白家河村隱患點(diǎn)成因分析與危害防治

徐欣芳

(陜西省一三一煤田地質(zhì)有限公司，陜西 渭南 715400)

0 引言

隨著近年來經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，人類工程活動(dòng)與影響與日劇增，崩塌、滑坡等地質(zhì)災(zāi)害時(shí)有發(fā)生。但國家對(duì)地質(zhì)災(zāi)害的重視以及技術(shù)的日益進(jìn)步，地質(zhì)災(zāi)害的類型、規(guī)律逐漸被掌握，使地質(zhì)災(zāi)害在發(fā)生前得到預(yù)測(cè)、控制成為可能。

1 村莊崩塌隱患點(diǎn)分布及形成分析

白家河崩塌災(zāi)害隱患點(diǎn)位于澄城縣趙莊鎮(zhèn)白家河村3組，地理坐標(biāo)為東經(jīng)109°59′30.34″，北緯35°21′36.59″，自塬上而下的進(jìn)村道路白趙路從中隔斷，為南北走向，道路北側(cè)長(zhǎng)約130 m，道路南側(cè)長(zhǎng)約70 m，總長(zhǎng)約200 m。隱患點(diǎn)上部為階梯狀梯田，邊坡幾乎垂直，坡高10～20 m，分布高程為805～825 m，坡向85°～110°、坡度65°～80°，呈折線狀分布，厚2～6 m，總規(guī)模約1.56×104m3，容易引發(fā)傾倒式崩塌。

1.1 氣象與水文

澄城縣屬暖溫帶大陸性半干旱季風(fēng)氣候，四季分明，春季溫暖干旱，降水量少；夏季炎熱多雷陣雨、暴雨和陣發(fā)性大風(fēng)，間有伏旱；秋季涼爽濕潤(rùn)，氣溫下降快，多陰雨；冬季寒冷干燥，氣溫低雨雪稀少。

澄城縣境內(nèi)的河流屬黃河流域洛河水系，主要河流有洛河及其支流大峪河、縣西河、長(zhǎng)寧河、孔走河和馬村河等，均為常流河，流域面積1 010.10 km2，占全縣總面積的90.84%。流經(jīng)勘查區(qū)周邊的河流主要是大峪河，該河從勘查區(qū)東側(cè)約200 m處流過。

1.2 區(qū)域地質(zhì)環(huán)境條件

澄城縣地處渭河河谷與陜北黃土高原之間的過渡地段，境內(nèi)溝塬相間，以塬為主。受燕山運(yùn)動(dòng)和渭河地墊影響，地勢(shì)北高南低，呈階梯狀傾斜?？辈閰^(qū)位于澄城縣東北部的黃土臺(tái)塬邊部，地貌單元屬于丘陵溝壑區(qū)?？辈閰^(qū)東側(cè)約200 m為大峪河河道，西側(cè)向上為黃土塬面。

崩塌隱患點(diǎn)被進(jìn)村道路從中隔斷，坡體上方為多級(jí)平臺(tái)，平臺(tái)為荒地。各級(jí)坡度80°～90°，均為陡直斜坡。由于坡體下方居民切坡挖窯建房，形成高10～20 m不等的近直立人工邊坡陡坎。

根據(jù)《陜西省地質(zhì)志》，自明代以來，本區(qū)共發(fā)生地震5次，其中4級(jí)以上地震3次，5級(jí)以上地震2次。根據(jù)歷次地震的活動(dòng)規(guī)律和基底構(gòu)造特征，結(jié)合本區(qū)所處的大地構(gòu)造部位分析，雖不具備發(fā)生地方性中強(qiáng)地震危險(xiǎn)，但來自周圍鄰區(qū)幾千米的強(qiáng)震均能波及本區(qū)，并能造成一定程度的破壞。

1.3 人類工程活動(dòng)

隨著澄城縣近年來經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，人類工程活動(dòng)的影響與日劇增。人類工程活動(dòng)主要表現(xiàn)為礦產(chǎn)資源開發(fā)、削坡建窯、工程建設(shè)等。礦產(chǎn)資源開發(fā)引起的地質(zhì)環(huán)境問題主要包括采空塌陷，引起地面房屋、道路、土地資源的破壞，水資源的破壞引發(fā)地下水位下降、地下水遭受污染等；削坡建窯對(duì)坡體的開挖易造成崩塌、滑坡等地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生；工程建設(shè)活動(dòng)，如公路修建，對(duì)坡體改造較大也易形成崩塌隱患，威脅公路過往車輛及行人的安全。

