程地質(zhì)條件較差。
區(qū)內(nèi)對(duì)環(huán)境影響較大的人類工程活動(dòng)主要有開墾種地,交通建設(shè)切坡,建房切坡等。修筑公路、切坡建房等造成的高陡邊坡一般具有高臨空面,成為不穩(wěn)定斜坡,在雨水和其它因素的誘發(fā)下極易產(chǎn)生崩塌。
根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)勘察,區(qū)內(nèi)不穩(wěn)定斜坡包含2處,處于一片相連的陡坡體上(圖1)。
滑坡體1位于研究區(qū)西側(cè),居民主要集中在半坡上,建筑集中點(diǎn)高程為1 755 m,坡腳高程為1 675 m,高差為80 m,坡角約為35°,該處居民房屋開裂嚴(yán)重的地方為東側(cè)靠近溪溝旁,溝底處出露峨眉山玄武巖,玄武巖與龍?zhí)督M底部的假整合接觸面即為整個(gè)滑坡體的滑坡面,且溪溝內(nèi)常年有溪水流淌,對(duì)滑坡面起到一定侵蝕作用,所以溪溝兩側(cè)的建筑房屋開裂情況較嚴(yán)重?;w物質(zhì)中,第四系殘坡積層分布均勻,粉質(zhì)黏土細(xì)膩、軟,透水性好,抗剪強(qiáng)度低,厚為5~8 m,龍?zhí)督M泥質(zhì)粉砂巖、黏土巖為軟質(zhì)巖層組,抗剪強(qiáng)度低,透水性強(qiáng),巖層受重力牽引易變形,該處只出露龍?zhí)督M底部,厚度為8~25 m。滑體厚度為5~33 m,平均厚度約為19 m,該滑坡體為順層滑坡,主滑方向?yàn)?89°。
根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查,滑坡體2位于研究區(qū)東側(cè),該滑坡體居民建筑主要集中在溪溝東側(cè),且該滑坡體上建有魯那小學(xué),據(jù)了解,該學(xué)校建于2006年,目前在校師生有200多人。學(xué)校于2011年出現(xiàn)房屋及操場(chǎng)開裂情況,且開裂情況有逐漸加大趨勢(shì)。該處建筑集中點(diǎn)高程為1 753 m,處于半坡上,坡腳高程為1 660 m,高程為93 m,坡角約為30°。溪溝側(cè)建筑較多,當(dāng)?shù)鼐用裨诮皵U(kuò)建民房逐漸增多,加大了該滑坡體的重力牽引,有可能超過(guò)滑坡體的重力承受界限,且溪溝及地表滲透水不斷侵蝕滑坡面,即峨眉山玄武巖與龍?zhí)督M底部的假整合接觸面。滑床為峨眉山致密狀玄武巖,該滑坡體滑向?yàn)?02°,巖層產(chǎn)狀為168°∠25°,巖層傾向與滑向基本一致,為順層滑坡。
不穩(wěn)定斜坡成因主要包括以下幾個(gè)方面。
(1)巖土特征條件。該不穩(wěn)定斜坡體表層第四系殘坡積層分布范圍廣,相對(duì)較厚,土體結(jié)構(gòu)較松散。二疊系龍?zhí)督M強(qiáng)風(fēng)化泥巖、砂巖風(fēng)化破碎,地表水易于穿透第四系松散巖層組及二疊系龍?zhí)督M軟質(zhì)巖層組入滲至玄武巖與龍?zhí)督M底部的界面,并沿該界面流向低洼處排泄,軟化該界面的土體,使之抗剪強(qiáng)度降低。推測(cè)滑移面抗剪強(qiáng)度弱,促使上部巖體下錯(cuò)、滑動(dòng)。這種巖土結(jié)構(gòu)特征條件下,較易發(fā)生不穩(wěn)定斜坡地質(zhì)災(zāi)害。
(2)地形、地貌。不穩(wěn)定斜坡處于局部的凸地形內(nèi),坡體兩側(cè)為沖溝,具備三面臨空的變形條件。不穩(wěn)定斜坡所在的坡體剖面呈現(xiàn)后緣稍緩、前緣較陡的地形條件。不穩(wěn)定斜坡后緣高程為1 860 m,前緣高程為1 660 m,相對(duì)高差為200 m。坡體前緣左右兩側(cè)均為沖溝,最終匯入前緣淤泥河內(nèi)。坡體整體坡度為25°~33°,分布有多級(jí)階梯狀旱地。這些陡坎的存在,為不穩(wěn)定斜坡的滑動(dòng)破壞提供了良好的剪出口。這些因素為不穩(wěn)定斜坡的形成提供了有利的地形、地貌條件。
(3)水文地質(zhì)條件?;w物質(zhì)以第四系松散巖土體及二疊系龍?zhí)督M泥質(zhì)黏土巖為主,該層松散、空隙與裂隙較多,地表水易于下滲,大氣降雨降落到坡面以后,由表層流逐漸轉(zhuǎn)入下滲,并在基覆界面處富集。坡體內(nèi)黏性土較密實(shí)部分仍可貯存一定流水,形成一定的靜水壓力及浮托力,軟化巖土體。該不穩(wěn)定斜坡中,滑帶位于二疊系龍?zhí)督M黏土層與二疊系峨眉山玄武巖接觸處,致密狀玄武巖滲透性較差,作為相對(duì)隔水層,地表水下滲后,在該接觸部位更易形成滑帶。特別是在降雨強(qiáng)度大的時(shí)候,滑帶部位的物質(zhì)力學(xué)強(qiáng)度降低,導(dǎo)致滑體與下部滑床產(chǎn)生相對(duì)滑移、錯(cuò)動(dòng)。
