新疆葉城縣礦體不穩定斜坡發育特征及防治建議

范文龍

不穩定斜坡為在各種內在、外在因素的共同作用影響下，具備自然變形、失穩跡象或發生破壞的斜坡。特別是遭受暴雨或持續性降雨天氣影響時，不穩定斜坡在很大程度上會進一步惡化，導致其潛在的危害程度可能達到重大級。因此，明確不穩定斜坡的發育特征對邊坡的評價及保護具有重要意義。為此下文中就新疆葉城縣礦體不穩定斜坡發育特征及防治建議進行闡述，希望能對指導礦體不穩定斜坡的變形分析與防護措施提供一些參考作用。

1 勘查區概況

勘查區位于葉城縣西南部喀喇昆侖山區腹地的西合休鄉一村，中心地理坐標為：東經76° 49′35.84″，北緯36°54′47.16″，距葉城縣直線路程約130Km。勘查區地貌類型主要為剝蝕構造中高山地貌和山間河谷地貌兩類，地勢總體南高北低，海拔高程2836m～3048m，相對高差約212m。地震動峰值加速度為0.2g，地震基本烈度為Ⅷ度，區域地殼穩定性屬于不穩定區。勘查區主要地層為元古界基巖層（Pt）、第四系全新統風積層（Q4

eol）、第四系全新統坡積層（Q4dl）及第四系全新統沖洪積層（Q4al+pl）。區內地下水類型主要為基巖裂隙水及第四系松散巖類孔隙水，基巖裂隙水主要分布于勘查區西側的斜坡，受相鄰含水層的側向徑流和大氣降水的補給，總體由西向東徑流，以地下水側向徑流的方式向帕合甫河河谷排泄；第四系松散巖類孔隙水廣泛分布于帕合甫河河谷，補給來源主要為大氣降水的垂直入滲和河水的入滲補給，另外還有來自附近基巖裂隙水的側向補給，水位埋深隨季節和地形變化明顯，主要排泄方式為向下游側向徑流及通過植物或河谷階地上的濕地以蒸發的方式排泄。根據現場地質調查結果，按照巖土體的組成巖性、結構類型、巖土強度等，勘查區可分為三個工程地質巖組，分別為粉土、碎石土雙層土體，工程地質條件較差；粉土、卵石土雙層土體，表層工程地質條件較差，下部工程地質條件較好；礫類土單層土體,工程地質條件較好。

2 礦體不穩定斜坡發育特征

該不穩定斜坡發育于礦區中部和西部的斜坡處，其分布位置詳見。不穩定斜坡呈“馬蹄”狀，縱向長度約240m，寬約60m～310m，面積約5.06×104m2,分布高程2858m～3012m，相對高差154m，平均坡度約37°。不穩定斜坡潛在主滑方向為80°。根據本次勘查，滑動總方量約101×104m3，為大型不穩定斜坡。

2.1 礦體不穩定斜坡邊界特征

礦體不穩定斜坡平面形態完整，邊界輪廓清晰。不穩定斜坡西側山頂為一平臺，地形較為平坦，故將西邊界確定在斜坡較陡與緩坡交界土體穩定處；不穩定斜坡北側為山脊，地形分界明顯，故將北邊界確定在山脊處；不穩定斜坡南側為斜坡，坡面發育有較明顯的“U”形溝槽，地形變化較明顯，故南側基本以溝槽為界；在進行基礎設施建設時對前緣坡腳進行了切坡，形成將近90度的邊坡，一般高差5m～8m，對坡體整體性造成了一定程度擾動，在春季融雪季節，陡坎處多有滑塌，故將不穩定斜坡東邊界確定在不穩定斜坡體前緣。

2.2 礦體不穩定斜坡體空間形態及規模

該不穩定斜坡僅在坡腳發生小規模的滑塌。根據其地形地貌，結合探井、鉆探揭露的基底情況進行圈定。不穩定斜坡縱向長度約240m，寬約60m～310m，面積約5.06×104m2,分布高程2858m～3012m，相對高差154m，平均坡度約37°。不穩定斜坡潛在主滑方向為80°。滑動總方量約101×104m3，為大型不穩定斜坡。

