永登縣城關鎮青龍山不穩定斜坡發育特征及防治措施

朱力軍 楊玉紅

摘要：本文根據調查資料，對永登縣城關鎮東坪新村青龍山不穩定斜坡的類型、規模、分布等特征進行了歸納，采用定量與定性相結合的方法對斜坡穩定性進行評價，提出了相應的防治措施，為政府決策和下一步實施防治工程提供科學依據。

關鍵詞：青龍山；不穩定斜坡；發育特征；防治措施

永登縣城關鎮東坪新村青龍山不穩定斜坡位于永登縣城區青龍山公園南側，該斜坡為永登縣75號重點地質災害監測點。2017年6月30日22時08分，該斜坡發生局部坍塌掉塊現象，未造成人員傷亡和財產損失，隨后發現該不穩定斜坡體頂部發育一條長約30m，寬10cm～15cm，錯臺高10cm～15cm的裂縫，斜坡體坡面上發育多條寬約2cm～5cm，長約3m～7m垂向裂縫，極有可能發生大規模滑移。由于青龍山不穩定斜坡影響范圍較大，坡體正南側為蘭新鐵路、312國道穿過，坡腳嚴重威脅居民32戶，另外永登縣文教印刷廠、檢測中心、供熱站煤場等共123人的生命及財產安全，直接威脅財產超過8000萬元。潛在威脅人口眾多、危險性大，引起各級政府及省內專家學者的高度重視，為確保受威脅群眾生命財產安全，對其進行治理是十分必要的。

1.工作區地質環境特征

1.1氣象與水文

據永登氣象站多年資料統計，多年平均降水量為332mm，多集中于7、8、9三個月，其降水量約占全年降水量的60%以上，年無霜期西北較短，河谷川區比較長，年均無霜期為126d。凍土初日10月31日，解凍3月7日，最大凍土深146cm。春夏季的低溫、干旱和夏秋季之交的冰雹是主要的災害性天氣。治理區位于莊浪河流域，莊浪河從勘查區西南側1.5km處由北向南流經，莊浪河是黃河的一級支流。

1.2地形地貌特征

工作區從地貌類型上分為黃土丘陵地貌區和河谷平原地貌區，區域上地勢總體東北向西南傾斜，海拔2010m～ 2060m，相對高差25m～30m，黃土表層剝蝕強烈，山坡坡度35°～50°，該地段由于內外動力地質作用，原來的莊浪河高階地地段已被改造為黃土丘陵地貌，后期又遭受沖蝕切割，殘留梁、峁地貌，前緣坡度多大于40°，該區域是滑坡、崩塌及不穩定斜坡的高發地段。坡體下部大部分的地段是人工修路建房而形成的陡峭邊坡，高度3m～20m，坡度大于70°，局部近直立。區內植被主要為雜草，植被覆蓋率約20%。

1.3地層巖性特征

工作區內地層主要為第四系地層。按成因分為：①第四系上更新統風積黃土（Q3eol）：分布于東坪新村青龍山不穩定斜坡上部，呈淺黃色，土質均勻，結構松散，稍濕，稍密—中密，孔隙度大，顆粒均勻，表層夾有植物根系，垂直節理裂隙發育，厚度10m～15m。②第四系上更新統沖洪積粉土（Q3al+pl）：分布于東坪新村青龍山不穩定斜坡下部，呈淺黃色，以粉土為主，稍濕、稍密—中密，具水平層理，厚度大于15m。③第四系全新統沖洪積碎石土（Q4al+pl）：分布于坡腳居民區北側沖溝內，呈灰黃色，稍濕，稍密—中密，主要成分為碎石土，厚約2m～5m。

1.4地質構造及地震

工作區位于馬雅山—魏家大山隆起區的青藏高原東北部地震區的天水—蘭州—河西走廊地震帶，新構造活動強烈，地震烈度為Ⅷ度區（設防烈度為8°，地震動峰值加速度為0.2g）。多次不同時期構造體系的相互干擾或改造，使該區以北西向為主的褶皺和斷裂較為發育，導致工作區地層微型褶皺及巖層構造節理、裂隙發育，形成Ⅰ-Ⅶ級階地，各階地高差十分顯著，一般高差5m～90m。根據1950年以來的歷史地震資料，永登縣境內地震活動多達63次，最高震級為6.2級，最低震級為0.6級。2016年1月21日01時13分，青海源縣發生M6.4級地震，震源深度10km，受此次地震影響，坡體頂部出現裂縫，局部發生了垮塌，坡體穩定性降低，極有可能發生大規模滑移，對坡腳居民生命及財產構成較大威脅。

1.5水文地質條件

工作區屬于莊浪河流域，是永登縣境內流域面積最大的一條河流，河道流量主要產自上游，占全年來取水量的90%。莊浪河從工作區西南側1.5km處由北向南流經，由于工作區位置高于莊浪河床，因此，莊浪河徑流對工作區水文地質條件影響無影響。

