孫志勇

(青海煤炭地質(zhì)局，西寧 810001)

0 引言

滑坡是中國(guó)常見的地質(zhì)災(zāi)害之一，會(huì)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，嚴(yán)重威脅區(qū)內(nèi)群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全[1]。對(duì)滑坡形成的地質(zhì)條件和外因進(jìn)行分析，有利于評(píng)價(jià)滑坡的穩(wěn)定性，進(jìn)而為滑坡災(zāi)害的預(yù)警提供重要的參考依據(jù)，因此，針對(duì)性地開展高寒地區(qū)滑坡災(zāi)害分析及預(yù)警研究具有重要意義[2]。監(jiān)測(cè)預(yù)警作為地質(zhì)災(zāi)害綜合防治體系建設(shè)的重要組成部分，是減少地質(zhì)災(zāi)害造成人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失的重要手段，為適應(yīng)高原復(fù)雜的地質(zhì)環(huán)境條件下滑坡災(zāi)害的預(yù)防工作，開展成因地質(zhì)分析、巖石力學(xué)性能分析、穩(wěn)定性分析與滑坡預(yù)警相關(guān)性研究逐步受到重視[3]。對(duì)于受高原氣候、地質(zhì)運(yùn)動(dòng)和降雨等多因素影響的滑坡物理機(jī)制更缺乏研究，受凍融循環(huán)和降雨雙重作用的滑坡破壞機(jī)理更無(wú)統(tǒng)一標(biāo)尺。這使得結(jié)合巖土力學(xué)分析、降雨滲透分析、凍融影響分析監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和預(yù)警指標(biāo)來(lái)開展高寒山區(qū)滑坡的穩(wěn)定性評(píng)價(jià)更有意義。本文圍繞囊謙縣吉曲鄉(xiāng)白瑪俄林寺滑坡地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)的變形地質(zhì)特征及預(yù)警進(jìn)行分析，以提升高寒地區(qū)滑坡災(zāi)害的預(yù)警能力，降低因?yàn)?zāi)傷亡和經(jīng)濟(jì)損失。

1 地質(zhì)環(huán)境特征

1.1 環(huán)境特征

滑坡位于囊謙縣吉曲鄉(xiāng)山嶸村北側(cè)斜坡體上，屬大陸性高原氣候，具有日溫差大、日照時(shí)間長(zhǎng)、干寒多風(fēng)、蒸發(fā)量大、凍融循環(huán)等特點(diǎn)。地處侵蝕構(gòu)造低高山中前緣地帶，坡度一般為 25°～35°，相對(duì)高差達(dá) 90 m。近年平均降水量652.7 mm，且隨海拔升高呈增長(zhǎng)趨勢(shì)，降水主要集中在 6月—9月，占全年降水量的 70%左右。地區(qū)最大年降水量715.43 mm，最大 1 h降雨量 30.4 mm，極端最高氣溫28.1 ℃，極端最低氣溫-24.1 ℃。

1.2 地形地貌

災(zāi)害區(qū)地處巴果尕溝谷區(qū)(圖1)，總體地勢(shì)呈西南高、東北低形態(tài)，最高點(diǎn)位于研究區(qū)西南側(cè)泥石流溝腦地帶，海拔 4 820 m，最低點(diǎn)位于弄果浪河谷，海拔3 820 m，地形起伏較大，且具侵蝕剝蝕丘陵地貌。山高谷深，地形陡峻，山頂尖銳，山脊線呈鋸齒狀，基巖出露，受長(zhǎng)期風(fēng)化作用，巖體破碎，節(jié)理裂隙發(fā)育，出露地層為侏羅系砂巖、古近系砂巖、泥巖。海拔4 300 m以上的高山帶，寒凍風(fēng)化強(qiáng)烈，山坡較陡，分布有連續(xù)的片狀多年凍土，沖溝較發(fā)育。坡面植被較發(fā)育，植被覆蓋率達(dá)65%。

1.3 地層巖性

研究區(qū)地層主要為前第四紀(jì)侏羅系(J)、古近系(E)和第四紀(jì)全新統(tǒng)(Q)。侏羅系巖性為黃褐色礫巖、灰紫色礫巖、中細(xì)粒石英砂巖、石英粉砂巖、紫紅色泥巖、灰白色石膏巖；古近系巖性為磚紅色礫巖、砂巖、泥巖互層；全新統(tǒng)沖洪積砂卵礫石，呈灰黃色—淺黃色，分選性差，磨圓度較好，呈渾圓狀，顆粒粒徑一般為2～20 cm。