2.3 滑面

根據本次勘查結果，以及利用理正6.0軟件搜索結果，這是常用的確定粉土層滑面的一種有效方法，本次采用自動搜索最危險滑動面，搜索結果顯示在粉土層與含礫粉土層接觸面出現最危險滑動面，滑面呈“凹”面狀，在坡腳粉土層較薄處剪出，因此確定不穩定斜坡XP1的沿粉土與含礫粉土接觸面滑動。

2.4 滑體

根據本次勘探，不穩定斜坡體由粉土組成。根據鉆孔、探井揭露的地層，并結合物探解譯結果，第四系粉土厚度約2.4m～30.0m，北部較薄，根據ZK13鉆孔資料顯示，不穩定斜坡北部坡腳處粉土厚度僅為3.0m。根據物探解譯及ZK10鉆孔資料顯示，不穩定斜坡前緣南側處粉土層厚度最大，達到了30m。

2.5 滑床

根據本次勘查結果，該不穩定斜坡主要為上覆粉土滑動，滑面為粉土與含礫粉土接觸面，深度2m～10m不等，因此滑床主要為含礫粉土，含礫粉土為土黃色，稍密，稍濕，礫石粒徑多在1cm左右，磨圓較差，分選性差。

2.6 變形特征

礦體不穩定斜坡目前未發生大規模的滑動，后緣及兩側未見裂縫等變形跡象，居民修路、建房時對前緣坡腳進行了切坡，形成將近90°的邊坡，一般高差5m～8m，給坡體整體性造成了一定程度擾動，在春季融雪季節，陡坎處多有滑塌。

2.7 礦體不穩定斜坡剪出口位置

根據理正6.0軟件搜索結果，結合本次勘查結果，XP1不穩定斜坡潛在剪出口位于臨近坡腳粉土層較薄處，這處位置粉土層厚度較薄，厚度約為0.5m～3.0m，是潛在剪出位置。

2.8 不穩定斜坡區地下水

本次勘查區共施工13眼鉆孔，均未揭露地下水，因此不穩定斜坡區域土層僅由降雨及冰雪融水補給，在持續暴雨和春季融雪季節，不穩定斜坡體受到浸泡，其自重增大，會導致穩定性進一步降低，當遇到地震、暴雨等特殊條件時，在超過其穩定性臨界時，將發生整體滑動。

2.9 研究區地質災害類型

根據本次勘查和上文敘述，根據《滑坡防治工程勘查規范》（DZ/T0218-2006），XP1為不穩定斜坡，為堆積層（土質）不穩定斜坡，為中層、牽引式、自然不穩定斜坡，規模為大型。

3 不穩定斜坡滑動及威脅對象

3.1 不穩定斜坡致災史及滑動情況介紹

根據本次勘查及訪問了解，XP1不穩定斜坡僅在坡腳因修建道路、房屋時切坡形成陡坎并出現過滑塌外，未見其它變形跡象。目前為止，暫未造成損失。

3.2 威脅對象

勘查區不穩定斜坡威脅對象為礦區周圍的居民、基礎設施、輸電線路及簡易路等。根據本次勘查結果，XP1不穩定斜坡共威脅坡下新建居民房125間，居民457人，輸電線路及簡易路約300m，不穩定斜坡區威脅潛在經濟損失約2250萬元。

4 不穩定斜坡形成機制和影響因素

4.1 不穩定斜坡變形破壞模式

不穩定斜坡體坡頂及坡底處向臨空方向剪切蠕動，達到臨界點后坡體上產生自地表向深部的拉裂，進一步明顯變形產生貫通良好的拉裂縫，然后剪切進一步貫通，地表裂縫增多，最終沿滑動面產生滑動。

4.2 影響因素

不穩定斜坡體形成機制包括不穩定斜坡的內因和外因兩個方面，它們是相互聯系，相互補充，并由各種因素綜合確定的，其中內因方面的地質因素包括：地形地貌、地層巖性、地下水等，外因方面有降水、融雪、地震和人類工程活動。其中地下水、大氣降水為主導因素。

