卓尼縣藏族中學不穩(wěn)定斜坡變形破壞影響因素及破壞模式研究

何天淼

(甘肅省地質礦產勘查開發(fā)局第三地質礦產勘查院，甘肅 蘭州 730000)

1 自然地理概況

甘肅省卓尼縣藏族中學不穩(wěn)定斜坡位于卓尼縣柳林鎮(zhèn)，為洮河南岸Ⅳ級階地前緣斜坡，斜坡近東西向展布，坡腳為藏族中學，交通條件較為便利。研究區(qū)屬甘南高寒濕潤區(qū)，氣候濕潤，降水充沛，其降水量具有年內、年際分配不均，區(qū)域差異性較大的特征。研究區(qū)主要河流是洮河，洮河自夏河縣流入區(qū)內，沿研究區(qū)中部從西北向東南進入岷縣，在東北部的“插花地”，洮河沿西部邊界流入渭源縣，境內洮河總長174 km。

2 地質環(huán)境概況

卓尼縣柳林鎮(zhèn)位于甘南高原與隴南山地的交接地帶，根據該區(qū)地貌成因類型及形態(tài)特征，研究區(qū)及周邊可劃分為構造-侵蝕中山地貌和侵蝕-堆積河谷平原地貌。卓尼縣地處秦嶺東西向構造帶西端，北鄰祁呂賀山字形構造體系前弧西翼，西吡康藏歹字型構造體系，東部已達武都弧形構造體系的西端，使得本區(qū)斷裂、褶皺十分發(fā)育，構造形跡主要呈北西西向、北北西向展布。新生代以來，研究區(qū)新構造運動以垂直升降運動為主要的運動方式，明顯具有繼承性、差異性、間歇性的特點。挽近期活動斷裂和上升幅度最強烈的地帶仍沿襲中、古時期的斷裂，褶皺展布，但其幅度具明顯的差異性，研究區(qū)南部和北部上升最為強烈，而中部相對略有下降之勢。

3 不穩(wěn)定斜坡的特征

卓尼縣藏族中學不穩(wěn)定斜坡為洮河北岸Ⅳ級階地前緣斜坡，斜坡近東西向展布，坡寬約240 m，斜坡高約100 m，坡度一般45°左右，前緣陡坎處局部超過50°。坡體植被發(fā)育，植被覆蓋率大于60%，坡頂為古雅川公園及肋巴佛紀念館。肋巴佛紀念亭屬于甘肅省省級文物保護單位。坡腳為卓尼縣柳林鎮(zhèn)木耳村及藏族中學。根據現場勘查，卓尼縣藏族中學不穩(wěn)定斜坡整體穩(wěn)定性較好，未發(fā)現整體變形跡象，坡體變形主要表現為坡體局部的滑塌破壞。根據斜坡形態(tài)特征，將斜坡自下而上分為四段斜坡：X1斜坡、X2斜坡、X3斜坡和X4斜坡。

3.1 X1斜坡特征

3.1.1 形態(tài)特征

X1斜坡坡寬約74 m，坡高約10～12 m，坡度約50°～60°，坡頂為林地，坡腳為藏族中學操場。在坡腳修建有漿砌塊石擋土墻，長124 m，墻高5.0 m，墻頂設有防護網。擋墻上部斜坡呈陡坎狀，坎高4～7 m，坡度50°～60°，局部近于直立，在降雨等不利工況下，局部出現小規(guī)模滑塌。

3.1.2 斜坡體物質成分

X1斜坡斜坡體物質成分為沖洪積碎石土及卵石。其中沖積碎石土為褐色，可見砂礫石，洪積成因，顆粒磨圓度差，級配較差，中密～密實[1]；卵石為青灰色，沖洪積成因，顆粒磨圓度較好，級配較差，中密～密實，母巖成分以灰?guī)r和板巖為主，粒徑20～200 mm的顆粒約占60%，粒徑2～20 mm的顆粒約占25%，粒徑0.075～2 mm的顆粒占13%，余者為粉土充填。

3.1.3 變形特征

X1斜坡坡度陡，坡腳可見卵石及碎石土出露，根據地層出露情況，變形特征主要表現為小型崩塌及卵石掉落。X1斜坡坡腳即為藏族中學操場，局部滑塌及落石將直接威脅師生的生命安全。

