天水市北山滑坡群危害預測與地質(zhì)災害防治措施

李曉蓮 孟武

摘 要：近年來，由于降雨引發(fā)的滑坡等地質(zhì)災害頻發(fā)，對人民生命和財產(chǎn)安全造成了極大的威脅。本文以天水市北山滑坡群為例，結合勘察結果和實驗數(shù)據(jù)，通過計算王家半坡滑坡與中和巷滑坡滑矩，預測了北山滑坡群對周圍居民的危害性，并給出了合理可行的預防措施。

關鍵詞：北山滑坡群;滑矩;地質(zhì)災害防治

中圖分類號：P642.23文獻標識碼：A文章編號：1003-5168（2020）28-0142-03

Hazard Prediction and Geological Hazard Prevention Measures

of Landslide Group in Beishan， Tianshui

LI Xiaolian1 MENG Wu2

（1.Tianshui Normal University，Tianshui Gansu 741001;2. Geological Engineering Investigation Institute of Building Materials in Tianshui Co.， Ltd.，Tianshui Gansu 741000）

Abstract： In recent years， due to frequent landslides and other geological disasters caused by rainfall， people's lives and property have been a great threat. Taking the Beishan landslide group in Tianshui as an example， combining the investigation results and experimental data， the landslide moment of Wangjiapanpo landslide and Zhonghe Alley landslide were calculated， and the harmfulness of the landslide group to the residents around the Beishan landslide group was predicted， the reasonable and feasible preventive measures were given.

Keywords： Beishan landslide group;landslide moment;geological disaster prevention and control

1 工程概況

天水市位于秦嶺褶皺成山帶，歷經(jīng)多次構造運動，導致地質(zhì)災害頻發(fā)，尤以滑坡為重，被環(huán)境地質(zhì)界戲稱為“中國滑坡之鄉(xiāng)”。而北山滑坡群位于秦州區(qū)成紀大道以北的斜坡體之上，屬丘陵區(qū)斜坡地帶，西起天水市秦州區(qū)玉泉觀，東至北山泰山廟，主要由上庵溝滑坡、王家半坡滑坡、中和巷滑坡、椒樹灣滑坡、白家堡子滑坡等5個較大滑坡組成，常年來一直處于蠕滑變形階段。此滑坡群呈“彎月形”展布，東西向長約1.2 km，南北向?qū)捈s500 m，坡高50～150 m，坡度30°～60°，坡向140°～160°。坡面形態(tài)為凸形，坡體上滿布陡崖、臺階狀陡坎、落水洞等發(fā)育的微地貌，坡體結構以雙層為主，巖性為黃土和新近系泥巖。坡體上住戶居住密集，道路密布，但寬度小，汽車無法通行，交通條件差。

2 滑坡群災害預估

王家半坡滑坡與中和巷滑坡是北山滑坡群的重要組成部分，以此為例來分析滑坡群對天水市人民的危害。

天水市地處副熱帶北緣和青藏高原東部邊坡地帶，氣候類型屬半干旱半濕潤農(nóng)林復合氣候過渡帶。根據(jù)李悅等[1]在2015年對1951—2012年逐年最大日降水量的變化特征分析統(tǒng)計結果可知，天水市在雨季的最大日降水量強度達到了大暴雨標準。因此，在強降雨的影響下，北山滑坡群發(fā)生滑坡的可能性很大，而且根據(jù)實測，北山滑坡群每年汛期都會出現(xiàn)不同程度的變形。雖然對部分滑坡采用抗滑樁方式進行了治理，但由于資金限制，北山滑坡群仍未能得到徹底及全面的治理。經(jīng)現(xiàn)場勘察，王家半坡滑坡與中和巷滑坡坡體較陡，分布范圍大，穩(wěn)定性差，坡體及坡腳分布有社會單位、廠礦企業(yè)、學校及村莊、清真寺等，涉及約11 280人，一旦發(fā)生滑坡，將主要以壓埋和拉裂破壞為主，將威脅到上萬人的生命及財產(chǎn)安全。根據(jù)《滑坡防治工程勘察規(guī)范》（DZ/T 0218—2006）第6.3.2條的規(guī)定，根據(jù)危害對象等級劃分表，王家半坡滑坡與中和巷北山滑坡危害對象為城鎮(zhèn)，威脅人數(shù)超過1 000人，一旦發(fā)生滑坡，其危害對象等級為一級，險情級別屬于特大型，屬重大地質(zhì)災害。

3 滑坡群危害性分析

3.1 滑坡群不利因素分析

北山滑坡群為雙層坡體結構，上覆黃土狀粉質(zhì)黏土，土質(zhì)疏松，潮濕;下覆碎屑巖，歸類為厚層較軟砂巖、砂質(zhì)泥巖巖組，為湖泊相沉積。根據(jù)地質(zhì)環(huán)境和坡體特征，此滑坡群在各種不利因素組合下會繼續(xù)下滑變形，最終產(chǎn)生較大破壞。具體不利影響因素總結如下。