4.2.1 地形地貌

礦區位于低山區，東西向地形坡度10°～60°，局部地段坡體陡峭，現階段無地貌變化，但地形地貌條件為不穩定斜坡的變形提供了一定的下滑力和臨空條件，不利于坡體的穩定，容易引發滑坡的發生。

4.2.2 地層特性

根據本次勘查，勘查區的粉土層是不穩定斜坡形成與發展的物質基礎，這類地層結構松散、抵抗斜坡變形破壞的能力低。由于粉土垂直節理及植物根孔、蟲孔發育，加之植物根系發育，土體具有一定的透水性，地表水體較易下滲軟化土體，因此，在春季融雪水和大氣降雨作用下，粉土的強度隨著含水量的增加而降低，并使得土體自重增加。在土層內部極易形成易滑的軟弱結構面，在山高坡陡的地帶易失穩發生滑坡。

4.2.3 大氣降水

礦區降水量較大，多年平均降水量可達231.2mm，降水在時間上的分布變化也較大，雨季主要集中在6、7、8月份。大氣降水對勘查區斜坡的影響主要體現在：降水入滲使坡體土層含水增加，不僅增大了斜坡土體的重度及滲透壓力，而且還能促使滑移面形成即軟化滑動面，在多次重復剪切下使土體抗剪強度降低，當下滑力大于抗滑力時容易引發滑坡的發生。另外，由于大量植物根系的存在降水較易下滲，并導致其下部坡體飽和度增大，坡體重量增加，地下水滲透壓力也會使坡體受力條件發生改變，并引發滑坡的發生。斜坡坡度較大，坡面土體根系洞穴、垂直節理發育，降水的入滲使坡體土層含水量增加，容重增大，在多次重復剪切下導致土體抗剪強度降低，當下滑力大于抗滑力時引發滑坡的發生。

4.2.4 融雪

礦區11月至1月降雪量大，至開春季節融化，融雪長時間浸泡土體，降低了斜坡土體的抗剪強度；坡面土體根系洞穴、垂直節理發育，融雪順著孔洞、裂隙入滲，易形成軟化滑動面，當下滑力大于抗滑力時引發滑坡的發生。

4.2.5 地震作用

地震作用對不穩定斜坡的影響主要表現為兩個方面：一是觸發效應，地震作用使接近臨界穩定狀態的斜坡瞬間失穩發生滑動；二是累積效應，地震作用使斜坡巖土結構松動，坡肩易出現裂縫，為降水入滲創造條件，促使斜坡失穩破壞。礦區地處地震多發區，地震動峰值加速度為0.20g，對應的地震基本烈度為Ⅷ度，地震的發生可增大滑坡發生的可能。

4.2.6 人類工程活動

礦區內采礦活動較強烈，主要表現為在坡腳人工切破、坡體過度放牧，破壞了土層結構，坡體受力形式也將發生改變。坡面過度放牧形成的溝道，使得地表水入滲補給斜坡體，增加了土體的容重，破壞了土體的抗剪強度，再加上強降雨對坡腳、坡體進一步沖蝕，易誘發滑坡的發生。

上述條件都說明了區內地質環境條件是非常脆弱的，在降雨、融雪、地下水、地震和人為破壞的影響下，易誘發滑坡災害的發生。

5 不穩定斜坡穩定性評價

5.1 野外判別

據現場調查、了解訪問并結合探井、探槽資料反映，XP1不穩定斜坡體前緣臨空，臨空高差較大，巖土體干燥-稍濕，不穩定斜坡坡面上，無裂縫發展，其上植被未有新的變形跡象；后緣無明顯位移跡象，未見裂縫；不穩定斜坡兩側無羽狀拉張裂縫。因此，根據國土資源部《縣（市）地質災害調查與區劃基本要求實施細則》(修訂稿)滑坡穩定性野外判別定性分析方法,綜合判定該不穩定斜坡體西部穩定性好，中、東部穩定性較差。

