湖北省恩施市保扎特大型滑坡特征及防治對策

江亞鳴, 楊 永, 陳 敏, 陳春陽

(1.湖北省地質局 水文地質工程地質大隊,湖北 荊州 434020; 2.湖北省地質災害防治中心,湖北 武漢 430034; 3.湖北省地質局 第七地質大隊,湖北 宜昌 443100)

湖北省恩施市保扎特大型滑坡特征及防治對策

江亞鳴1, 楊 永2, 陳 敏3, 陳春陽1

(1.湖北省地質局 水文地質工程地質大隊,湖北 荊州 434020; 2.湖北省地質災害防治中心,湖北 武漢 430034; 3.湖北省地質局 第七地質大隊,湖北 宜昌 443100)

恩施市保扎滑坡屬特大型滑坡,保持其穩定性對保障該地區人民的生命與財產安全具有重大意義。在查明該滑坡的變形歷史、空間形態特征及近期變形特征的基礎上，提出采取地表排水+裂縫回填+前緣防沖+水改旱+監測的工程方案進行治理,以削弱不利因素的影響,提高滑坡的整體穩定性。

特大型滑坡；防治對策;恩施市

特大型滑坡是指其體積>1 000×104m3,直接經濟損失>1 000萬元(或潛在經濟損失>1億元),直接威脅人數>500人的滑坡。恩施市保扎滑坡體積8 400×104m3,潛在經濟損失1.3億元,威脅人數800人,屬于特大型滑坡。

該滑坡1960年產生大規模滑動,至1999年處于相對停歇期,1998年至今下部及前緣變形加劇,尤其是前緣老溝河強烈沖蝕,臨溝坍滑不斷,影響到滑坡的整體穩定,因此對該滑坡成因機制進行分析研究,提出合理的防治對策,具有較重大的現實意義。

1 自然地理

保扎滑坡位于恩施市龍鳳鎮龍馬村,距恩施市北約20 km處。地理坐標:東經109°27′28.7″,北緯30°25′42.8″。002鄉道橫穿滑坡區,向南可至龍鳳鎮,與G318、G209國道相接,由恩施東互通可上滬渝高速(G50),交通比較便利。

滑坡區屬亞熱帶季風濕潤氣候區,總的特征是冬少嚴寒,夏無酷暑,春秋多霧,終年濕潤,降雨充沛,雨熱同期。年平均降水量在1 100～1 800 mm之間,降雨多集中在5—9月5個月份,占全年降雨量的65%以上,尤其是六七月降雨強度大,且多為大雨或暴雨,是誘發地質災害的主要動力因素之一。

2 地質環境[1]

2.1 地形地貌

滑坡地處鄂西南褶皺山地,地貌類型屬構造溶蝕侵蝕中低山,地勢總體南高北低,最高點為滑坡南側的山頂,高程1 300 m,最低點為滑坡北側的涂家河河谷,河床高程550 m。滑坡區地形呈椅狀,其外圍北側、北西為基巖陡坡,地形坡度30°～50°,南側為泥盆系石英砂巖形成的陡崖,崖高70～100 m,滑坡體地勢相對平緩,地形坡度一般15°～25°。滑坡區地形有利于大氣降水及地下水的匯集。

2.2 地層巖性

滑坡區地層由北向南分別為志留系下統龍馬溪組(S1l)灰綠色粉砂巖夾細砂巖、羅惹坪組(S1lr)黃綠色頁巖夾砂巖,中統紗帽組(S2sh)灰綠色頁巖,泥盆系(D)中厚層細粒石英砂巖,石炭系(C)中—厚層灰巖,二疊系(P)厚層灰巖。滑坡主要發育于羅惹坪組和紗帽組軟弱頁巖夾半堅硬細砂巖地層中,上部以塊石為主,下部以碎塊石土為主,結構松散。

2.3 地質構造

恩施市位于新華夏系第三隆起帶內,山體走向NE-SW或NNE-SSW,恩施盆地為隆起帶內應力調整局部陷落造成的斷陷盆地。滑坡位于茶山—屯堡復背斜南東翼,背斜長25 km,軸部略有彎轉成弧形,總體走向40°,為一較完整對稱的褶皺,巖層產狀115°～145°∠10°～25°。滑坡處斜坡結構為順向坡,為形成順層滑坡提供了條件。

2.4 水文地質條件

滑坡區內最大溪溝為老溝河,河溝由東轉向北東從滑坡右側緣、前緣逕流,匯集了西流水—上保扎一帶地表水及地下水,西流水林場匯水面積大，中保扎以下發育有水井灣溝、青樹溝、大堰溝、壩溝4條溪溝,是由滑坡中部泉水出露后匯集形成,泉水總流量達5 L/s,匯入老河溝。老河溝下游河水面寬1～3 m,河水流量5～50 L/s。可見,地下水長期入滲浸潤滑帶是滑坡的形成條件之一。