3.2 X2斜坡

3.2.1 形態(tài)特征

X2斜坡坡寬約50 m，坡高10～16 m，坡度約45°～55°，坡體頂部為上山便道，道路寬約3 m，為混凝土路面。在道路擴建工程實施過程中，將棄土堆積于道路外側。這些棄土在降雨后，吸水飽和，重量增加，緩慢變形。在道路外側，可見棄土沉降后，與混凝土路面出現裂縫，裂縫寬1～8 mm，旅游局已委派專人定期對裂縫回填。

3.2.2 斜坡體物質成分

X2斜坡為土質斜坡，斜坡體物質成分為黃土，淺黃色，松散-稍密，稍濕，無光澤，無搖震反應，富含植物根莖，含蟲孔，臨空面垂直節(jié)理發(fā)育，為坡體主要物質成分，呈被蓋狀廣布于Ⅳ級階地之上，成分以粉粒為主，均勻，疏松多孔，垂直節(jié)理發(fā)育，遇水軟化，強度低，具有較強濕陷性[2]。

3.2.3 變形特征

X2斜坡的變形特征主要表現為坡體在道路外側棄土的重力作用下，出現不穩(wěn)定斜坡失穩(wěn)現象。2017年10月，X2斜坡東側出現滑坡，滑坡體寬約15 m，高約20 m，滑體厚度約0.5～0.8 m，滑體方量約130 m3。根據調查分析，出現滑坡的原因主要為道路外側棄土長期變形，在雨后重度增加，達到極限狀態(tài)，帶動坡面土體向下滑動。滑坡兩側坡體因道路外側也存在大量棄土，若不對其進行處理，隨時會出現滑坡現象，將威脅坡腳藏族中學師生生命安全。

3.3 X3斜坡

3.3.1 形態(tài)特征

X3斜坡坡寬約230 m，坡高3～30 m，坡度45°～50°，為道路擴建形成的人工斜坡，坡腳為上山道路，坡頂為一平臺，栽植有松樹等植被。

3.3.2 斜坡體物質成分

X3斜坡為土質斜坡，斜坡體物質成分為碎石土和黃土。沖積碎石土為褐色，可見砂礫石，洪積成因，顆粒磨圓度差，級配較差，中密～密實。黃土為淺黃色，松散-稍密，稍濕，無光澤，無搖震反應，富含植物根莖，含蟲孔，臨空面垂直節(jié)理發(fā)育，是坡體主要物質成分，呈被蓋狀廣布于Ⅳ級階地之上，成分以粉粒為主，均勻，疏松多孔，垂直節(jié)理發(fā)育，遇水軟化，強度低，具有較強濕陷性。

3.3.3 變形特征

X3斜坡坡度陡，坡面垂直節(jié)理裂隙發(fā)育，變形特征主要表現為小型崩塌。不穩(wěn)定斜坡體的主要形成原因為道路擴建過程中開挖坡體。不穩(wěn)定斜坡坡面總體較為平整。坡體上部土體在降雨后，由于土體吸水作用，自重增大，多次出現滑塌現象。X3斜坡目前未發(fā)現整體變形跡象，但隨著坡腳小型滑塌的不斷發(fā)展，坡體抗滑力不斷降低，可能引發(fā)坡體的整體滑塌。X3斜坡坡腳為藏族中學操場及木耳村村民房屋，斜坡如整體失穩(wěn)將直接威脅師生的生命安全。

3.4 X4斜坡

3.4.1 形態(tài)特征

X4斜坡坡寬約130 m，坡高3～7 m，坡度45°～60°，為道路擴建形成的人工斜坡。坡腳為上山道路，坡頂為肋巴佛紀念亭。在紀念亭下部斜坡修建有漿砌石擋墻，墻高2～4 m。斜坡坡腳為排水渠，排水渠寬0.5 cm，深0.3 m。排水渠外側為混凝土路面、踏步及護欄。坡頂平臺為漿砌石擋墻圍護回填形成的平臺，沿原土及回填土出現裂縫，縫寬2～3 cm，為防止雨水入滲引起破壞，已用瀝青封堵。在平臺處雨水未匯集進入排水渠，而是沿坡面向下排泄，引發(fā)了X3斜坡的局部滑塌。