根據地下水的賦存條件和含水巖組性質，工作區地下水類型主要為松散巖類孔隙水。該類水主要分布于工作區黃土含水層及溝道沖洪積含水層，主要接受大氣降水補給，由高處向低處徑流，以潛流或泉的形式向外排泄補給溝谷地表水。受地形地貌及大氣降水補給等因素影響，水位埋藏一般較深，勘查共布設鉆孔5個，探井18個，深度3.0m～19.2m，鉆孔（探井）均未揭露地下水。

1.6人類工程活動

工作區自20世紀80年代由縣城建局規劃平整挖山以后的安置住房區，人類工程活動強烈，坡腳居民修建房屋時開挖坡腳，形成高約3m～20m陡坎，局部地段前緣臨空，造成多次前緣失穩垮塌，影響了坡體整體穩定性。青龍山公園建設過程中對斜坡也有一定的影響。同時為方便儲物，在20世紀八九十年代，居民在坡體下部開挖窯洞，開挖窯洞破壞了整個坡體的力學結構，嚴重影響了整個坡體的穩定性。在地震、暴雨作用下，發生崩塌、滑坡等地質災害的可能極大。

2.不穩定斜坡發育特征

不穩定斜坡呈“V”字分布于青龍山公園外圍。現階段斜坡頂部為青龍山公園，居民及單位較少，但公園游客較多；坡腳地帶為東坪新村居民區、永登縣文教印刷廠、檢測中心、供熱站煤場、蘭新鐵路火車軌道、六三八國家儲備庫等，居民及企事業單位較多；工作區人類工程活動強烈；受各方面因素影響，該不穩定斜坡局部已發生變形失穩，造成了一定危害；現階段該斜坡處于欠穩定—不穩定狀態，對區內的企事業單位、居民及其他公共設施仍然存在較大威脅。

2.1不穩定斜坡特征

依據斜坡的特征及威脅對象，可將該不穩定斜坡細分為X1-X5共5處，其5斜坡形成的地質環境條件、地質災害成因及發育特征基本相似，均發育在黃土丘陵前緣，整體呈南—北線狀分布，不穩定斜坡體寬3m～60m，高5m～10m，坡度60°～80°，坡向145°。坡體前緣因修建居民房屋開挖坡腳致使局部地方臨空，且局部已發生垮塌，坡腳為六三八國家儲備庫大門及東坪新村居民區，斜坡與居民房屋距離約為2.5m，坡體頂為青龍山公園綠化區。

2.2斜坡結構及物質組成特征

據調查，工作區屬于霧宿山、烏鼠山中山山地及隴西黃土丘陵較不穩定工程地質亞區，均為土體斜坡，未見巖體出露。主要土體為黃土和沖洪積粉土兩個類型。①風積黃土：主要分布于斜坡體的上部及表層，呈淺黃色，土體疏松，孔隙發育，質地均一，主要以粉土為主，結構松散，稍濕，稍密-中密，孔隙度大，顆粒均勻，表層夾有植物根系，垂直節理裂隙發育，濕陷性系數0.027～0.052，自重濕陷性系數0.022～0.096，為中濕陷性黃土，粘聚力C值為16.4kPa～ 23.4kPa，內摩擦角φ值為21.5°～24.8°，承載力特征值120kPa，一般厚度10m～15m。②粉土：主要分布于該斜坡體的坡腳及風積黃土層下部，呈淺黃色，具水平層理，質地均一，主要以粉土為主，結構稍濕、稍密—中密，濕陷性系數0.022～0.024，自重濕陷性系數0.012～0.025，為中濕陷性粉土，粘聚力C值為22kPa～32kPa，內摩擦角φ值為21.7°～32.6°，承載力特征值150kPa，一般厚度大于15m。

2.3不穩定斜坡變形破壞特征

由于不穩定斜坡大部分地段居民修筑房屋邊坡被開發為陡坎，陡坎一般高度均在3m～10m，坡度較大，坡體植被覆蓋率一般。上部斜坡坡度較緩，下部粉土層由于削坡坡度較陡，坡體上巖性主要以風積黃土及粉土為主，坡體中上部及坡頂節理裂隙發育，坡體中上部落水洞發育，降水極易入滲坡體，局部達到飽和，在降雨、地震、地質構造及人類工程活動的影響下，邊坡失穩形式以滑坡和崩塌為主。

3.不穩定斜坡的主要成因

根據勘查，結合不穩定斜坡變形特征，加劇不穩定斜坡失穩發展的主要原因有以下幾個方面：

3.1高陡的地形地貌

工作區不穩定斜坡地處黃土丘陵前緣地區，山坡自然坡度35°～50°，坡體中下部坡度大于70°海拔2010m～ 2060m，相對高差25m～30m，人工開挖形成陡坎，高度3m～ 20m，地形切割強烈，高差大，坡度陡，且黃土表層剝蝕強烈，為不穩定斜坡失穩提供了有利的地形條件。

3.2地質構造及地層巖性

斜坡坡體主要由風積黃土組成，黃土原生垂直節理發育，它具有很強的濕陷性。降水滲漏后，下層土體發生濕陷下陷，上層土體的支撐力減小，上層與下層之間形成間隙。此外，它還受到多種地質構造作用的影響。增加和再平衡會使邊坡土結構受到擾動和松動，土體中顆粒之間原有的粘聚力發生改變或破壞，導致力學強度顯著下降，自重增加，易失穩和滑移。