2.5 人類工程活動

區內人類工程活動主要表現為耕植、建房切坡和公路運營。保扎滑坡為地勢相對平緩地貌,在耕地相對匱乏的山區,這一區域成為當地居民的耕種場所,滑坡中上部以旱地為主,旱地耕種有利于大氣降水的快速入滲,滑坡下部以水稻田為主,水稻田的滲漏使滑坡下部長期處于飽水狀態；滑體上現有200戶居民,建房切坡加劇了坡體變形；002鄉道呈“之”字型橫貫滑坡,公路修建時的切坡破壞了原斜坡的地貌,對滑坡的穩定不利。

3 滑坡的特征與穩定性計算

3.1 滑坡的特征

滑坡位于老溝河左岸,平面形態呈三角形,主滑方向80°,前緣高程為570 m,后緣高程為1 100 m,相對高差達530 m,縱向長度為2 050 m,前緣寬度1 500 m,平均厚度35 m,滑坡平面面積240×104m2,體積8 400×104m3(圖1),屬于特大型巖土混合型滑坡。

圖1 保扎滑坡平面圖Fig.1 Map of the Baozha landslide1.志留系下統龍馬溪組;2.志留系下統羅惹坪組;3.志留系中統紗帽組;4.石炭系;5.二疊系;6.滑坡體；7.泥石流堆積體；8.滑坡界線；9.近期滑坡及編號；10.地面裂縫及編號；11.滑坡平臺；12.鉆孔及編號；13.泉點(左:編號；右:流量)；14.剖面及編號;15.居民地。

經鉆探揭露滑坡剖面形態呈凸形,具上部、下部平緩,中部及前緣陡的特點。滑體厚度27.70～59.50 m,850 m高程以上以塊石為主,土石比2∶8～1∶9,塊石大小懸殊,大者可達數十米,小者僅數米； 850 m高程以下以碎塊石土為主,土石比6∶4～4∶6,結構松散—稍密。

滑帶為碎石土,以灰綠色為主,厚0.95～2 m,土石比3∶7～4∶6,土為粉質粘土,可塑狀。碎石成分主要為砂巖、頁巖,粒徑以1～5 cm居多,大者可達9 cm,多呈次棱角狀。

滑床以紗帽組灰綠色細砂巖、頁巖為主,鉆孔揭露深度29.80～67.20 m。

3.2 滑坡的變形特征與發展史

1960年6月23—26日產生大規模滑動,據訪問,6月23日暴雨以后開始產生滑動,并伴有地聲、地光形象,前緣同時產生次級滑動,至26日結束,形成現今滑坡范圍,滑坡上部至今可看到寬10～20 m的拉裂槽(表1),前緣的老溝河受近期滑坡HP2影響向東偏移,其物質成分為塊石土,且以大巖塊居多,大者可達數十米,具有巖質滑坡的特征,結構松散,滑坡堆積厚度20～40 m,同時滑坡前緣產生滑動,方量961.2×104m3。

1998年的變形主要為老溝河沖刷帶走滑坡前緣坍滑的固體物質,在老溝河溝口形成泥石流堆積體,面積7.2×104m2,體積28.8×104m3,當時曾導致面積約4.7×104m2的農田被毀。

2000年6月在滑坡中部產生小型坍滑(HP4),方量1.85×104m3；2012年7月在滑坡前緣、中下部發生3處小型坍滑體(HP1、HP3、HP5),方量分別為5.88×104m3、2.1×104m3；方量5.2×104m3,厚2～4 m,物質成分為碎塊石土(表2)。

滑坡近期變形明顯,以小型坍滑變形為主。

表2 2000年以來坍滑體特征表

3.3 穩定性計算

通過實測剖面及經鉆探揭露的地層情況,結合地面工程地質測繪所圈定的變形范圍和地層變化,對變形特征進行結構分析,將滑帶作折線處理,計算時取單寬進行研究,則滑坡穩定性問題可簡化為二維空間問題進行計算。

根據《滑坡防治工程勘查規范》(DZ/T 0218—2006)滑動面為折線型的傳遞系數法對滑坡穩定性進行計算,選擇Ⅰ-Ⅰ′、Ⅱ-Ⅱ′兩條剖面進行剖分、計算,整體條分圖詳見圖2、圖3。

穩定性計算時荷載主要考慮滑坡的自重及地面荷載,降雨工況采用20年一遇5日暴雨,工況組合為以下兩種:

工況1 自重+地表荷載;

工況2 自重+地表荷載+20年一遇暴雨。

圖2 Ⅰ-Ⅰ′剖面條分圖Fig.2 The block diagram of Ⅰ-Ⅰ′ section

圖3 Ⅱ-Ⅱ′剖面條分圖Fig.3 The block diagram of Ⅱ-Ⅱ′ section

滑體及滑帶物理力學參數取值見表3,計算結果見表4。

表3 物理力學參數綜合分析取值一覽表

表4 滑坡穩定性計算結果一覽表

計算結果表明,滑坡在工況1時均處于穩定狀態,工況2時為基本穩定,安全裕度不高,受前緣老溝河沖刷影響,易形成牽引式滑坡。由于該滑坡發生于1960年,且滑體厚度較大,滑帶土結構強度再生值增加[2],所以滑坡實際穩定程度要高于計算結果。

