昌吉市廟爾鄉(xiāng)泉州學(xué)?；聻?zāi)害發(fā)育特征及治理工程措施研究

王曉貴

(新疆地礦局第一水文工程地質(zhì)大隊，新疆 烏魯木齊 830091)

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昌吉市廟爾鄉(xiāng)泉州學(xué)校滑坡災(zāi)害發(fā)育特征及治理工程措施研究

王曉貴

(新疆地礦局第一水文工程地質(zhì)大隊，新疆 烏魯木齊 830091)

在對廟爾溝鄉(xiāng)泉州學(xué)校兩處潛在滑坡地質(zhì)災(zāi)害詳細(xì)調(diào)查的基礎(chǔ)上，對兩處潛在滑坡的發(fā)育特征、穩(wěn)定性及治理工程措施進(jìn)行了分析和研究。研究結(jié)果表明：H5和H6滑體均由坡積角礫、礫砂、含礫粉土等組成，均為小型潛在滑坡隱患體；H5滑坡在天然自重工況下基本穩(wěn)定，自重+暴雨工況下基本穩(wěn)定-欠穩(wěn)定，自重+地震工況則為欠穩(wěn)定-不穩(wěn)定；H6滑坡在天然自重工況下為穩(wěn)定-基本穩(wěn)定，自重+暴雨工況下為基本穩(wěn)定，自重+地震工況則為欠穩(wěn)定-不穩(wěn)定；最后，提出了抗滑樁設(shè)計、重力式擋土墻、及排水溝設(shè)計等工程防治方案。

廟爾溝鄉(xiāng)；滑坡；發(fā)育特征；穩(wěn)定性；治理措施

研究區(qū)位于昌吉市廟爾溝鄉(xiāng)政府西側(cè)約500 m，距昌吉市87 km，距烏魯木齊市82 km，行政區(qū)劃隸屬昌吉市廟爾溝鄉(xiāng)管轄。廟爾溝鄉(xiāng)至八鋼、昌吉市、烏魯木齊市有柏油公路相通，交通條件十分便利。本次研究區(qū)位于新疆昌吉市廟爾溝鄉(xiāng)泉州學(xué)校南側(cè)斜坡上，東起H6滑坡發(fā)育邊界外擴(kuò)20 m，西至H5滑坡發(fā)育邊界外擴(kuò)20 m，北部邊界至泉州學(xué)校門口道路，南至H5滑坡后部20 m，劃定防治工程區(qū)面積0.06 km2。因此，本文在野外調(diào)查和室內(nèi)資料整理分析的基礎(chǔ)上，參考相關(guān)研究成果[1-5]，對研究區(qū)內(nèi)地質(zhì)條件、發(fā)育特征、穩(wěn)定性以及治理工程措施等內(nèi)容進(jìn)行分析和評價，進(jìn)而為后續(xù)當(dāng)?shù)卣畬碌刭|(zhì)災(zāi)害點的防治工程設(shè)計提供理論基礎(chǔ)。

1 研究區(qū)地質(zhì)條件分析

1.1 自然地理概況

研究區(qū)具典型的中溫帶大陸性干旱氣候特征，降水稀少，蒸發(fā)強烈，冬季寒冷漫長，夏季較熱、干燥，溫差變幅大，冬季常有寒流入侵。多年平均氣溫2.1℃，多年平均降水量為386.2 mm，主要集中在5-8月，其中近二十年來最大降水量為54.4 mm，多年平均蒸發(fā)量為1 482.2 mm，相對濕度40%～80%左右。

在研究區(qū)北側(cè)發(fā)育有一近東西向沖溝，沖溝寬約10～15 m，深約6～9 m，地表水徑流量約0.15～2.8 L/s，向東匯入頭屯河。頭屯河縱貫昌吉全境，多年平均徑流量為2.403億 m3，最大徑流量3.146億 m3，最小徑流量1.63億 m3，其流域匯水面積1 562 km2。

1.2 地形地貌

研究區(qū)處于天山北麓的中低山區(qū)，總體地勢南高北低，西高東低，最高處海拔1 755.4 m，最低處海拔1 494.1 m，相對高差261.3 m。山體坡度30°～48°，為一向北傾斜的單一斜坡，坡面呈波狀起伏，坡面發(fā)育南北向小型溝谷，溝谷呈“U”字型，縱坡18°～30°，長度一般90～150 m不等，溝底寬度10～15 m。防治區(qū)區(qū)內(nèi)植被發(fā)育。在北部公路邊有一近東西向的沖溝，溝寬10～15 m，深6～9 m，邊坡呈陡坎狀。研究區(qū)滑坡全貌如圖1所示。

