昌吉市廟爾溝村滑坡災害發(fā)育特征及影響因素分析

雷育賓

(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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昌吉市廟爾溝村滑坡災害發(fā)育特征及影響因素分析

雷育賓

(新疆地礦局第一水文工程地質(zhì)大隊，新疆 烏魯木齊 830091)

昌吉市廟爾溝村位于天山北麓的中低山區(qū)，地勢西南高東北低，地質(zhì)環(huán)境條件較差，目前調(diào)查共發(fā)現(xiàn)滑坡2處。通過對廟爾溝村HP1滑坡地質(zhì)災害的詳細調(diào)查與測繪，對滑坡發(fā)育特征及影響因素進行深入分析，研究結果表明： HP1滑坡為新滑坡，滑動部位總體形態(tài)為平面呈不規(guī)則橢圓形，滑坡體厚度在4～18 m左右；滑動面為土巖界面，滑坡體由風積粉土、坡積砂卵礫石組成，兩側以粉土為主，中部則以砂礫石為主；地形地貌、巖土體類型、地震、降雨和人類工程是研究區(qū)滑坡形成的主要成災因素，為后續(xù)滑坡地質(zhì)災害點的防治提供理論依據(jù)

廟爾溝村；滑坡；發(fā)育特征；影響因素

新疆昌吉市廟爾溝鄉(xiāng)廟爾溝村，行政區(qū)劃屬昌吉市廟爾溝鄉(xiāng)管轄，距昌吉市67 km，距原廟爾溝鄉(xiāng)政府約1 km。由于研究區(qū)位于低山區(qū)，區(qū)內(nèi)山坡較陡，大部地區(qū)僅能步行，交通十分不便。2015年6月19日，新疆昌吉市廟爾溝鄉(xiāng)廟爾溝村西側發(fā)生一起滑坡地質(zhì)災害。本文在野外實地調(diào)查和室內(nèi)資料收集整理分析的基礎上，結合相關研究成果[1-6]，以研究區(qū)內(nèi)發(fā)育的HP1滑坡作為研究對象，對研究區(qū)內(nèi)孕災環(huán)境、滑坡災害發(fā)育特征以及主要影響因素等內(nèi)容進行分析和評價，進而為后續(xù)當?shù)卣畬碌刭|(zhì)災害點的防治工程設計提供理論基礎。

1 研究區(qū)孕災環(huán)境分析

1.1 自然地理概況

研究區(qū)屬典型的中溫帶大陸性干旱氣候特征，降水稀少，蒸發(fā)強烈，年(日)溫差變幅大。根據(jù)頭屯河制材廠氣象站(距離研究區(qū)約1.5 km)資料顯示，該區(qū)多年平均氣溫2.1℃，2月平均氣溫最低為-22.9℃，7月平均氣溫最高為20.5℃；多年平均降水量為386.2 mm；研究區(qū)東側的頭屯河由南向北縱貫昌吉全境，根據(jù)頭屯河制材廠水文站資料，該河多年平均徑流量為2.403億 m3，最大徑流量3.146億 m3，最小徑流量1.63億 m3，其流域匯水面積約1 562 km2。

1.2 地形地貌

研究區(qū)位于天山北麓的中低山區(qū)，總體地勢西南高東北低，海拔在1 476～1 675 m之間，總體地形起伏大。研究區(qū)西部為一平緩的斜坡，坡度小于5°。中西部為一向東南傾斜的單一斜坡地貌，地表植被較發(fā)育，主要為草本植物。斜坡坡面呈波狀起伏，山梁由西向東展布，梁間溝谷呈“V”型，走向由西向東，長度200～350 m不等，縱坡20%～50%，溝底寬度3～15 m，溝谷橫向相對高差5～30 m，縱向相對高差70～140 m。溝谷底部一般發(fā)育有順坡向的細小沖溝，溝寬0.5～4 m，切割深度0.3～2.0 m不等。

1.3 地層巖性

研究區(qū)出露的地層主要為侏羅系和第四系。其中侏羅系為中統(tǒng)頭屯河組，主要在研究區(qū)中部溝底及半坡上出露，為一套沖洪積相、河流相沉積，巖性主要為褐色、紅褐色泥巖，灰綠色、土黃色砂巖組成。而第四系地層主要包括上更新統(tǒng)坡積層、上更新統(tǒng)風積層以及全新統(tǒng)沖洪積層。