3.4.2 斜坡體物質成分

X4斜坡為土質斜坡，斜坡體物質成分為黃土。黃土，淺黃色，松散-稍密，稍濕，無光澤，無搖震反應，富含植物根莖，含蟲孔，臨空面垂直節(jié)理發(fā)育，為坡體主要物質成分，呈被蓋狀廣布于Ⅳ級階地之上，成分以粉粒為主，均勻，疏松多孔，垂直節(jié)理發(fā)育，遇水軟化，強度低，具有較強濕陷性。

3.4.3 變形特征

X4斜坡坡度陡，變形特征主要表現為斜坡土體在雨水的作用下出現小型崩塌，斜坡局部地段高約7～8 m，在降雨地震等不利工況下，易出現失穩(wěn)破壞現象。X4斜坡坡頂為肋巴佛紀念館，斜坡失穩(wěn)將對其安全造成威脅。

4 斜坡變形破壞影響因素分析

降雨：卓尼縣年降水量678.1 mm，蒸發(fā)量1 238.3 mm，多年平均降水量500～700 mm之間，且集中于5—10月，占年降水量的83%～88%。大雨和暴雨發(fā)生較為集中，且歷時短、高強度的降雨極易引發(fā)滑坡、崩塌等地質災害的發(fā)生[3]。

地形條件：藏族中學不穩(wěn)定斜坡高4～16 m，坡度約一般大于45°，坡體前緣臨空，在地層巖性和水文地質條件成為滑坡形成的有利因素的條件下，在降雨或地震的作用下，較易引發(fā)滑坡等變形破壞。

地層巖性：坡體地層上部主要為黃土類土和卵石，黃土類土是滑坡體主要的物質，坡面表層分布的黃土狀粉土結構松散，地表水體進入坡體一方面改變了坡體水文地質條件，另一方面加大了土體的容重，同時降低了最危險滑動面巖土層的抗剪強度。

人類工程活動：近年來隨著城市擴張，建筑工程、道路修建等人類工程活動頻繁，在降雨、地震等不利因素作用下，斜坡變形破壞加劇，小型崩塌、滑塌時有發(fā)生。

5 斜坡變形破壞模式分析

卓尼縣藏族中學不穩(wěn)定斜坡自下而上分為4段斜坡。根據目前坡體變形特征，X1斜坡目前主要表現為坡面的局部垮塌及坡面落石，隨著坡腳滑塌的不斷發(fā)展，將引發(fā)上部斜坡的整體滑動，破壞方式主要為牽引式破壞，考慮到X1斜坡坡體物質主要為卵石層，滑裂面近似圓弧狀。X2斜坡主要變形為坡頂棄土的加載作用，坡頂棄土在降雨后，重度增加，坡體逐漸達到臨界狀態(tài)，將引發(fā)斜坡的推移式破壞，考慮到X2斜坡坡體物質主要為黃土層，滑裂面為圓弧狀。X3斜坡目前主要表現為坡腳的局部垮塌，X3斜坡坡體高度大，隨著坡腳滑塌的發(fā)展，斜坡抗滑力逐漸減小，易引發(fā)上部整體斜坡的牽引式破壞，考慮到X3斜坡坡體物質主要為黃土層，滑裂面為圓弧狀。目前藏族中學段斜坡變形較為明顯，且坡腳為藏族中學操場，斜坡一旦出現整體破壞將對藏族中學師生的生命安全造成極大的威脅，該段斜坡為本次治理工程的重點治理區(qū)域。X4斜坡目前主要表現為坡腳的局部垮塌，X4斜坡坡體高度較小，坡體物質主要為黃土，隨著滑塌的發(fā)展，易引發(fā)斜坡的牽引式破壞，考慮到X3斜坡坡體物質主要為黃土層，滑裂面為圓弧狀。

6 結論

本文在分析卓尼縣藏族中學不穩(wěn)定斜坡的自然地理、地質環(huán)境等背景特征的基礎上，詳細研究了該不穩(wěn)定斜坡的形態(tài)特征、物質成分、變形特征，并且分析研究了斜坡變形影響因素和破壞模式，以期對該不穩(wěn)定斜坡的防治工作提供指導。