圖1 研究區(qū)滑坡全貌

1.3 地層巖性

研究區(qū)及附近出露地層主要為侏羅系及第四系，現(xiàn)分述如下：

1.3.1 侏羅系

主要出露于防治區(qū)東部山坡部位，學(xué)校南側(cè)沖溝內(nèi)亦有露頭，為一套山麓相、沖洪積相、河流相、湖泊相沉積，巖性由灰綠色、紫紅色礫巖、砂巖、粉砂巖、泥巖組成，統(tǒng)稱為“雜色巖系”，地層總厚485 m，巖層產(chǎn)狀168°～245°∠50°～68°。

1.3.2 第四系

(1)上更新統(tǒng)風(fēng)積層

主要分布在勘查區(qū)南部及山頂平臺上，厚度5～11.5 m，其厚度變化受地形影響，巖性為淺黃色，灰黃色的粉土，結(jié)構(gòu)疏松，垂直節(jié)理較發(fā)育，表層植被茂盛。

(2)更新統(tǒng)殘坡積層

分布在斜坡坡面及坡腳，其厚度受地形影響變化較大，為0.3～8 m。地表為腐殖土，植被茂盛，厚度0.2～0.5 m；中上部為含礫粉土，厚度0.5～2.0 m，含礫量小于5%，礫徑5～20 mm；下部為淺灰色的角礫，松散，一般粒徑0.5～5 cm，最大粒徑10 cm，礫石含量50%～60%，砂含量30%～40%，顆粒成份多為凝灰質(zhì)砂巖，與下伏基巖呈不整合接觸。

(3)全新統(tǒng)沖洪積層

分布在防治區(qū)北部沖溝及沖溝兩側(cè)，巖性為土黃色粉土、灰色砂礫石，粒徑2～20 mm不等，個別可達(dá)100 mm。

1.4 地質(zhì)構(gòu)造及新構(gòu)造運動

研究區(qū)處于烏魯木齊中生代山前坳陷之中偏西部齊古褶皺帶的東廟爾溝向斜北翼。東廟爾溝向斜東起煤窯溝，西至石灰溝，西部與阿什里山間坳陷相連，軸向110°～290°，核部由西山窯組組成，兩翼為頭屯河組、三工河組，產(chǎn)狀較陡，多在60°～80°之間，均向南傾，成為一倒轉(zhuǎn)的屜狀向斜，兩翼被斷層平行于軸向切割而與石炭系相接，向斜寬僅1.7 km。此外，根據(jù)《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》(GB18306-2001)中的《地震動峰值加速度區(qū)劃圖》，防治區(qū)地震動峰值加速度為0.20 g，地震基本烈度為Ⅷ度，地殼穩(wěn)定性屬次不穩(wěn)定區(qū)。

1.5 水文地質(zhì)條件

研究區(qū)地下水類型為碎屑巖孔隙裂隙水，含水巖性主要為砂巖，孔隙較發(fā)育，裂隙在鈣質(zhì)膠結(jié)的巖層中發(fā)育，一般涌水量不大；據(jù)西側(cè)的寶安煤礦資料，礦井涌水量25～75 m3/d，水交替滯緩，由于滲濾作用較強烈，水質(zhì)較差，地下水水化學(xué)類型為SO4·HCO3-Na型水或SO4-Na型水，礦化度3～10 g/L。

地下水主要接受大氣降水入滲和片狀洪流入滲補給。地下水總體從南向北運移，以側(cè)向徑流排出和泉的形式排泄。

1.6 工程地質(zhì)條件

研究區(qū)工程地質(zhì)巖土體包括巖組和土體兩大類。巖組為互層狀堅硬-較堅硬碎屑巖組；土體包括粉土、碎石土多層土體。

1.6.1 互層狀堅硬-較堅硬碎屑巖組

巖性為礫巖、砂巖、粉砂巖、泥巖，顏色為灰白色、灰綠色、紫紅色，含少量結(jié)晶物，中密，塊狀，具水平層理，內(nèi)聚力為40 kPa，內(nèi)摩擦角為26°，浸水后的抗拉強度為52 kPa，軟化系數(shù)0.15。表層風(fēng)化強烈，地基承載力特征值為440 kPa。

1.6.2 粉土、碎石土多層土體

粉土主要分布在山坡上部、山頂平臺及溝谷表面，厚度5～11.5 m，淺黃色，中密，粘聚力為15～38 kPa，內(nèi)摩擦角為18°～27.5°，地基承載力特征值為376 kpa，其含鹽量0.5%～0.95%，為硫酸鹽漬土及亞硫酸鹽漬土，對混凝土及混凝土中的鋼筋具腐蝕性。