1.4 地質(zhì)構造及新構造運動

研究區(qū)屬烏魯木齊中生代山前坳陷之中偏西部齊古褶皺帶，位于東廟爾溝向斜北翼。此外，研究區(qū)新構造運動活躍，控制著區(qū)內(nèi)的地層分布及地貌特征。研究區(qū)位于河谷階地西側，差異性抬升運動，造成西側地勢不斷升高，河谷不斷下降，河谷階地沉積較厚的沖洪積層；河谷階地抬升過程中，河床相對下切，由于河流西側谷坡高陡，基巖在河水侵蝕作用下變軟，底部開始垮塌，上部形成張裂隙，并不斷溯源，當垮塌堆積物達到一定厚度后形成整體滑動的滑坡。

1.5 水文地質(zhì)條件

研究區(qū)內(nèi)賦存的地下水類型主要由碎屑巖類裂隙孔隙水和第四系松散巖類孔隙潛水組成。

1.5.1 碎屑巖類裂隙孔隙水

碎屑巖類裂隙孔隙水含水層巖性主要為砂巖，孔隙較發(fā)育，裂隙在鈣質(zhì)膠結的巖層中發(fā)育，一般涌水量不大。碎屑巖類裂隙孔隙水主要接受大氣降水入滲和片狀洪流入滲補給，總體從西南向東北運移，以側向徑流排出和泉的形式排泄，由于在研究區(qū)內(nèi)埋深大于90 m，埋深較大，因此對滑坡的形成無影響。

1.5.2 第四系松散巖類孔隙潛水

第四系松散巖類孔隙潛水主要分布于頭屯河河谷地帶，地下水水位埋深在河床地帶小于1 m，由河床向兩側階地增加，至研究區(qū)山坡坡腳地帶水位埋深大于25 m。含水層巖性主要為砂卵礫石，單井涌水量100～1 000 m3/d，溶解性總固體204.87 mg/L，礦化度0.14 g/L，pH值8.38，水化學類型為HCO3·SO4-Ca·Mg型，主要接受河洪水的入滲補給及上游的側向徑流補給，以向下游側向徑流排泄為主。由于孔隙潛水水面距各滑坡滑面距離較大，對滑坡的形成無影響。

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。巖組為軟弱、極軟弱層狀碎屑巖巖組；土體包括粉砂單層土體，圓礫、角礫單層土體，卵石單層土體，及混合土多層土體。

1.6.1 軟弱、極軟弱層狀碎屑巖巖組

該類巖組主要分布研究區(qū)山坡的中部，巖性為紅褐色、褐色泥巖、灰白色砂巖、以及泥巖砂巖互層，局部夾薄層砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)砂巖。根據(jù)巖石力學試驗結果，泥巖飽和抗壓強度0.044 MPa，砂巖一般飽和抗壓強度0.013 2～0.058 4 MPa，屬軟巖、極軟巖。該巖組巖石一般為泥質(zhì)膠結，親水礦物含量較多，遇水變軟或崩解，巖石強度低，力學性質(zhì)差異較大，總體工程地質(zhì)條件較差。滑坡滑帶、滑床基本由該巖組構成。

1.6.2 單層、多層土體

1)碎石土單層土體

主要分布于研究區(qū)西部山坡上部，厚度大致在3～45 m，巖性為青灰色、灰色的砂卵礫石，具水平層理，結構致密，局部呈半膠結狀態(tài)；另外，在研究區(qū)東側的頭屯河及其Ⅱ級階地也有分布，厚度較大，結構較致密，地基承載力300～400 kPa，該層土體整體工程地質(zhì)條件較好。