(4)人類工程活動(dòng)。該不穩(wěn)定斜坡體前緣人類工程活動(dòng)強(qiáng)烈,主要的工程活動(dòng)為坡體前緣村民建房切坡。不穩(wěn)定斜坡后緣較為寬緩,為村民的生活提供了良好的居住條件,因此不穩(wěn)定斜坡體后緣的村民較多。由于人口的增長(zhǎng)和近幾年村民生活條件的改善,許多村民開始修建、翻新自己的住房,加大了對(duì)坡體前緣的切坡力度,且不穩(wěn)定斜坡前緣有縣道陽(yáng)柏公路經(jīng)過(guò),公路對(duì)不穩(wěn)定斜坡體造成更大的剪出口。同時(shí)來(lái)往的車輛對(duì)不穩(wěn)定斜坡體產(chǎn)生一定的共振效果,加劇了不穩(wěn)定斜坡體的滑移,大大降低了坡體的穩(wěn)定性。
上述條件中,引發(fā)不穩(wěn)定斜坡的主導(dǎo)因素為不穩(wěn)定斜坡體的物質(zhì)組成和地形條件,而強(qiáng)降雨和人類工程活動(dòng)則是不穩(wěn)定斜坡的激發(fā)因素。
為切實(shí)保障當(dāng)?shù)鼐用竦纳?cái)產(chǎn)安全,通常的地質(zhì)災(zāi)害防治辦法中,主要采取搬遷措施。本研究結(jié)合羅多村具體條件,提出以下2種方案。
對(duì)淤泥鄉(xiāng)羅多村不穩(wěn)定斜坡受威脅的205戶共計(jì)1 004人實(shí)施整體搬遷,對(duì)魯那小學(xué)實(shí)施搬遷。搬遷方案中,就近選址,對(duì)擬搬遷場(chǎng)地進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)估。將群眾搬離地質(zhì)災(zāi)害影響范圍,最大限度避免因地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生造成人民生命財(cái)產(chǎn)安全的巨大損失。搬遷費(fèi)包括征地等費(fèi)用約5 000萬(wàn)元。
根據(jù)滑坡形成機(jī)制、成因分析和目前穩(wěn)定性狀況,結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)施工條件,并對(duì)該不穩(wěn)定斜坡防治項(xiàng)目進(jìn)行優(yōu)化,采取“局部搬遷+工程治理”的方案,采取的工程措施有沖溝整治+截排水溝+學(xué)校圍墻拆除重建+操場(chǎng)拆除重建。
(1)對(duì)于不穩(wěn)定斜坡,由于其主要為填土,局部房屋開裂變形強(qiáng)烈,受損房屋已達(dá)危房,不宜繼續(xù)居住,建議對(duì)此部分進(jìn)行搬遷,易地安置。
(2)斜坡中部沖溝兩側(cè)受水流沖刷作用較明顯,對(duì)其兩側(cè)穩(wěn)定性有一定影響,建議對(duì)沖溝經(jīng)過(guò)居民區(qū)段進(jìn)行整治。
(3)對(duì)于斜坡上的其他未發(fā)生明顯變形的居民區(qū),為防止地表水對(duì)建筑基礎(chǔ)的浸泡侵蝕,保障人民的生命財(cái)產(chǎn)安全,建議在居民區(qū)修筑截排水溝。
(4)對(duì)于魯那小學(xué),其主體建筑未發(fā)現(xiàn)變形跡象,不影響正常教學(xué)使用,但操場(chǎng)地面及圍墻開裂變形對(duì)在校內(nèi)工作學(xué)習(xí)的教職工存在較大安全隱患,建議對(duì)操場(chǎng)及圍墻拆除重建。
(1)技術(shù)可靠性。2種方案從技術(shù)上均可滿足要求,方案1搬遷方案理論上最為簡(jiǎn)單;方案2技術(shù)也可行,施工難度小。
(2)經(jīng)濟(jì)合理性。2種方案中,方案2所需治理費(fèi)用較低,方案1而所需經(jīng)費(fèi)較高,從經(jīng)濟(jì)合理性方案2合理。
(3)施工可行性。2種方案中,方案1實(shí)際執(zhí)行較為困難。首先面臨學(xué)校選址難的問(wèn)題,還要考慮通水、通電、通路,成本比較高,實(shí)際搬遷比較困難。方案2施工較為簡(jiǎn)單。
(4)環(huán)境協(xié)調(diào)性。2種方案中,方案1為搬遷,對(duì)環(huán)境協(xié)調(diào)性影響最小。方案2對(duì)環(huán)境影響較小,僅小部分進(jìn)行施工,沒有破壞植被。
因此,2種方案通過(guò)技術(shù)可行性、經(jīng)濟(jì)合理性、施工可行性、環(huán)境協(xié)調(diào)性4個(gè)方面綜合考慮,推薦方案2:搬遷+治理。
結(jié)合具體實(shí)際,查明滑坡體上房屋變形真正形成原因,通過(guò)綜合研判,對(duì)隱患范圍進(jìn)行了重新圈定,縮小了災(zāi)害范圍及威脅對(duì)象范圍,災(zāi)害等級(jí)由特大型降低為中型地質(zhì)災(zāi)害。設(shè)計(jì)中取消了可研設(shè)計(jì)的抗滑樁工程,以地表排水工程為主,結(jié)合局部搬遷優(yōu)化了治理方案,極大減少項(xiàng)目投入,具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和生態(tài)效益。