碎石土厚度0.5～21 m，灰白色、灰黑色，松散，中密，礫石含量從上至下20%～80%不等，一般礫徑20～50 mm，最大礫徑300 mm，充填物為砂土，夾少量透鏡體，成分為石英，磨圓度差，分選性差，地基承載力特征值為420 kPa。

2 滑坡災(zāi)害發(fā)育特征及穩(wěn)定性分析

2.1 滑坡災(zāi)害發(fā)育特征

研究區(qū)域共分布2個潛在滑坡，編號為H5、H6?，F(xiàn)分述如下：

2.1.1 H5滑坡基本特征

H5潛在滑坡體位于廟爾溝鄉(xiāng)泉州學(xué)校鍋爐房的南側(cè)斜坡上，斜坡坡度上陡下緩，坡度34°～38°，植被生長茂盛。潛在滑坡后緣位于坡體裂縫發(fā)育處，標(biāo)高1 624 m，主要有兩條裂縫，上部裂縫長15 m，下部裂縫長25 m，兩條裂縫間距2.8～4.2 m，走向80°～83°，呈臺階狀，臺階高0.3～0.5 m不等；據(jù)專項勘查報告，潛在滑坡前緣位于學(xué)校運動場至學(xué)生宿舍和鍋爐房的陡坎處，標(biāo)高1 530 m，該陡坎為修建學(xué)校平整場地時，對坡腳進(jìn)行開挖而形成，高1.5～3.5 m；前緣后緣高差94 m。H5潛在滑坡體在平面上呈簸箕狀，上小下大，寬約20～84 m，長約140 m，滑坡面積約9 200 m2。

根據(jù)專項勘查報告，滑體由坡積角礫、礫砂、含礫粉土等組成，滑體厚度平均為3.55 m，體積約32 660 m3，為小型潛在滑坡隱患體。

推測滑面位于第四系松散土體與侏羅系基巖接觸位置，滑面傾角與斜坡坡度一致，滑床由侏羅系的砂巖、細(xì)砂巖、泥巖互層組成，巖層產(chǎn)狀232°∠50°，與坡向相反。預(yù)測滑動方向與山坡坡向基本一致，為357°方向。

2.1.2 H6滑坡基本特征

H6潛在滑坡體位于H5潛在滑坡東側(cè)，斜坡坡度上陡下緩，坡度33°～37°，植被生長茂盛。斜坡發(fā)育階梯狀裂縫，裂縫呈圈椅形，長5～15 m，臺階高0.3～0.5 m，裂縫處為潛在滑坡后緣，標(biāo)高1 598 m；修建學(xué)校平整場地時，對坡腳進(jìn)行開挖，在學(xué)校學(xué)生宿舍和教學(xué)樓一帶形成1.5～5 m的陡坎，陡坎處為滑坡前緣，標(biāo)高1 527 m；前緣后緣高差71 m。H6潛在滑坡體寬約8～65 m，長約93 m，滑坡面積約3 680 m2。

根據(jù)專項勘查報告，滑體由坡積角礫、礫砂、含礫粉土等組成，滑體厚度平均為5.95 m，體積約21 900 m3，為小型潛在滑坡隱患體。

推測滑面位于第四系松散土體與侏羅系基巖接觸位置，滑面傾角與斜坡坡度一致，滑床由侏羅系基巖組成。預(yù)測滑動方向與山坡坡向基本一致，為21°方向。

2.2 穩(wěn)定性計算結(jié)果

本文對研究區(qū)滑坡進(jìn)行了定性及定量評價。

滑坡穩(wěn)定性定性評價采用國土資源部《縣(市)地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查與區(qū)劃基本要求實施細(xì)則》(修訂稿)中滑坡穩(wěn)定性野外判別表進(jìn)行，定性評價結(jié)果為H5、H6潛在滑坡穩(wěn)定性較差。

滑坡穩(wěn)定性定量評價選用摩根斯頓-普賴斯法進(jìn)行計算，用詹布法校核。計算剖面采用Ⅰ-Ⅰ＇、Ⅱ-Ⅱ＇地質(zhì)剖面，按折線型滑面計算。計算結(jié)果見表1。

表1 潛在滑坡穩(wěn)定性計算及評價結(jié)果匯總表

從表1可知，H5滑坡在天然自重工況下基本穩(wěn)定，自重+暴雨工況下基本穩(wěn)定-欠穩(wěn)定，自重+地震工況則為欠穩(wěn)定-不穩(wěn)定；H6滑坡在天然自重工況下為穩(wěn)定-基本穩(wěn)定，自重+暴雨工況下為基本穩(wěn)定，自重+地震工況則為欠穩(wěn)定-不穩(wěn)定。

