張石高速公路K21+800m處緊急避險(xiǎn)車(chē)道滑坡地質(zhì)災(zāi)害的誘發(fā)因素分析

許京明，馮　燕，侯偉利，張　海，田占成

（河北省地礦局第三地質(zhì)大隊(duì)，河北張家口075000）

張石高速公路K21+800m處緊急避險(xiǎn)車(chē)道滑坡地質(zhì)災(zāi)害的誘發(fā)因素分析

許京明*，馮燕，侯偉利，張海，田占成

（河北省地礦局第三地質(zhì)大隊(duì)，河北張家口075000）

對(duì)張石高速公路K21+800m處緊急避險(xiǎn)車(chē)道滑坡地質(zhì)災(zāi)害形成的地質(zhì)背景進(jìn)行了詳細(xì)介紹，總結(jié)了次滑坡地質(zhì)災(zāi)害的形成特點(diǎn)，對(duì)滑坡地質(zhì)災(zāi)害的誘發(fā)因素進(jìn)行了綜合分析，分別從地質(zhì)因素方面和力學(xué)角度方面對(duì)其滑坡地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行了詳細(xì)闡述，對(duì)該滑坡地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的形成條件得出了客觀(guān)結(jié)論，對(duì)此滑坡地質(zhì)災(zāi)害的恢復(fù)治理給出了相應(yīng)的措施及方案和合理化建議。

滑坡地質(zhì)災(zāi)害；誘發(fā)因素分析；地質(zhì)因素；力學(xué)角度

張石高速公路K21+800m處緊急避險(xiǎn)車(chē)道位于張石高速公路張北至張家口段，北距張北縣縣城約20km，東南距張家口市約17km。地處尚義至赤城深斷裂南側(cè)約2km處，此斷裂在此處為十幾條東西向延伸并列分布的群生斷裂呈現(xiàn)，并延此深斷裂沿線(xiàn)有大量下降泉露頭，地下水蘊(yùn)含豐富，滑坡的產(chǎn)生和潛在幾率較大。

此滑坡滑坡體在平面上大致呈梯形形狀，滑坡前緣寬約90m，后緣寬約80m，滑坡體長(zhǎng)約150m，在滑坡頂端滑坡的最大垂直向下位移近2m，在滑坡體的中部垂直向下位移較小，為30cm以?xún)?nèi)，在滑坡體的前緣部位滑坡體的垂直向下位移較大，在2m以?xún)?nèi)，且水平位移亦在數(shù)厘米到0.7m之間不等，形成了典型的“醉漢林”現(xiàn)象，并在此處偶能看到磚紅色的粘土巖滑坡的巖層滑動(dòng)面，在粘土巖滑動(dòng)面以上有大量地下水溢出，形成了“冰瀑”（圖1），這些典型的滑坡地形地貌特征，在此得到充分的展現(xiàn)。此滑坡大致是順山坡走勢(shì)形成東高西低的階梯形滑坡（圖3），滑坡體位于2條溝谷之間的凸起山包之上，測(cè)得山坡坡向250°，最大坡角20°。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)勘查在此滑坡體的前緣、后緣及中部形成了近百條寬度與長(zhǎng)度大小不一的地裂縫，長(zhǎng)度由幾米至50m不等，寬度由幾厘米至0.7m之間（圖2）。曾在滑坡體的后緣部位做過(guò)探槽工作，資料顯示其位置的探槽在距地表深50cm處見(jiàn)水，且含水較豐富，說(shuō)明在滑坡的后緣位置磚紅色粘土巖較淺。由此分析，并結(jié)合地形地貌特征推測(cè)此斷層滑坡體的最大厚度應(yīng)小于10m。據(jù)2012年夏季的谷歌圖片顯示此滑坡就有裂縫出現(xiàn)，所以此滑坡屬于淺層蠕慢型滑動(dòng)，是牽引式滑坡和推移式滑坡的混合型順層滑坡。

圖1　滑坡體前緣處的“冰瀑”、“醉漢林”

圖2　滑坡體裂縫群生

圖3　滑坡地層結(jié)構(gòu)示意圖

滑坡地質(zhì)災(zāi)害是指在自然地質(zhì)作用和人類(lèi)活動(dòng)等因素的影響下，斜坡上的巖土體在重力作用下沿一定的軟弱面整體或局部保持結(jié)構(gòu)而向下滑動(dòng)的過(guò)程。因?yàn)榛碌男纬杉扔凶匀坏刭|(zhì)作用，也有人類(lèi)活動(dòng)的影響，所以綜合以上情況，分別從地質(zhì)因素及力學(xué)角度對(duì)滑坡的形成原因及誘發(fā)因素進(jìn)行了以下2方面論述。

