新疆葉城縣喀喇昆侖山區(qū)某中小學(xué)崩塌形成原因分析及防治措施

馮志遠(yuǎn)

新疆地礦局第三水文工程地質(zhì)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(shù)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(zhì)等自然因素影響，葉城縣喀喇昆侖山區(qū)易發(fā)生崩塌地質(zhì)災(zāi)害。嚴(yán)重危脅著當(dāng)?shù)剞r(nóng)牧民的生命財產(chǎn)安全，制約著當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)的發(fā)展。本文從葉城縣喀喇昆侖山區(qū)某中小學(xué)崩塌類型入手，分析其崩塌災(zāi)害形成機理，提出相應(yīng)的崩塌災(zāi)害防治措施，對當(dāng)?shù)販p災(zāi)防災(zāi)、社會穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)發(fā)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(fā)生崩落、滾動的現(xiàn)象或過程。多發(fā)生在大于60°—70°的斜坡上。崩塌的物質(zhì)，稱為崩塌體。崩塌體為土質(zhì)者，稱為土崩；崩塌體為巖質(zhì)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(jié)構(gòu)松散、雜亂、無層理、多孔隙；由于崩塌所產(chǎn)生的氣浪作用，使細(xì)小顆粒的運動距離更遠(yuǎn)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(qū)某中小學(xué)地質(zhì)環(huán)境概況

3.1 地形地貌

崩塌區(qū)位于喀喇昆侖山東段北麓，所在區(qū)域地貌類型中山地貌，其南、北兩側(cè)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(cè)自西向東徑流。

3.2 氣象水文

崩塌區(qū)地處歐亞大陸腹地，遠(yuǎn)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(yán)寒、降水稀少、蒸發(fā)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(zāi)害性天氣時有發(fā)生。氣溫、蒸發(fā)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(qū)與平原氣候具有較大的差異性。

崩塌區(qū)南部緊臨一條常年性河流—果薩斯河，自西往東從崩塌區(qū)區(qū)東側(cè)200—240米處流過。

3.3 地層巖性

(1)新近系中新統(tǒng)(N1)分布在北側(cè)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(zhì)泥巖)等，地層產(chǎn)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(tǒng)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(tǒng)風(fēng)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(xì)，分選好，水平層理發(fā)育，厚度隨地形而異，由幾米至幾十米。

③全新統(tǒng)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(tǒng)沖洪積層(Q4apl)分布在河床、河漫灘及其兩側(cè)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(dá)100厘米，呈次圓—圓狀，磨圓度較好，分選差，填隙物以細(xì)砂為主。

3.4 地質(zhì)構(gòu)造

崩塌區(qū)在區(qū)域上位于塔里木盆地西南部的喀喇昆侖山北麓，在大地構(gòu)造位置上屬于喀喇昆侖山東西向構(gòu)造帶的北翼，由走向北西西—南東東向的復(fù)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(gòu)造單元西南凹陷二級構(gòu)造單元葉城凹陷三級構(gòu)造單元南部澤普—克拉克沙依背斜處，崩塌區(qū)及周邊褶皺較發(fā)育。

4、現(xiàn)狀地質(zhì)災(zāi)害崩塌類型

崩塌區(qū)內(nèi)崩塌災(zāi)害主要分布于果薩斯中小學(xué)北側(cè)的山體，根據(jù)崩塌災(zāi)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(xiàn)狀有5處已發(fā)生的典型崩塌災(zāi)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(zhì)崩塌(隱患)，其余均為巖質(zhì)崩塌(隱患)。詳見表1。

5、崩塌形成原因

崩塌內(nèi)的地質(zhì)災(zāi)害主要為小型的巖質(zhì)、土質(zhì)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(yīng)力重新分布后在邊坡卸荷區(qū)內(nèi)形成拉張裂縫，并與構(gòu)造裂隙和層理結(jié)構(gòu)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(fā)作用下，導(dǎo)致危巖體突然脫離母體，翻滾、墜落下來，散堆于坡腳。巖質(zhì)崩塌主要為拉裂式，土質(zhì)崩塌主要為滑移式。

巖質(zhì)拉裂式崩塌危巖主要受兩組裂隙結(jié)構(gòu)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(jié)理面，傾角較緩。兩組結(jié)構(gòu)面在危巖自身重力、震動、降水等作用下，不斷擴(kuò)大，最終貫通，導(dǎo)致危巖體突然脫離母體，崩塌、墜落，見圖1。