5.2 變形監測

5.2.1 簡易標尺監測

根據礦區地質情況，監測采用埋樁法，本次埋樁法監測點主要布置在不穩定斜坡體前緣滑塌形變處，完成監測12次，為不穩定斜坡體穩定性評價提供了基礎依據。

本次埋樁法監測點主要布置在不穩定斜坡體前緣滑塌形變處，監測頻率每周一次,變形明顯或雨天時，加密監測，共12點次。野外勘查期間，監測點未發生形變變化。

5.2.2 不穩定斜坡穩定性總體評價

根據埋樁監測及綜合多種因素分析，綜合評價礦體不穩定斜坡現狀穩定性差。在融雪、降雨及地震等誘發因素影響下,有可能發生表層滑動，穩定性變差。

6 地質災害防治原則

（1）堅持“預防與工程治理相結合”的原則。在災害發生前采取預防措施，由消極被動的應急避災轉為積極主動的減災防災，在一定程度上控制地質災害的發生及加劇，有效減少地質災害的發生，減輕其破壞程度。同時采取適宜合理措施，對其進行工程治理，做到防治結合。

（2）全面規劃、重點防治、各種防治措施緊密結合的原則。根據礦區地質災害的發生條件、活動特點及危害狀況、發展趨勢和治理緊迫性，從全局的角度考慮，采取切實可行的、相互關聯的工程措施，全面綜合地制定防治規劃，避免由一種災害轉換為另一種災害，在保證有效治理的同時，盡可能減少對當地群眾利益的損害。

（3）防治工程充分考慮牧場、水利、交通、環保及當地政府的意見，相互配合，共同協商，緊密地與當地鄉鎮遠景規劃相結合，遵循統籌規劃、合理布局的原則，以最小的投入達到較大的社會效益與環境效益，擇優確定。

（4）專業防治與群策群防相結合的原則。充分發動群眾，建立群專結合的地質災害防治體系，提高預報預警、快速反應能力。

（5）由于防治資金有限，堅持“地質災害要分輕重緩急，針對地質災害穩定性差、危害大、險情大的優先治理，地質災害穩定性稍好、危害小、險情小的以監測、警示為主，延后防治”的原則。

7 防治工程方案建議

本次防治方案采用以“治”為主，以“防”為輔的原則。“治”通過工程治理，針對不穩定斜坡成因及影響因素，在坡腳人工切坡陡坎處修建重力式擋土墻，防止坡腳進一步滑塌，保護坡腳，從而達到減輕或消除地質災害的目的。“防”主要采取宣傳教育等手段，加強勘查區周邊村民防范意識及防災減災能力。

根據勘查區不穩定斜坡災害的主要特點，考慮到不穩定斜坡防治工程非標準性、風險性與應急性的特征，遵循上述“以治為主、以防為輔”的實施原則，共提出2套防治方案：

方案一：重力式擋土墻+截排水溝+安全警示牌+變形監測。以被動攔擋為主；針對不穩定斜坡成因及影響因素，在坡腳人工切坡陡坎處修建重力式擋土墻，保護坡腳，防止坡腳進一步滑塌。在重力式擋土墻坡腳修建排水渠，排導坡面水流，防止極端天氣下坡面洪水進入村莊。

方案二：削方減載+坡面生態防護+重力式擋土墻+截排水溝+變形監測。對不穩定斜坡體削方減載為主；對不穩定斜坡體按設計坡度分臺階進行削方減載，通過減輕不穩定斜坡體重量、放緩坡面坡度，從而減小坡體下滑力。在削方減載后的坡面布設橫向截水溝及縱向排水溝，排導坡面降水，減少入滲，通過防止土體抗剪強度降低達到提高不穩定斜坡體穩定性的作用。對削方減載后的坡面進行生態防護，減少入滲，防止土體抗剪強度降低，減少揚塵，保護生態。在坡腳人工切坡陡坎處修建重力式擋土墻，保護坡腳，防止坡腳進一步滑塌。

8 結論

文中在現場勘查的基礎上，了解到礦體不穩定斜坡的發育特征。在此基礎上對該不穩定斜坡進行綜合評價，分析該不穩定斜坡造成的威脅與破壞，提出兩鐘防治方案，希望能對同類型礦山地質災害防治提供一些參考。