2)粉土、碎石土多層土體

廣泛分布于研究區(qū)內(nèi)的山坡上，上部為粉土，其下為松散的砂卵礫石，結構較松散，該層土體整體工程地質(zhì)條件較差。

2 研究區(qū)滑坡災害發(fā)育特征分析

研究區(qū)地質(zhì)災害類型為滑坡(潛在滑坡)，分布于廟爾溝村以西的山體坡面。根據(jù)本次現(xiàn)場實地勘查，共發(fā)育有HP1和HP2兩個滑坡災害點，其中HP1已發(fā)生劇烈滑動，目前處于欠穩(wěn)定狀態(tài)。本文主要以HP1滑坡災害為研究對象。

2.1 滑坡平面邊界特征

HP1滑坡為新滑坡，始滑時間為2015年6月19日，其平面邊界較為清晰，如圖1所示。滑坡后壁呈陡坎狀，近似90°，后壁高度2～4 m，高程在1 550～1 575 m。東西兩側邊界為深切的溝谷，南側溝谷走向大致為138°，相對高度5～15 m，北側溝谷走向大致為116°轉(zhuǎn)76°，相對高度3～7 m，兩者均為“V”型谷。東部坡底陡坎處為滑坡南緣，此處有多處修建房屋切坡形成的陡坎，近似90°，高差1.5～5 m。

圖1 HP1滑坡全貌

2.2 滑坡空間形態(tài)及規(guī)模

HP1滑坡西部為滑動部位，從滑動部位以東坡體分為三個支坡，如圖2所示。其中滑動部位的總體特征表現(xiàn)為：平面呈不規(guī)則橢圓形，總面積27 061 m2；縱向最長滑動長度約66 m，堆積體長度約42 m。陡直后壁往坡下方向為一斜面，長度約20 m，坡度30°；之后地形突起，形成一高坡，高坡坡度約19°，高坡往東側坡下方向延展，到坡前緣時，地形坡度再次變陡,形成高大的堆積體，坡度為38°，相對高差39 m。橫向最長80 m，坡面總體高低起伏，中間最高，北側最低，最大相對高差22 m?；麦w厚度在4～18 m左右；總體積約4.5萬 m3。發(fā)育規(guī)模為中型。

圖2 HP1滑坡平面圖

2.3 滑坡滑帶(面)特征

根據(jù)本次勘查結果，結合周邊的滑坡災害發(fā)育規(guī)律進行對比分析，本次滑坡的滑面為土巖界面：根據(jù)鉆探及井探資料，結合物探成果，第四系松散層與基巖接觸面處為泥巖強風化層，風化嚴重，呈碎顆粒及粘土狀，遇水強度變低；同時根據(jù)探槽揭露的基底情況，滑坡后壁為強風化泥巖，基底坡度約為40°?；瑤Ш?.3～1.5 m。以上內(nèi)容為上部松散層沿基巖強風化層滑動提供了必要條件，因此推測本次滑動面為土巖界面。

此外，根據(jù)現(xiàn)場勘查和區(qū)域地質(zhì)資料，基巖以侏羅系的泥質(zhì)砂巖、砂巖及少量泥巖為主，傾向240°～260°，傾角30°～40°，而滑坡坡向為43°～137°，地層傾向與坡向相反，為逆層坡，因此基巖整體發(fā)生滑動的可能性不大。

2.4 滑體物質(zhì)組成及結構特征

根據(jù)本次勘探，滑坡體由風積粉土、坡積砂卵礫石組成，兩側以粉土為主，中部則以砂礫石為主。根據(jù)鉆孔、探井揭露的地層，并結合物探解譯結果，第四系厚度約0.5～23.3 m，中上部較薄，根據(jù)ZK2孔資料顯示，滑坡滑動后緣處僅為3.7 m，坡腳處的ZK8號孔資料顯示，第四系厚度為23.3 m。粉土層厚度不大，一般1.0～5.0 m。

通過對粉土進行標準貫入原位測試，對砂礫石層進行動力觸探試驗，隨深度增加粉土、砂礫石密實度、承載力增加，粉土密實度為稍密，砂礫石為密實；據(jù)現(xiàn)場天然容重試驗結果，粉土天然容重一般在1.5～1.9 g/cm3，據(jù)雙環(huán)滲水試驗結果，砂礫石層滲透能力較強，滲透系數(shù)8～15 m/d，下滲深度1～1.5 m；對于粉土或者粉土、粘土充填的砂礫石層，透水能力較差，滲透系數(shù)0.01 m/d，下滲深度0.20～0.30 m。