1.4 水文地質(zhì)條件

高寒山區(qū)，地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生往往呈一定的空間分布規(guī)律，其與水文地質(zhì)特征有明顯的空間相關(guān)性。研究區(qū)地下水類型可劃分為基巖裂隙水、碎屑巖類孔隙裂隙水、凍結(jié)層水及第四系松散巖類孔隙水。含水層巖性為古近系砂巖、泥巖，主要接受大氣降水補(bǔ)給，坡面拉張裂縫、剪切裂縫、地勢(shì)低洼處及坡體前緣有地下水滲出現(xiàn)象。第四系松散巖類孔隙水，主要受河水側(cè)向滲漏補(bǔ)給以及大氣降水的入滲補(bǔ)給。

圖1 滑坡地貌特征

研究區(qū)西南側(cè)基巖山區(qū)海拔高，地形坡降大，大氣降水的入滲補(bǔ)給后，轉(zhuǎn)化為地下水，沿基巖裂隙順坡降運(yùn)移、徑流，一部分以泉水方式排泄于溝谷，形成地表水，一部分以隱蔽方式補(bǔ)給松散巖類孔隙水。

1.5 植被與人類活動(dòng)

研究區(qū)植被具有明顯的垂直分帶性，下部為山地森林、中部為山地草叢、上部為裸露巖體。研究區(qū)植被覆蓋率相對(duì)較低，植被覆蓋度極低。基于寺廟的特殊的文化色彩，建址一般選取在陡峭的山頂、懸崖邊上，此次滑坡研究區(qū)的寺院在前期建設(shè)及后期的擴(kuò)建中依坡開挖修建，削坡建房等現(xiàn)象突出，對(duì)原始地貌產(chǎn)生了較大影響(圖2)。

圖2 滑坡體地貌特征

2 巖石力學(xué)性質(zhì)分析

境內(nèi)松散堆積物主要有：沖洪積砂卵礫石、坡積碎石土、泥石流堆積泥質(zhì)砂礫卵石土等，巖石主要有：花崗巖、大理巖、板巖、頁(yè)巖、泥巖等。各類巖土物理力學(xué)指標(biāo)見表1～2。

表1 土體物理力學(xué)指標(biāo)參考值表

表2 巖石物理力學(xué)指標(biāo)參考值表

2.1 巖體

主要由礫巖、砂巖、礫巖夾砂巖及砂巖夾泥巖等組成，層狀結(jié)構(gòu)、泥、鈣質(zhì)膠結(jié)，抗風(fēng)化能力弱，抗剪強(qiáng)度低，巖體軟弱，遇水后易軟化，軟化系數(shù)<0.5，單軸飽和抗壓強(qiáng)度5～20 MPa。軟巖、軟弱層的存在不利于斜坡的穩(wěn)定。

2.2 土體

結(jié)構(gòu)松散，多構(gòu)成不穩(wěn)定斜坡。堆積混雜，結(jié)構(gòu)松散，厚度變化大，多在1～20 m。主要由殘積、坡積、滑坡堆積物組成。該類土力學(xué)性質(zhì)差，滲水性強(qiáng)，土體穩(wěn)定性差。

2.3 凍土

1)季節(jié)性凍土：分布全區(qū)，據(jù)附近淺井揭露，第四紀(jì)松散堆積物凍結(jié)深度為1.70 m，研究區(qū)后緣山區(qū)略有增厚，可達(dá)2.20 m。5月份隨暖季的到來(lái)，季節(jié)性凍土層從地表開始融化，直至9月底融化層達(dá)到最大深度，季節(jié)融化層最大深度2.5 m；9月份從地表開始凍結(jié)，10月底至翌年4月份全部?jī)鼋Y(jié)，年融凍期150 d左右。

2)多年凍土：上限一般在1.5～2.5 m，下限一般>10 m，主要分布于海拔4 500 m以上的后緣山區(qū)，因受水文網(wǎng)的縱橫切割，多呈不連續(xù)的島狀凍土出現(xiàn)，這與滑坡體張拉裂縫發(fā)育有一定關(guān)系。