3.1.1 地形地貌。根據(jù)高志輝[2]的研究，當坡角在35°～55°時，邊坡坡角對邊坡穩(wěn)定性的影響就急劇增加;張成航[3]總結了天水市2013年“7·25”群發(fā)性地質(zhì)災害成災特征，得出滑坡多發(fā)生在35°～45°坡度范圍內(nèi)，以40°坡居多。本滑坡群坡高范圍為50～150 m，坡度范圍為30°～60°，坡向范圍為140°～160°，且該滑坡群坡體高差大，臨空條件好，在重力作用下，易形成一定的下滑力。

3.1.2 濕陷性黃土?；氯浩麦w上覆濕陷性黃土，垂直節(jié)理和大孔隙發(fā)育，上部結構疏松，力學性質(zhì)差，且下部含古土壤層，在降雨條件下容易積水而形成軟弱結構層，上部黃土體會以此為滑動面（帶）而發(fā)生滑動，形成滑坡。

3.1.3 地震影響。天水市地處甘肅東南部，位于蘭州天水地震帶，是我國最大的一個地震區(qū)，也是地震活動最強烈、大地震頻繁發(fā)生的地區(qū)。在地震作用下，土中孔隙水壓上升，有效應力下降，使得土體的黏聚力和內(nèi)摩擦角發(fā)生改變，從而降低土體的抗剪強度，導致土體破壞，發(fā)生滑坡。2008年5月12日汶川地震波及天水地區(qū)，該滑坡群區(qū)域居民房屋傾斜、墻體開裂，部分房屋倒塌，地面裂縫縱生，坡體前緣受擠壓，局部出現(xiàn)鼓丘或坍塌。此次地震破壞了該滑坡群巖體結構，降低了其穩(wěn)定性，加劇了北山滑坡群的變形，不僅導致坡體后緣發(fā)育數(shù)組呈“X”分布的拉張裂縫，并使原有裂隙加大或加深，使之處于臨界穩(wěn)定狀態(tài)。

3.1.4 降雨影響。根據(jù)何毅[4]研究可知，天水市降雨呈周期性特征。若天水市出現(xiàn)暴雨周期，雨水的下滲將會使巖土體抗剪強度降低、巖土體自重增加、溶解巖土體中鹽類物質(zhì)等，從而導致坡體下滑。

3.1.5 水土流失嚴重?；氯核鶎賲^(qū)域人口密集，長期的耕地需要和建房需求導致水土流失嚴重，破壞了坡體的幾何形狀和自然平衡，加劇坡體破壞。

3.1.6 地下水影響。北山滑坡群下含潛水，在地下水的長期潛蝕下，坡體中大量鹽類物質(zhì)被溶解，導致坡中巖土體黏聚力和內(nèi)摩擦角下降，抗剪強度降低，且易形成空洞，致使地表雨水徑流浸入，在古土壤層中形成軟弱滑動面，坡體順向下滑。

在以上不利因素的組合影響下，北山滑坡群將會發(fā)生進一步的滑移變形，從而形成地質(zhì)災害。

3.2 滑坡群危害預測

3.2.1 滑坡滑矩計算。以王家半坡滑坡與中和巷滑坡為例，通過估算滑坡滑出距離，測算界定滑坡危害覆蓋區(qū)及前后影響范圍，用以說明滑坡發(fā)生后的危害性，也為政府相關部門進行人員財產(chǎn)疏散、災情范圍控制提供參考。

滑坡滑距數(shù)值可以通過多種計算方法獲得。經(jīng)相關勘察單位分析比較，王家半坡滑坡與中和巷滑坡形成機制比較復雜，在計算時，應充分考慮各種因素對滑坡的影響，引入力學指標參數(shù)，建議采用如式（1）所示的滑坡滑距計算公式進行計算。

式中：[Lmax]表示滑坡體最大水平滑移距離，m;[ΔH]表示滑坡體前、后緣高差，m;[n]表示滑坡體滑出條件系數(shù)，參考表1;[φ]表示綜合內(nèi)摩擦角，°。

根據(jù)王家半坡滑坡與中和巷滑坡地形地貌及其阻隔體分布情況，各滑坡滑出條件系數(shù)取值及計算結果見表2。

3.2.2 滑坡群危害預測。從表2的計算結果可以看出，王家半坡滑坡與中和巷滑坡一旦發(fā)生，將會產(chǎn)生較大滑矩，最大滑矩可達到百米以上，直接威脅附近上萬人員財產(chǎn)及生命安全。從滑矩覆蓋范圍來看，一旦發(fā)生滑坡，將威脅到北山清真寺、熱力公司、玉泉中學、星月幼兒園、居民小區(qū)等社會單位和居民生活區(qū)，以及附近的土地資源和道路、供水、供電、通信等設施及商業(yè)經(jīng)營場所，威脅人群有附近居民、學校師生、學齡前兒童、商業(yè)經(jīng)營者、伊斯蘭教眾等敏感對象及該區(qū)域流動人口等。此地質(zhì)災害威脅對象較多，范圍較廣，涉及的社會性問題突出，必須從嚴預防，盡早治理。

