新疆葉城縣喀喇昆侖山區某中小學崩塌形成原因分析及防治措施

馮志遠

新疆地礦局第三水文工程地質大隊

1、概述

喀喇昆侖山源于突厥語，意為"黑色的磐石"。座落于新疆西南部，山形陡竣，氣勢雄偉，很早就有我國少數民族維吾爾族、塔吉克族、克爾克孜族在群山之間、河谷岸畔居住，從事種植青棵、放牧牛羊等人類工程活動。

由于地域條件特殊，受氣候、水文、地質等自然因素影響，葉城縣喀喇昆侖山區易發生崩塌地質災害。嚴重危脅著當地農牧民的生命財產安全，制約著當地經濟的發展。本文從葉城縣喀喇昆侖山區某中小學崩塌類型入手，分析其崩塌災害形成機理，提出相應的崩塌災害防治措施，對當地減災防災、社會穩定、經濟發展具有非常重要的意義。

2、崩塌定義

崩塌是指陡峭斜坡上的巖體或土體在重力作用下突然脫離母體，發生崩落、滾動的現象或過程。多發生在大于60°—70°的斜坡上。崩塌的物質，稱為崩塌體。崩塌體為土質者，稱為土崩；崩塌體為巖質者，稱為巖崩。崩塌體的運動方式為傾倒、崩落。崩塌體碎塊在運動過程中滾動或跳躍，最后在坡腳處形成堆積地貌-崩塌倒石錐。崩塌倒石錐結構松散、雜亂、無層理、多孔隙；由于崩塌所產生的氣浪作用，使細小顆粒的運動距離更遠一些，因而在水平方向上有一定的分選性。

3、葉城縣喀喇昆侖山區某中小學地質環境概況

3.1 地形地貌

崩塌區位于喀喇昆侖山東段北麓，所在區域地貌類型中山地貌，其南、北兩側為起伏的中山，中間為果薩斯河山間河谷，地勢整體呈西北高東南低，最大海拔高程2490米，最低海拔高程2250米，相對高差100—240米，河谷寬200—300米，果薩斯河從村莊南側自西向東徑流。

3.2 氣象水文

崩塌區地處歐亞大陸腹地，遠離海洋，具典型的大陸性干旱半干旱氣候。氣候特點是夏季酷熱、冬季嚴寒、降水稀少、蒸發強烈、氣溫變幅大(春季升溫快，夏季氣溫高，秋季降溫迅速)、日照時間長，霜凍、干旱、冰雹等災害性天氣時有發生。氣溫、蒸發量隨高程增加而降低，降水量隨高程增加而增大，具有明顯的垂直分帶性，使山區與平原氣候具有較大的差異性。

崩塌區南部緊臨一條常年性河流—果薩斯河，自西往東從崩塌區區東側200—240米處流過。

3.3 地層巖性

(1)新近系中新統(N1)分布在北側山體坡腳陡崖地帶，巖性主要為土黃色砂巖、紫紅色礫巖夾薄層泥巖(局部夾炭質泥巖)等，地層產狀為傾向50°，傾角15—50°，厚度超過500米。

(2)第四系(Q)

①中更新統冰水沉積層(Q2fgl)分布在北部的山坡前緣，巖性為漂石、卵石、砂礫石、粉土，土黃色，分選性較差、磨圓度較好，沉積物可見厚度在6—30米之間。

②上更新統風積層(Q3eol)廣泛分布于果薩斯河兩岸山坡上，巖性為土黃色粉土堆積，較松散，粒度細，分選好，水平層理發育，厚度隨地形而異，由幾米至幾十米。

③全新統坡積層(Q4dl)分布于斜坡坡腳處，巖性主要由塊石、碎石、粉土組成，厚度小于5米，分選差，分層不明顯。

④全新統沖洪積層(Q4apl)分布在河床、河漫灘及其兩側階地上，一、二級階地上出露巖性為粉土，土黃色，較松散，半濕潤；河床及漫灘出露巖性為漂礫、卵礫，礫徑一般2—20厘米，大的可達100厘米，呈次圓—圓狀，磨圓度較好，分選差，填隙物以細砂為主。

3.4 地質構造

崩塌區在區域上位于塔里木盆地西南部的喀喇昆侖山北麓，在大地構造位置上屬于喀喇昆侖山東西向構造帶的北翼，由走向北西西—南東東向的復式劇烈擠壓褶皺帶和逆掩斷裂帶組成。它處于塔里木地臺一級構造單元西南凹陷二級構造單元葉城凹陷三級構造單元南部澤普—克拉克沙依背斜處，崩塌區及周邊褶皺較發育。

4、現狀地質災害崩塌類型

崩塌區內崩塌災害主要分布于果薩斯中小學北側的山體，根據崩塌災害所處的陡崖位置、威脅對象和崩塌坡向的不同特征從東向西共劃分為9段崩塌(隱患)段，現狀有5處已發生的典型崩塌災害，陡崖陡坡上分布有17個典型危巖體，除3處危巖體為土質崩塌(隱患)，其余均為巖質崩塌(隱患)。詳見表1。