3 滑坡機(jī)理分析及滑坡裂隙特征

研究區(qū)原始斜坡的巖性為新近系泥巖，該層泥巖成巖機(jī)理，巖質(zhì)極軟，具有弱膨脹性，遇水極易軟化、崩解，抗風(fēng)化能力差。滑坡區(qū)出露地層巖性表層為第四系殘破積碎石土。

據(jù)囊謙縣水利局統(tǒng)計(jì)資料顯示，幾次較大的降水年都曾誘發(fā)大量的滑坡、崩塌。自2021年8月10日起，降雨量逐漸增加，8月19日雨量每小時(shí)達(dá)到8 mm，雨量累計(jì)值達(dá)約100 mm，并于2021年8月20日4：00發(fā)生了滑坡。

本次滑坡方量約25 m3，造成寺院一座僧人閉關(guān)所及大經(jīng)堂墻體不同程度的損壞，本次滑坡未造成直接經(jīng)濟(jì)損失，滑坡全貌如圖2所示?；掳l(fā)生后，青海中煤地質(zhì)工程有限責(zé)任公司派技術(shù)人員會(huì)同囊謙縣自然資源局有關(guān)人員于2021年8月20日前往現(xiàn)場(chǎng)對(duì)該滑坡進(jìn)行了調(diào)查。該滑坡體縱長(zhǎng)約35 m，橫寬約85 m，厚4 m，規(guī)模約1.2×104m3，體積約5.2×104m3。目前該滑坡體后緣拉張裂縫呈變寬加深趨勢(shì)，在強(qiáng)降雨及地震等作用下，有可能發(fā)生局部滑坡，對(duì)該寺院構(gòu)成威脅。

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，該滑坡為一小型推移式土質(zhì)滑坡，滑坡后緣高程3 704 m，前緣高程3 683 m，滑坡高21 m，坡度45°，滑坡體滑動(dòng)方向155°，該滑坡正處于蠕動(dòng)變形階段。經(jīng)實(shí)地詢問(wèn)調(diào)查，滑坡的拉張裂縫分兩時(shí)間段形成，第一次在2015年7月中旬，主要在滑坡體后緣北側(cè)形成兩條拉張裂縫，裂縫長(zhǎng)約3～5 m，縫寬0.2～0.3 m，下錯(cuò)0.3 m，可見最大深度0.5 m，呈半圓形分布，如圖3所示；第二次在2021年8月20日4：00，主要在滑坡體中上部形成約10余條拉張裂縫，長(zhǎng)度在2～8 m，縫寬0.15～0.5 m，整體下錯(cuò)1.0～3.0 m，可見深度0.5～1.5 m，呈東西向分布，如圖4所示。

圖3 滑坡后緣拉張裂縫

圖4 滑坡拉張裂縫

4 失穩(wěn)機(jī)制及預(yù)警閾值

4.1 失穩(wěn)機(jī)制

坡度直接關(guān)系著坡體內(nèi)部的應(yīng)力分布，是坡體穩(wěn)定性的重要影響因素之一，當(dāng)坡度范圍為40°～50°時(shí)，地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)育程度相對(duì)最高[4]。對(duì)于軟弱相間的地層，在構(gòu)造運(yùn)動(dòng)及外因作用下，中間夾層易形成不利滑面，形成滑坡失穩(wěn)的有利條件，尤其是高寒山區(qū)易風(fēng)化，災(zāi)害發(fā)生更為容易。

4.1.1 引起該滑坡失穩(wěn)的內(nèi)因

地形地貌條件：該滑坡體呈上陡下緩，平均坡度30°～40°，后緣下錯(cuò)，為滑坡局部失穩(wěn)變形提供了良好的地形條件；物質(zhì)組成條件：原始斜坡的巖性為新近系泥巖，該層泥巖成巖機(jī)理，巖質(zhì)極軟，具有弱膨脹性，遇水極易軟化、崩解，抗風(fēng)化能力差。