3 研究區(qū)滑坡災害主要影響因素分析

3.1 巖土類型及性質(zhì)

研究區(qū)內(nèi)廣泛分布的第四系地層以殘坡積圓礫、角礫為主，這類地層結構較密實，但透水性較好，能使雨水順利下滲至下部全風化泥巖層。由于泥巖吸水性較強，抗水浸潤軟化能力低。因此，土體中下滲的地下水浸泡全風化泥巖形成滑動帶，加之基巖面順坡向傾斜，斜坡上部土體易沿全風化泥巖層發(fā)生滑動變形。

3.2 地形

研究區(qū)內(nèi)的山坡坡度均較陡，一般在20°～30°，局部達45°，越陡的地形越不利于滑坡的穩(wěn)定性，在地形轉(zhuǎn)折較大部位往往是滑坡的剪出口或后緣破裂面。高陡的地形為斜坡巖土體滑動提供了臨空面。

3.3 基底形態(tài)

基底坡度較大，最大處近40°，提供了較大的下滑動力勢能，使得上部松散堆積物容易沿土巖面發(fā)生滑動。

3.4 氣象

研究區(qū)位于山區(qū)，每年5-8月降水頻率及降水量均增大，且常出現(xiàn)暴雨天氣，具有降雨時間和降雨量集中，短時強降雨量和連續(xù)多日降雨量大等特點，降雨滲入巖土體內(nèi)降低低其抗剪強度，不利于巖土體的穩(wěn)定，觸發(fā)斜坡巖土體失穩(wěn)滑動而形成滑坡。

3.5 地震

研究區(qū)地震動峰值加速度為0.20 g，對應的地震抗震設防烈度值為Ⅷ度，該區(qū)屬新疆中部地震區(qū)的北天山地震帶，以地震強度大、頻率高、小震較多為特征。地震的發(fā)生增大土體下滑力，不利于斜坡穩(wěn)定，觸發(fā)斜坡巖土體失穩(wěn)滑動而形成滑坡。

3.6 人類工程活動

牧民在東側坡腳附近進行修建房屋，在修建房屋過程中對坡體進行切坡，形成高2～4 m、近似90°的高陡臨空面，使山坡穩(wěn)定性變差；牧民放牧活動集中于勘查區(qū)西部山坡，區(qū)內(nèi)放牧的主要為山羊，其對山坡植被破壞較為嚴重，為降雨后雨水入滲土體提供了條件。

從以上滑坡形成影響因素分析看出：地層巖性、巖體結構、地形條件、基底形態(tài)是滑坡發(fā)生的基本條件，而氣象(降雨、降雪、凍融)、地震、人類工程活動是滑坡的誘發(fā)因素。

4 結語

(1)研究區(qū)位于天山北麓的中低山區(qū)，頭屯河西岸，總體地勢西南高東北低，最大相對高差199 m，總體地形起伏大。研究區(qū)東側邊界附近為頭屯河西岸Ⅱ級階地地貌，頭屯河以西為低中山地貌。

(2)研究區(qū)內(nèi)出露的地層為侏羅系中統(tǒng)頭屯河組和第四系上更新統(tǒng)坡積層、第四系上更新統(tǒng)風積層、第四系全新統(tǒng)沖洪積層。研究區(qū)屬烏魯木齊中生代山前坳陷之中偏西部齊古褶皺帶，位于東廟爾溝向斜北翼，區(qū)內(nèi)發(fā)育有兩條斷層。

(3)研究區(qū)發(fā)育一處滑坡及一處潛在滑坡。其中滑坡為小型堆積層滑坡，滑動面位于全風化泥巖、砂巖層中。影響地質(zhì)災害穩(wěn)定性的主要因素有降雨、地震、人類工程活動，其中降雨，尤其是持續(xù)降雨或暴雨，是誘發(fā)地質(zhì)災害的主要因素。

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2017-02-09

雷育賓(1982-)，女，陜西富平人，工程師，主要從事水文地質(zhì)、工程地質(zhì)及地質(zhì)災害工作。

P642.22

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1004-1184(2017)03-0199-02