1　地質(zhì)因素的分析

經(jīng)觀(guān)察、調(diào)查，對(duì)張石高速公路K21+800m處緊急避險(xiǎn)車(chē)道滑坡地質(zhì)災(zāi)害的形成因素進(jìn)行了以下6方面地質(zhì)因素的分析。

1.1地形地貌

滑坡點(diǎn)位于壩下山區(qū)地帶與壩上高原交接部位，北部為壩上高原波狀平原區(qū)，地勢(shì)平坦開(kāi)闊，南部為壩下地中山區(qū)，地形起伏較大，該位置正是所謂的“壩頭”位置，地勢(shì)東北高西南低，坡勢(shì)較陡。地表為第四系坡積物砂礫石及亞砂土為主，地表植被以低矮雜草為主，在局部范圍內(nèi)所滑坡的坡頂至坡底相對(duì)高差25m，高差較大，且受人類(lèi)活動(dòng)（張石高速）影響，所以，在此條件下，受滑坡體自重和滑坡體承載載荷的影響易于產(chǎn)生滑坡。

1.2地層巖性

經(jīng)調(diào)查，此滑坡所處位置地層為白堊系下統(tǒng)土井子組地層（K1t），此地層上部為灰白色細(xì)礫巖、石英砂巖夾磚紅色粉質(zhì)粘土巖，下部為灰白色礫巖與褐色石英砂巖互層，夾礫砂質(zhì)粘土巖。其地層產(chǎn)狀傾向?yàn)?90°，傾角為15°，滑坡體坡向約為280°，平均邊坡角約為20°，其地層傾向與邊坡傾向夾角小，而邊坡傾角大于地層傾角，且地層中存在粘土巖夾層（滑動(dòng)面），具備了產(chǎn)生滑坡的必要條件（滑動(dòng)面），所以易于產(chǎn)生280°方向的地質(zhì)滑坡。

1.3地質(zhì)構(gòu)造

在此滑坡以北2km處有“尚義—赤城”深斷裂經(jīng)過(guò)，滑坡一般是沿?cái)嗔哑扑閹Ф扇悍植嫉模碌幕瑒?dòng)面與斷層面、巖層面、節(jié)理面及不整合面都有著密不可分的聯(lián)系，最常見(jiàn)的順層滑坡的滑動(dòng)面絕大部分是由巖層層面或泥化夾層等軟弱結(jié)構(gòu)面而構(gòu)成的，所以說(shuō)此地質(zhì)構(gòu)造給滑坡的形成造成了一定的有利條件。

1.4水文地質(zhì)

經(jīng)調(diào)查在此滑坡東北約2km及正東2km處都有泉水出露，且為下降泉。在張家口的壩上與壩下的交接位置有呈沿“壩頭”一帶以線(xiàn)狀分布下降泉的分布規(guī)律，說(shuō)明“壩頭”帶地層是地下基巖裂隙水含水較豐富地帶。由于此處的K1t地層中存在粘土巖夾層（隔水層），因而容易阻隔、匯聚地下水，從而此軟弱層就作為了此滑坡的滑動(dòng)面，是形成滑坡的必要條件。

1.5氣候條件

據(jù)觀(guān)察從2012年冬季至2013年秋季的一年里壩上地區(qū)的降雪和降雨較充沛，較壩上地區(qū)歷年來(lái)的平均降水量（383.66mm）有十分明顯的提高，因此，使得“壩頭”一帶的地層中的含水量較為飽和，滑坡區(qū)巖土體保持了較為豐富的水分，增加了滑坡體整體重力，增強(qiáng)了滑坡面的潤(rùn)滑作用，從而降低了斜坡的穩(wěn)定性，為滑坡的形成聚集了能量。

1.6人類(lèi)活動(dòng)

在滑坡上部有張石高速公路通過(guò)，改變了原有地形、地貌和其應(yīng)力狀態(tài)，加之其公路和避險(xiǎn)車(chē)道的建設(shè)與使用，增加了滑坡體的重力，增大了下滑力，減小了滑坡的支撐力，從而引發(fā)了滑坡的形成；另外，此公路為壩上地區(qū)連接壩下及外地的交通要道，交通繁忙，承載巨大，所以，巨大的車(chē)流量頻繁通過(guò)對(duì)滑坡的影響也不容小視。

經(jīng)分析，以上6方面因素相結(jié)合，導(dǎo)致了張石高速公路K21+800m處緊急避險(xiǎn)車(chē)道滑坡地質(zhì)災(zāi)害的最終發(fā)生。