4.1.2 引起該滑坡失穩(wěn)的外因

降雨和生活用水滲入：囊謙縣吉曲鄉(xiāng)每年7月—8月常出現(xiàn)強(qiáng)降雨，雨水入滲不僅增大坡體靜水壓力，而且大大降低土體力學(xué)強(qiáng)度，誘發(fā)滑坡產(chǎn)生；由于在坡腳處修建僧舍及寺院設(shè)施時(shí)對(duì)坡腳進(jìn)行了大規(guī)模開挖，致使坡腳臨空，為發(fā)生滑坡地質(zhì)災(zāi)害提供了良好的地形條件；在地震作用影響下，對(duì)原始斜坡巖土體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生破壞和變化，致使斜坡變形，在其他因素影響下發(fā)展成滑坡。

由于強(qiáng)降雨的影響，滑坡體中上部形成約10余條拉張裂縫，長(zhǎng)度在2～8 m，縫寬0.15～0.5 m，整體下錯(cuò)1.0～3.0 m，可見深度0.5～1.5 m，呈東西向分布。連續(xù)強(qiáng)降雨使巖體軟化，抗剪切強(qiáng)度和承載力降低，雨水侵蝕后自重增加，最終在局部脆弱區(qū)域形成裂縫，進(jìn)而形成小型滑坡。

4.2 地表監(jiān)測(cè)與預(yù)警閾值

4.2.1 監(jiān)測(cè)設(shè)備與設(shè)備布置

對(duì)滑坡進(jìn)行監(jiān)測(cè)研究的方法較多，近年來(lái)發(fā)展也較為迅速，對(duì)于滑坡預(yù)警需要考慮滑坡體整體的空間形態(tài)及變形特征、人類活動(dòng)空間規(guī)律等方面因素。隨著高原地區(qū)溫濕化加劇，降雨是誘發(fā)高原地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害的首要因素，對(duì)于滑坡等地質(zhì)災(zāi)害的早期識(shí)別預(yù)警首先需要從雨量監(jiān)測(cè)等入手[5-6]。

對(duì)于此災(zāi)害點(diǎn)滑坡地質(zhì)災(zāi)害的預(yù)防，共安裝GNSS(全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng))地表位移監(jiān)測(cè)設(shè)備4臺(tái)，基準(zhǔn)站1臺(tái)，裂縫計(jì)2臺(tái)，雨量計(jì)1臺(tái)，其設(shè)備布置圖如圖5所示，地質(zhì)災(zāi)害2-2測(cè)線剖面圖(白瑪俄林滑坡地質(zhì)災(zāi)害2-2′剖面圖)如圖6所示。

采用點(diǎn)線面及視頻覆蓋的形式進(jìn)行監(jiān)測(cè)，此次研究區(qū)監(jiān)測(cè)設(shè)備主要有GNSS檢測(cè)儀：進(jìn)行水平位移和垂直位移的監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)精度±(10+1×10-6) mm RMS，采樣間隔0 s～24 h，工作溫度-40～+65 ℃，滿足連續(xù)30個(gè)陰雨日正常工作；地表裂縫計(jì)：監(jiān)測(cè)精度±0.1%F·S，主要參數(shù)為裂縫寬度、振動(dòng)加速度、傾角等；雨量計(jì)：測(cè)量精度±4%，工作溫度0～65 ℃，可滿足連續(xù)30個(gè)陰雨日正常工作。

圖5 滑坡監(jiān)測(cè)布置平面圖

4.2.2 監(jiān)測(cè)與預(yù)警閾值

此次預(yù)警監(jiān)測(cè)主要參數(shù)為地表位移、雨量、裂縫位移等，結(jié)合物質(zhì)組成、水理特性與力學(xué)性質(zhì)進(jìn)行預(yù)警閾值確定。

圖6 地質(zhì)災(zāi)害2—2剖面圖

從圖7可以看出，研究區(qū)降雨主要集中在兩個(gè)時(shí)間段，7月中旬及8月中下旬，尤其在8月份降雨時(shí)間持續(xù)更久，雨量更大，最大值為2021年8月16日，單日降雨量達(dá)到26.8 mm。

如圖8所示，從地表位移監(jiān)測(cè)1線可以看出(對(duì)比圖7)，受降雨影響，在潛在滑坡體的西南部，前緣位移分兩個(gè)階段比較活躍，總體位移量較小。滑坡體后緣位移量較大，且時(shí)間主要集中在2021年8月18日以后，說(shuō)明強(qiáng)降雨對(duì)滑坡體后緣地表位移產(chǎn)生巨大影響，最大差值341.1 mm。