4 防治方案研究

滑坡后緣及上部的L1-L4拉裂縫(或拉裂槽)至今仍清晰可見,規模較大,利于匯集大氣降水。滑體以塊石土、碎塊石土為主,結構松散—稍密,透水性強,利于大氣降水的入滲[3]。滑坡中下部的S3、S6、S7泉水是當地居民種植水稻田的主要水源,農田用水長期入滲補給滑帶,造成滑帶飽水、軟化,力學強度降低。

滑坡前緣老溝河在1960年大規模滑動以后曾向東發生偏移,雨季時老溝河水流流量大,攜帶強大的動能且并未完全沿著偏移彎曲的溝道下泄,而是直接沖刷滑體前緣,經歷55年沖刷在滑坡前緣形成了新、老兩條溝,大量固體物質被沖刷帶走,在前緣形成高20～40 m的高陡臨空面,前緣坍滑變形加劇。

滑體厚度大,抗滑支擋費用高、難度大,滑坡目前仍處于基本穩定狀態[4],所以防治工程方案[5]應從影響滑坡穩定性的不利因素入手,可采用地表排水+裂縫回填+前緣防沖+水改旱+監測的工程方案,具體如下:

(1) 地表排水 在滑坡外圍設置截水溝,中下部泉點設置排水溝,減少大氣降水入滲及地下水補給。

(2) 裂縫回填 對滑坡后緣和上部的L1-L4拉裂縫(拉裂槽)進行回填夯實，可減少大氣降水入滲。

(3) 前緣防沖 針對老溝河的沖刷,建議以老溝為主,新溝作為汛期行洪,設置防沖丁壩、護岸擋墻等,削弱老溝河的沖刷作用,提高前緣穩定性,增加阻滑段的抗力。

(4) 水改旱 將滑坡下部的水田改種旱田,避免農田用水入滲；水改旱工程實施在恩施市的沐撫滑坡、利川市的茶園滑坡治理中已取得了成效。

(5) 監測 在滑坡體建立監測網,以GPS大地形變監測為主,輔以宏觀巡視監測,及時掌握滑坡的變形動態。

5 結論及建議

恩施市保扎滑坡屬于特大型巖土混合型滑坡,發生于1960年6月雨后,歷經55年的壓實,滑帶土結構強度再生值增加,一般情況下再次誘發大規模滑坡可能性較小。1998年以來的變形主要發生在前緣老溝河及滑坡下部,且以老溝河的沖刷變形為主,對滑坡的穩定最為不利,故防治工程方案應從影響滑坡穩定的因素入手,可采取地表排水+裂縫回填+前緣防沖+水改旱+監測的工程方案進行治理。

建議在工程實施前加強對滑坡體的監測,水改旱也可以先行啟動,老溝河坍滑段治理費用較高,可以多方籌集資金進行治理。

[1] 江亞鳴,秦華剛,卞學軍,等.湖北省恩施市保扎滑坡應急治理勘查報告[R].荊州:湖北省水文地質工程地質勘察院,2013.

[2] 任光明,聶德新.大型滑坡滑帶土結構強度再生特征及其機理探討[J].水文地質工程地質,1997,24(3):28-31.

[3] 張倬元,王士天,王蘭生.工程地質分析原理[M].第二版.北京:地質出版社,1994.

[4] 王念秦,羅東海.滑坡發育階段判定的改進可拓層次分析方法 [J].中國地質災害與防治學報,2008,19(4):27-32.

[5] 徐開祥,黃學斌,付小林,等.滑坡及危巖(崩塌)防治工程措施選擇與工程設置[J].中國地質災害與防治學報,2005,16(4):130-134.

(責任編輯：陳姣霞)

Study on Baozha Large Scale Landslide Characteristics and ControllingCountermeasures in Enshi City,Hubei Province

JIANG Yaming1, YANG Yong2, CHEN Min3, CHEN Chunyang1

(1.HubeiInstituteofHydrologicalandEngineeringGeologicalInvestigation,Jingzhou,Hubei434020； 2.HubeiCenterofGeologicalHazardsControl,Wuhan,Hubei430034； 3.SeventhGeologicalTeamofHubeiGeologicalBureau,Yichang,Hubei443100)

Keeping Baozha large scale landslide’s stability to guarantee the safety of the lives and property is of great significance.To find out the deformation history of landslides,the spatial shape features and the recent deformation characteristics of landslides are very important.According to the developmental stages and deformation characteristics of landslides,the targeted layout of control engineering can effectively reduce the impact of adverse factors on the stability of landslides,improve the overall stability of the landslides.

large scale landslide; controlling countermeasures; Enshi City

2015-06-01;改回日期:2015-06-29

江亞鳴(1971-),男,高級工程師,水文地質與工程地質專業,從事地質災害勘查、設計監理工作。E-mail:jiangym710120@sina.com

P642.22

A

1671-1211(2015)04-0454-05

10.16536/j.cnki.issn.1671-1211.201504018

數字出版網址:http://www.cnki.net/kcms/detail/42.1736.X.20150716.1602.006.html 數字出版日期:2015-07-16 16:02