土質(zhì)滑移式崩塌主要受兩組裂隙結(jié)構(gòu)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(jié)理面、隱伏滑移面，傾角較緩。兩組結(jié)構(gòu)面在危巖自身重力、震動、降水等作用下，不斷擴(kuò)大，危巖體沿較緩的結(jié)構(gòu)面蠕動，最終失穩(wěn)滑動、崩塌，見圖2。

6、崩塌影響因素

6.1 主導(dǎo)因素

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

6.2 誘發(fā)因素

崩塌的誘發(fā)因素包括風(fēng)化、降雨、融雪、地震及人類工程活動。通過調(diào)查，發(fā)現(xiàn)崩塌發(fā)生的時間多為冬春季節(jié)交替時的融雪期和夏季強降雨期內(nèi)，即表現(xiàn)為凍融及風(fēng)化作用較強烈時期。因此，降雨、融雪及凍融、風(fēng)化作用為防治區(qū)內(nèi)危巖體產(chǎn)生崩塌的主要誘發(fā)因素。

表1 崩塌(隱患)危巖體分布、規(guī)模、類型一覽表

圖1 巖質(zhì)邊坡拉裂模式圖

圖2 土質(zhì)邊坡破壞模式圖

圖3 攔石墻截面圖

7、防治措施

7.1 現(xiàn)有防治措施

201 0年6月位于B3崩塌災(zāi)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(hù)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(qū)(Ⅰ—Ⅱ段、Ⅲ—Ⅶ段、Ⅷ段)坡面上存在較多的孤立漂石和土質(zhì)凸塊，極易在長期的雨水沖刷掏蝕或地震力的擾動下失穩(wěn)，從而形成崩塌災(zāi)害，對坡面上的漂石和土質(zhì)凸塊進(jìn)行危巖清理。

(2)混凝土攔石墻

崩塌區(qū)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(wěn)定性較差，在此處修建混凝土攔石墻，對坡腳進(jìn)行加固，攔截落石，見圖3。

(3)被動防護(hù)網(wǎng)

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

圖4 被動網(wǎng)攔截示意圖

圖5 主動網(wǎng)防護(hù)示意圖

圖6 警示標(biāo)志示意圖

(4)主動防護(hù)網(wǎng)。崩塌區(qū)(Ⅲ—Ⅵ段)危巖體風(fēng)化強烈、節(jié)理裂隙發(fā)育、后緣裂隙較多，崩塌危巖體下方距離居民區(qū)較近，在此采用主動柔性防護(hù)網(wǎng)對潛在巖質(zhì)崩塌體進(jìn)行加固，見圖5。

(5)警示標(biāo)志。在崩塌區(qū)沿線設(shè)置警示標(biāo)志，位置分別為工程區(qū)的Ⅰ段、Ⅱ段、Ⅲ段、Ⅶ段東西兩側(cè)。警示內(nèi)容為“崩塌落石、注意安全！”，見圖6。

7.3 防治工程維護(hù)

加強對防治設(shè)施維護(hù)管理，保障防治工程正常運轉(zhuǎn)，不得人為損壞，對防治設(shè)施攔擋的落石要進(jìn)行清理，對防治設(shè)施出現(xiàn)破損要進(jìn)行修補。

8、結(jié)論

(1)喀喇昆侖山區(qū)巖體內(nèi)部層理、節(jié)理、裂隙發(fā)育，結(jié)構(gòu)面發(fā)育，巖性組合復(fù)雜，抗風(fēng)化、侵蝕差異大等內(nèi)因和強降雨、坡面流、地震等外因相互作用，易產(chǎn)生崩塌災(zāi)害。

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

(3)防治措施提高了當(dāng)?shù)鼐用駥Ρ浪鸀?zāi)害的認(rèn)識，通過宣傳教育，使當(dāng)?shù)鼐用裾J(rèn)識到了崩塌災(zāi)害的危害以及如何預(yù)防。

(4)應(yīng)加強對防治措施維護(hù)管理，保障正常運轉(zhuǎn)。

(5)不得在崩塌發(fā)育區(qū)繼續(xù)修建民房住所。

(6)一年后，對防治措施進(jìn)行了檢查，發(fā)現(xiàn)防治措施運行完好，有效攔截了落石，保障了當(dāng)?shù)鼐用竦纳敭a(chǎn)安全。

[1]地質(zhì)災(zāi)害防治條例釋義(第一版)，中國大地出版社，2004。

[2]工程地質(zhì)手冊(第四版)，中國建筑工業(yè)出版社，2007。

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

[4]新疆葉城縣果薩斯中小學(xué)崩塌災(zāi)害防治工程設(shè)計書，新疆華光地質(zhì)勘察總公司，2015。