從圖9可以看出，滑坡體中部地表形變一直在進(jìn)行，但總體位移量較小，依舊是后緣位移量大于前緣，說(shuō)明在滑坡體的中部，受人工活動(dòng)和降雨雙重作用影響較明顯，但并不是此次滑坡的主要?jiǎng)恿?lái)源。

滑坡災(zāi)害的發(fā)生是受多方面因素影響的，玉樹地震前，2008年，囊謙縣共發(fā)生滑坡10處，地震后的2012年統(tǒng)計(jì)，滑坡地質(zhì)災(zāi)害26處。土質(zhì)滑坡占57.7%，巖質(zhì)滑坡占42.3%；按滑體厚度劃分，淺層滑坡(<10 m)和中層滑坡占96.0%?；w滑移特征明顯，滑床、滑帶完整或局部完整，滑體坡度一般在15°～30°。后緣滑壁完整并呈高危陡坡，并沿該陡坡潛在有次生小規(guī)模災(zāi)害體。

據(jù)囊謙縣全區(qū)統(tǒng)計(jì)顯示，降雨量、地表位移直接影響滑坡災(zāi)害的發(fā)生，統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)見表3。

圖7 雨量連續(xù)監(jiān)測(cè)

圖8 地表位移監(jiān)測(cè)1線

圖9 地表位移監(jiān)測(cè)2線

表3 地表形變和降雨與滑坡發(fā)生閾值統(tǒng)計(jì)

通過(guò)表3可知，日降雨量>22.5 mm的滑坡數(shù)量劇增，月累計(jì)降雨量>220 mm的滑坡數(shù)劇增，當(dāng)位移量>120 mm時(shí)，滑坡數(shù)劇增，距離最大降雨量發(fā)生后24 h是滑坡災(zāi)害高發(fā)時(shí)間段。且滑坡災(zāi)害數(shù)量的增多與雨量、位移、持續(xù)時(shí)間呈正相關(guān)關(guān)系。

5 結(jié)論

該滑坡現(xiàn)處于不穩(wěn)定狀態(tài)，季節(jié)性凍融循環(huán)將會(huì)促使其穩(wěn)定性進(jìn)一步減弱。另外，據(jù)變形監(jiān)測(cè)結(jié)果，得出其預(yù)警閾值平均相對(duì)誤差均<2%，通過(guò)宏觀跡象預(yù)測(cè)，白瑪俄林寺滑坡變形仍將繼續(xù)加劇，且無(wú)收斂跡象，穩(wěn)定性在冬季過(guò)后還會(huì)進(jìn)一步降低，趨于不利方向發(fā)展，應(yīng)盡快采取工程措施進(jìn)行治理。

1)通過(guò)對(duì)降水量、地表位移、裂縫發(fā)育等進(jìn)行實(shí)測(cè)，并與研究區(qū)地質(zhì)條件進(jìn)行對(duì)比分析，地表位移與降雨量有直接關(guān)系，位移在滑坡體存在明顯的差異性，呈不均勻發(fā)育。降雨是造成滑坡局部變形進(jìn)而發(fā)展成為災(zāi)害的主要因素，受季節(jié)性凍融影響，滑坡體后緣因巖體未遭人工破壞，位移更明顯。

2)通過(guò)監(jiān)測(cè)與以往地區(qū)滑坡發(fā)生的對(duì)比，研究區(qū)滑坡發(fā)生的單日降雨閾值為22.5 mm，地表位移閾值為120 mm，最大裂隙閾值為0.23 m，最大時(shí)間差24 d。白瑪俄林寺滑坡區(qū)地表變形位移量后緣大于前緣大于中部，西側(cè)位移量大于東側(cè)，這與西南側(cè)人類活動(dòng)更為頻繁有一定聯(lián)系。

3)本文研究工作通過(guò)雨量計(jì)、位移計(jì)、裂縫計(jì)等進(jìn)行，在滑坡體發(fā)展成為災(zāi)害前給出預(yù)警，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)成果和預(yù)警說(shuō)明此處研究的數(shù)據(jù)是可靠的，且能真實(shí)反映高寒山區(qū)滑坡地質(zhì)災(zāi)害發(fā)展的實(shí)際情況。