5、崩塌形成原因

崩塌內的地質災害主要為小型的巖質、土質崩塌，其形成機制主要為早期河谷河流切割而形成的高陡邊坡。由于卸荷作用，應力重新分布后在邊坡卸荷區內形成拉張裂縫，并與構造裂隙和層理結構面等其它裂隙組合，逐步貫通形成危巖體，在地震或爆破震動、降水等外力觸發作用下，導致危巖體突然脫離母體，翻滾、墜落下來，散堆于坡腳。巖質崩塌主要為拉裂式，土質崩塌主要為滑移式。

巖質拉裂式崩塌危巖主要受兩組裂隙結構面控制，其中一組為卸荷拉張裂隙，傾角較陡；另一組為臨空面、層理節理面，傾角較緩。兩組結構面在危巖自身重力、震動、降水等作用下，不斷擴大，最終貫通，導致危巖體突然脫離母體，崩塌、墜落，見圖1。

土質滑移式崩塌主要受兩組裂隙結構面控制，其中一組后緣卸荷拉張裂隙，傾角較陡；另一組為層理節理面、隱伏滑移面，傾角較緩。兩組結構面在危巖自身重力、震動、降水等作用下，不斷擴大，危巖體沿較緩的結構面蠕動，最終失穩滑動、崩塌，見圖2。

6、崩塌影響因素

6.1 主導因素

崩塌的形成因素主要受自然因素的影響，其主導因素包括地形地貌、地層巖性、地質構造等因素。崩塌區陡竣直立危巖體一方面促進了卸荷裂隙的發展，另一方面高陡的陡崖、陡坡，加大了危巖崩塌產生的破壞力。因此，地形地貌條件做為主導因素之一，是危巖體產生崩塌災害的主要影響因素。

6.2 誘發因素

崩塌的誘發因素包括風化、降雨、融雪、地震及人類工程活動。通過調查，發現崩塌發生的時間多為冬春季節交替時的融雪期和夏季強降雨期內，即表現為凍融及風化作用較強烈時期。因此，降雨、融雪及凍融、風化作用為防治區內危巖體產生崩塌的主要誘發因素。

表1 崩塌(隱患)危巖體分布、規模、類型一覽表

圖1 巖質邊坡拉裂模式圖

圖2 土質邊坡破壞模式圖

圖3 攔石墻截面圖

7、防治措施

7.1 現有防治措施

201 0年6月位于B3崩塌災害點處砸垮居民羊圈一所，后羊圈搬遷至安全地點；在 B4- B7處栽種有大量林木，起到了一定的防護作用；在B8處有自然形成排水溝，溝旁修建有1米高圍墻，對落石有一定的攔截作用。

7.2 防治措施分析

(1)危巖清理

崩塌區(Ⅰ—Ⅱ段、Ⅲ—Ⅶ段、Ⅷ段)坡面上存在較多的孤立漂石和土質凸塊，極易在長期的雨水沖刷掏蝕或地震力的擾動下失穩，從而形成崩塌災害，對坡面上的漂石和土質凸塊進行危巖清理。

(2)混凝土攔石墻

崩塌區Ⅶ段處存在陡立斜坡，坡高約3—10米，坡體表面巖石凸出，坡腳處凹入，巖石強度較低，坡腳穩定性較差，在此處修建混凝土攔石墻，對坡腳進行加固，攔截落石，見圖3。

(3)被動防護網

崩塌區Ⅸ段崩塌位置高，坡面坡度較陡，機械無法作業，在此處修建被動防護網，攔截崩塌落石，見圖4。

圖4 被動網攔截示意圖

圖5 主動網防護示意圖

圖6 警示標志示意圖

(4)主動防護網。崩塌區(Ⅲ—Ⅵ段)危巖體風化強烈、節理裂隙發育、后緣裂隙較多，崩塌危巖體下方距離居民區較近，在此采用主動柔性防護網對潛在巖質崩塌體進行加固，見圖5。

(5)警示標志。在崩塌區沿線設置警示標志，位置分別為工程區的Ⅰ段、Ⅱ段、Ⅲ段、Ⅶ段東西兩側。警示內容為“崩塌落石、注意安全！”，見圖6。

7.3 防治工程維護

加強對防治設施維護管理，保障防治工程正常運轉，不得人為損壞，對防治設施攔擋的落石要進行清理，對防治設施出現破損要進行修補。

8、結論

(1)喀喇昆侖山區巖體內部層理、節理、裂隙發育，結構面發育，巖性組合復雜，抗風化、侵蝕差異大等內因和強降雨、坡面流、地震等外因相互作用，易產生崩塌災害。

(2)防治措施改變了這些地質災害發生的過程，將局部消除或整體減輕崩塌災害的發生，有力的保障了附近居民生命和財產安全。

(3)防治措施提高了當地居民對崩塌災害的認識，通過宣傳教育，使當地居民認識到了崩塌災害的危害以及如何預防。

(4)應加強對防治措施維護管理，保障正常運轉。

(5)不得在崩塌發育區繼續修建民房住所。

(6)一年后，對防治措施進行了檢查，發現防治措施運行完好，有效攔截了落石，保障了當地居民的生命財產安全。

[1]地質災害防治條例釋義(第一版)，中國大地出版社，2004。

[2]工程地質手冊(第四版)，中國建筑工業出版社，2007。

[3]新疆葉城縣果薩斯中小學崩塌災害專項勘查報告，新疆華光地質勘察總公司，2013。

[4]新疆葉城縣果薩斯中小學崩塌災害防治工程設計書，新疆華光地質勘察總公司，2015。