3.3水的作用

工作區內黃土的主要特征之一是垂向節理相對發育，上部巖性不同于下部巖性。下層粉土在風化和雨水侵蝕作用下，形成許多小沖溝和孔洞，甚至形成反坡，使上部的馬蘭黃土具有良好的臨空面。馬蘭黃土的抗沖刷性較差。在降雨徑流集中的地方，馬蘭黃土會沿粉土面滑動或剝落；當水流進入黃土的結構面或軟弱面時，在潤滑、軟化作用下，黃土體沿結構面或軟弱面滑動、擠壓而出，形成崩塌或滑坡等地質災害。

3.4人類工程活動影響

工區的人類工程經濟活動主要有切坡建房、修建道路、坡頂加載、植樹造林等。當切割斜坡建造房屋時，斜坡的坡度比較陡。期間邊坡應力場的調整，坡腳壓應力、坡頂壓應力超過了土體穩定的條件后，后緣產生卸荷拉張裂隙，雨水沿裂隙灌入土體，進一步降低邊坡的穩定性。如果邊坡具有不利的節理和裂縫組合，就很可能發生崩塌。在坡緣或坡頂人工種植喬灌木，其根系在黃土中伸展生長，容易吸收水分，使土壤軟化，根系劈裂，導致黃土滑坡。

4.不穩定斜坡的穩定性分析

4.1不穩定斜坡定性分析

不穩定斜坡坡體陡立，坡腳為東坪新村村民，坡頂為青龍山公園綠化區，前緣坡腳受修路開挖影響，現已形成陡立臨空面，坡體前緣中下部已發生多次小型垮塌，坡腳略微凹進坡體，坡面垂直節理裂隙發育，裂縫寬2mm～10mm，長2m～3m，坡頂平緩易于積水，降雨沿節理裂隙逐漸入滲坡體，抗剪強度逐漸降低。在暴雨與地震工況下均處于不穩定狀態；X1-X5等不穩定斜坡在自重條件下處于基本穩定狀態，在暴雨與地震工況下均處于欠穩定狀態，坡體現狀穩定性較差，發生崩塌或滑坡地質災害的可能性較大。

4.2不穩定斜坡定量分析

斜坡體按其物質組成均為土質斜坡，潛在滑面形態為圓弧形。未發現地下水出露，所以不考慮地下水對不穩定斜坡的影響。通過采用瑞典條分法選取8處斜坡剖面進行穩定性定量計算，斜坡在自重工況下，穩定系數在1.019～1.147之間，斜坡處于基本穩定狀態；斜坡在自重+降雨工況下，穩定系數在0.979～1.08之間，斜坡處于不穩定、欠穩定狀態；斜坡在自重+地震工況下，穩定系數在0.963～1.051之間，斜坡處于不穩定、欠穩定、基本穩定狀態。據計算結果表明，降雨、地震因素對該斜坡的穩定性具有重要的影響。

5.不穩定斜坡的防治措施

5.1建立群測群防機制，做好應急避險知識宣傳教育

針對不穩定坡體影響范圍內的人民群眾，應廣泛開展地質災害應急避險知識宣傳，禁止群眾在斜坡體上、下亂挖亂建房屋，破壞坡體的穩定性，提高人民群眾防災減災意識，安排培訓專人在雨季汛期，加強對斜坡的巡查、監測，并以行政村為單元，設置預警搶險村民應急小組，簽定責任書，開展地質災害避險應急演練活動，增強群眾防災避險意識。

5.2抓緊項目立項申報，落實工程防治措施

根據已查明的不穩定斜坡特征、保護防治對象，同時考慮天然工況、暴雨工況、地震工況及防治工程的施工環境、經濟合理性與環境適應性，本次不穩定斜坡的治理主要以坡面防護為主，針對斜坡變形失穩的類型、坡體穩定性、下滑力、坡體發育特征采用相應的治理方案，另外因斜坡處于城區人口密集區，整體治理方案需與環境綠化相結合。建議采取削坡修整+地表排水+坡腳混凝土擋土墻+錨桿框架或錨索框架+坡面綠化工程的綜合治理方案。

5.3加強地質災害綜合研究，做好工程建設管護維修

由于地質災害防治工程所處地質環境的特殊性，在工程實施后，應進一步加強同地區同類地質災害特征、分布、形成原因以及風險評估等綜合研究工作，總結經驗、完善防治措施，做好建設工程管護維修，確保工程使用壽命，為減輕和有效治理同類不穩定斜坡地質災害提供參考。

6.結論

通過對上述不穩定斜坡的地形地貌條件、地層巖性條件、地質構造、水的作用、人類工程活動等因素進行分析，結合不穩定斜坡發育特征、成因，采取定性和定量相結合的方法對邊坡穩定性進行了綜合評價，提出了相應的防治措施，為政府決策和下一步實施防治工程提供科學依據。

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