3 滑坡災(zāi)害治理工程措施分析

在對研究區(qū)孕災(zāi)環(huán)境條件分析的基礎(chǔ)上，并結(jié)合研究區(qū)滑坡的發(fā)育特征、威脅對象、危害程度及穩(wěn)定性評價結(jié)果，提出截排水工程、抗滑樁板墻、重力式擋土墻及警示牌等工程防治方案。

3.1 抗滑樁設(shè)計

由于暴雨工況和地震工況下滑坡下滑推力較大，設(shè)置兩排抗滑樁，前后排抗滑樁成“品”字形布設(shè)，有利于共同形成土拱效應(yīng)，可以更好的發(fā)揮抗滑樁的抗滑效果?？够瑯吨行木? m，排距6 m。本次防治H5滑坡抗滑樁布設(shè)軸線長度90 m，共布設(shè)抗滑樁29根，H6滑坡抗滑樁布設(shè)軸線長60 m，共布設(shè)抗滑樁22根。

抗滑樁嵌固端深度至少為樁長的1/2，且進(jìn)入穩(wěn)定基巖不少于3 m，根據(jù)專項勘查報告，抗滑樁部位滑體厚度約4 m，設(shè)計平均樁長8 m，嵌固端埋深4 m。樁類型均為2×3 m的矩形樁。為把抗滑樁連系在一起形成一個整體，在抗滑樁之間設(shè)置冠梁(連系梁)，冠梁截面尺寸為1×0.5 m，如圖2所示。

圖2 抗滑樁及冠梁連接圖

3.2 重力式擋土墻

擋土墻設(shè)計采用重力式漿砌卵石擋土墻，梯形斷面，使用M10砂漿MU30卵石砌筑，背墻采用直墻，胸墻采用斜墻，坡度1:0.5?；自O(shè)計為水平形式。擋土墻地面以上設(shè)置第一排排水管，橫向每隔3 m設(shè)置1個排水管，縱向設(shè)置3排，排間距0.8 m，排水管呈“品”字形分布，傾角為5°，采用ф0.10 m的PVC管，墻后填充0.4 m、高1.45～2 m的反濾層。砌筑時長度方向每10 m設(shè)置一道伸縮縫，縫寬2 cm，內(nèi)嵌2 cm厚苯，外抹2 cm厚的M10砂漿。

3.3 排水溝設(shè)計

排水溝基槽開挖采用人工開挖，整平夯實后，在基槽底部人工鋪設(shè)10 cm的天然砂礫石墊層，均勻攤平并夯實。排水溝采用C20混凝土預(yù)制板砌筑，預(yù)制混凝土板采用C20混凝土，底板尺寸200×200×60 mm，側(cè)板尺寸600×400×60 mm，溝頂外側(cè)采用預(yù)制C20混凝土板壓頂，厚30 mm，寬150 mm。

依據(jù)相應(yīng)規(guī)范要求，由于排水溝布設(shè)位置較陡，因此坡面兩條主排水溝每隔20 m設(shè)置防滑平臺，在砌筑長度方向每隔20 m設(shè)置混凝土隔墻，隔墻寬度20 cm。所有排水溝每隔10 m設(shè)置伸縮縫，縫寬2 cm，縫內(nèi)嵌厚2 cm的苯板，縫外抹2 cm厚的M10砂漿。

4 結(jié)語

(1)研究區(qū)處于天山北麓的中低山區(qū)，總體地勢南高北低，西高東低。區(qū)內(nèi)共發(fā)育兩處潛在滑坡，其中H5和H6滑體均由坡積角礫、礫砂、含礫粉土等組成，均為小型潛在滑坡隱患體。

(2)通過滑坡穩(wěn)定性評價分析，H5滑坡在天然自重工況下基本穩(wěn)定，自重+暴雨工況下基本穩(wěn)定-欠穩(wěn)定，自重+地震工況則為欠穩(wěn)定-不穩(wěn)定；H6滑坡在天然自重工況下為穩(wěn)定-基本穩(wěn)定，自重+暴雨工況下為基本穩(wěn)定，自重+地震工況則為欠穩(wěn)定-不穩(wěn)定。

(3)在對研究區(qū)孕災(zāi)環(huán)境條件分析的基礎(chǔ)上，并結(jié)合研究區(qū)滑坡的發(fā)育特征、威脅對象、危害程度及穩(wěn)定性評價結(jié)果，提出抗滑樁設(shè)計、重力式擋土墻、及排水溝設(shè)計等工程防治方案。

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2017-03-10

王曉貴(1979-)，男，內(nèi)蒙古呼和浩特人，工程師，主要從事水文地質(zhì)、工程地質(zhì)與環(huán)境地質(zhì)方面工作。

P642.22

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1004-1184(2017)03-0180-03