2　力學(xué)角度的分析

從力學(xué)觀(guān)點(diǎn)上講，就是巖土體整體或局部失穩(wěn)的過(guò)程，因此，可用簡(jiǎn)單的斜坡力矩平衡理論進(jìn)行分析：

式中：K——穩(wěn)定安全系數(shù)；

ω——土體自重；

q——外荷載；

β——斜坡坡角；

c——粘土聚力；

φ——上摩擦角。

由上式可以看出，影響其斜坡穩(wěn)定性的直接因素就是滑動(dòng)力與抗滑力。當(dāng)抗滑力減弱，即粘聚力c、上摩擦角φ的減小，視為內(nèi)部因素對(duì)其的影響，這都會(huì)使斜坡的穩(wěn)定安全系數(shù)減小，導(dǎo)致滑坡發(fā)生的概率增大，也就是說(shuō)滑坡的成因是其內(nèi)外因素的共同作用形成的。

2.1內(nèi)部因素

（1）從地層巖性、水文地質(zhì)及現(xiàn)場(chǎng)勘查中得知其地層中存有粉質(zhì)粘土巖，且地下水蘊(yùn)含豐富，造成了粘聚力的降低和摩擦角的減小，使其抗剪強(qiáng)度顯著下降，從而極易產(chǎn)生滑坡。

（2）斜坡的高度、傾角和斷面形狀對(duì)其穩(wěn)定性也有很大的影響。經(jīng)實(shí)地測(cè)量，斜坡的相對(duì)高差達(dá)40m，滑坡體長(zhǎng)約150m，因?yàn)樾逼峦庑蔚牟煌淖兤湫逼峦庑?，必然?huì)引起內(nèi)部應(yīng)力作用的變化。

2.2外部因素

外因是滑坡形成條件，內(nèi)因則是滑坡的根本，外因是通過(guò)內(nèi)因而對(duì)滑坡起到的作用。本滑坡主要外部因素為水的作用和人為因素等。

（1）水的作用：地表降水的滲入及地下水的活動(dòng)是導(dǎo)致本次滑坡的重要原因。其在水的作用下增加了巖土體的重量，降低了其抗剪強(qiáng)度，產(chǎn)生了動(dòng)水，形成了靜水壓力。

（2）人為因素：坡頂人類(lèi)工程（緊急避險(xiǎn)車(chē)道及高速公路）的建設(shè)，破壞了原有的地表植被，增加了其地表土壤對(duì)自然降水的滲入能力；建筑物龐大的體積加大了滑坡體的重力，降低了巖土體的抗剪強(qiáng)度，增加了滑坡體的滑動(dòng)力。

綜上所述，內(nèi)、外兩部分原因，是從力學(xué)角度上說(shuō)，也是形成滑坡的必然結(jié)果。

3　總結(jié)與建議

通過(guò)地質(zhì)因素與力學(xué)角度兩方面綜合進(jìn)行了分析，地質(zhì)因素為本次滑坡地質(zhì)災(zāi)害提供了有利的條件，應(yīng)力因素為本次滑坡地質(zhì)災(zāi)害創(chuàng)造了能量的來(lái)源，導(dǎo)致了最終滑坡的形成只是時(shí)間上的問(wèn)題，是偶然中的必然結(jié)果。

建議在滑坡體頂部修建隔水墻及排水系統(tǒng)，使之地下水與地表水改道，不再對(duì)滑坡體構(gòu)成威脅；并在滑坡體及滑坡體下緣合理分布深入基巖的防滑樁及防滑擋墻，并保證防滑樁的數(shù)量及埋入基巖部分的埋深，力爭(zhēng)起到有效阻擋滑坡體的作用。但是如情況允許最好能另外選址建設(shè)，再加固其原有地基，也不如能另選一處地質(zhì)條件良好、水文條件良好、地質(zhì)構(gòu)造穩(wěn)定的合適而可靠位置另行建設(shè)，這是預(yù)防地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的最佳方案。

滑坡地質(zhì)災(zāi)害是一種破壞力巨大的自然災(zāi)害，往往會(huì)給人類(lèi)的生命財(cái)產(chǎn)造成巨大的災(zāi)難，所以說(shuō)人類(lèi)的發(fā)展與建設(shè)應(yīng)該更具合理性，保護(hù)了自然也就是服務(wù)了人類(lèi)，要建設(shè)與保護(hù)并舉，合理利用土地資源，服務(wù)于人類(lèi)。

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P642.22

A

1004-5716（2016）02-0009-03

2015-02-02

2015-02-10

許京明（1978-），男（漢族），河北宣化人，中級(jí)工，現(xiàn)從事地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)估工作。