4 地質(zhì)災害防治目標和措施

4.1 防治目標及原則

4.1.1 防治目標。天水市北山滑坡群涉及周圍學校、社會單位、廠礦企業(yè)及村莊等上萬余人的生命財產(chǎn)安全，覆蓋面積大，災害危險度高。為了提升滑坡防治成效，制定合理有效的防治目標是防災減災和城市地質(zhì)環(huán)境優(yōu)化的根本出發(fā)點。防治目標是控制已有滑坡進一步發(fā)展變形，阻止新滑坡的出現(xiàn)，最終使所有邊坡都處于穩(wěn)定狀態(tài)，消除地質(zhì)災害隱患，保障周圍環(huán)境安全，保護附近居民的生命財產(chǎn)安全，同時也為該地區(qū)城市土地資源利用、城市規(guī)劃和北山生態(tài)公園建設奠定基礎。

4.1.2 防治原則。滑坡防治是一個系統(tǒng)工程，既要做到“防”，也要做到“治”，要“防中有治，治中有防”。對于北山滑坡群，一方面要預防新滑坡的發(fā)生，另一方面要治理已經(jīng)發(fā)生的滑坡，保證其不再發(fā)展變形。所以，應盡量采用技術可行、經(jīng)濟合理的防治方案，要因地制宜、綜合防治，還要符合城市發(fā)展規(guī)劃，適應當?shù)亟?jīng)濟發(fā)展。總之，滑坡防治應堅持“以預防為主、防治結合、綜合防治”的原則[5]。

4.2 防治措施

根據(jù)相關單位勘察結果及防治建議，針對北山滑坡群整體特點，結合地質(zhì)環(huán)境因素，該滑坡群災害防治措施主要以抗滑支擋結構工程為主，輔以地表排水措施，結合綠植等生物工程，必要時拆除重災區(qū)建筑物，同時兼顧城市發(fā)展規(guī)劃及地質(zhì)環(huán)境優(yōu)化。具體防治措施如下。

4.2.1 排水。在坡面設明溝排水，攔截或旁引滑體以外的地表水，明溝采用C20混凝土現(xiàn)澆。當坡體中地下水含量較豐富時，還應采取管式地下水排滲盲溝等措施匯集和疏導滑體中的地下水。

4.2.2 削重減載。對于受威脅程度大且影響施工的建筑物，可考慮予以拆遷，降低危害程度，增加施工空間;對于坡度較陡的位置，可以考慮坡頂減重回填于坡腳，或削減坡面以降低坡面坡度等。

4.2.3 改變坡體巖土性質(zhì)?？梢愿鶕?jù)當?shù)赝临|(zhì)、經(jīng)濟等情況采用灌漿、電化學加固等措施來改變巖土體性質(zhì)、增強其整體性，并輔以生物工程、景觀工程，于坡體種植植被，防止地表水下滲、增加坡體穩(wěn)定性，并可結合北山公園建設規(guī)劃，將滑坡區(qū)由地質(zhì)災害區(qū)打造成園林風景區(qū)。

4.2.4 抗滑樁加固。在滑坡前緣臨空面布置抗滑樁，用鋼筋或廢舊鋼軌作為骨架，插入鉆孔，澆注混凝土，形成斷面約2.0 m×3.0 m、樁間距約5 m的抗滑樁，樁的錨固段應置于老滑坡滑床以下的中風化泥巖中。

4.2.5 擋墻法。若坡腳處有建筑物或道路，對坡面進行加固后可在坡腳處澆筑擋墻，防止巖土體滑落對坡腳居民、行人等造成威脅。

5 結語

天水市北山滑坡群存在較大安全隱患，尤其在汛期，雨水的下滲會加劇下滑變形趨勢。所以，必須盡早徹底進行防治，以保障周圍群眾生命、財產(chǎn)及社會資產(chǎn)安全。

參考文獻：

[1]李悅，朱擁軍，趙慶云，等.甘肅天水地區(qū)最大日降水量變化特征及可能最大日降水量估算[J].干旱氣象，2015（4）：581-586.

[2]高志輝.有限元邊坡穩(wěn)定參數(shù)敏感性分析[D].北京：北京工業(yè)大學，2007.

[3]張成航，張茂省，于國強.天水市群發(fā)地質(zhì)災害特征與成災機理[J].水土保持通報，2016（4）：46-50.

[4]何毅，王飛，穆興民，等.近60年關中-天水經(jīng)濟區(qū)降水量特征分析[J].水土保持研究，2012（1）：65-69.

[5]劉明輝.滑坡的防治原則和常見防治措施[EB/OL].（2016-04-30）[2020-08-04]. https：//www.docin.com/p-1554980906.html.