在崩塌體下方為趙莊鎮(zhèn)白家河村3組，居民在崩塌體坡腳位置處修建房屋、開挖窯洞。在坡腳位置處窯洞密集排列，至今土質(zhì)窯洞出現(xiàn)不同程度的裂縫、部分窯洞有坍塌、窯頂?shù)魤K現(xiàn)象，通過調(diào)查，勘查區(qū)崩塌體范圍內(nèi)下方現(xiàn)有28孔窯洞土體被開挖后改變了整個(gè)坡體的應(yīng)力狀態(tài)，破壞了原有坡體的結(jié)構(gòu)和應(yīng)力平衡。目前多數(shù)土質(zhì)窯洞已無法居住，石窯、磚窯無變形跡象，仍有居民居住。土質(zhì)窯洞的破壞，引起上部坡體也產(chǎn)生破壞，向下發(fā)生崩塌。因此，窯洞的變形破壞已成為誘發(fā)崩塌發(fā)生的主要因素。

1.4 形成分析

根據(jù)勘查區(qū)所處的氣象、水文、地質(zhì)環(huán)境、人類活動(dòng)條件分析可知，影響隱患點(diǎn)最終產(chǎn)生崩塌的因素可劃分為內(nèi)部條件和外部條件，內(nèi)部條件主要為地形地貌、地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造；外部條件主要為降水、地震及人類工程活動(dòng)[1]。

坡型：崩塌體隱患點(diǎn)所處邊坡因在坡腳開挖形成了較高陡坎，陡坎前緣臨空，為崩塌的發(fā)生提供了空間條件[2]。

地層巖性：崩塌體隱患點(diǎn)的主要巖層為第四系中更新統(tǒng)黃土，孔隙大，具有濕陷性，工程性質(zhì)一般，但如遇降雨浸潤(rùn)、侵蝕或人類工程活動(dòng)影響時(shí)，土體強(qiáng)度降低，容易引發(fā)邊坡失穩(wěn)[3]。

巖土體構(gòu)造：崩塌體隱患點(diǎn)所在的邊坡上部發(fā)育有大量垂向節(jié)理裂隙，貫通性好，裂隙破壞了土體的整體性，容易受影響而向下方傾倒發(fā)生崩塌堆落在坡腳[4]。

降水：黃土邊坡土質(zhì)較為疏松、強(qiáng)度低、透水性好，在水的作用下，易使土體強(qiáng)度降低，并易在坡頂形成落水洞等破壞坡體的整體性，降低崩塌體的穩(wěn)定性等[5]。

人類工程活動(dòng)：受場(chǎng)地條件限制，當(dāng)?shù)鼐用裢诟G修房，窯洞開挖密度大，對(duì)坡體整體性破壞較大，在后期各項(xiàng)因素影響下，窯洞出現(xiàn)不同程度的破壞，從而誘發(fā)崩塌的發(fā)生[6]。

2 定性定量分析

2.1 定性分析

該隱患點(diǎn)受人類工程活動(dòng)影響，形成了高度不等(10～20 m)的高陡邊坡，有很好的臨空面；坡體為黃土，孔隙發(fā)育、工程性質(zhì)較差，土質(zhì)疏松，強(qiáng)度低，透水性好；坡腳處窯洞密集，部分窯洞已經(jīng)坍塌，窯洞內(nèi)洞頂裂縫發(fā)育。在強(qiáng)降雨條件下，坡體已經(jīng)發(fā)生過崩塌現(xiàn)象。因此，在坡體陡立、臨空面較好、坡頂裂縫發(fā)育且坡腳窯洞密集、窯洞洞頂裂縫發(fā)育的條件下，遇強(qiáng)降雨天氣，雨水滲入土體后，土體強(qiáng)度顯著降低，水對(duì)裂縫的侵蝕使得裂縫進(jìn)一步擴(kuò)展導(dǎo)致貫通結(jié)構(gòu)面的形成，同時(shí)水在裂縫發(fā)育部位的孔隙水壓力使得土體向臨空方向崩落、窯洞坍塌，從而坡體失穩(wěn)，形成崩塌現(xiàn)象。另外，隱患點(diǎn)勘查區(qū)屬于地震烈度Ⅶ度區(qū)，有因地震引起崩塌的可能性。因此，隱患點(diǎn)目前處于基本穩(wěn)定-欠穩(wěn)定狀態(tài)，尤其是強(qiáng)降雨條件下，出現(xiàn)崩塌失穩(wěn)的可能性較大。

2.2 定量分析

根據(jù)通用的安全系數(shù)計(jì)算方法對(duì)該邊坡穩(wěn)定性采用直線滑動(dòng)法進(jìn)行穩(wěn)定性分析評(píng)價(jià)，穩(wěn)定系數(shù)計(jì)算公式如下

(1)

式中，α為滑動(dòng)面傾角；Q為滑體自重；φ為滑體內(nèi)摩擦角；c為滑體內(nèi)聚力；L為滑動(dòng)面長(zhǎng)度。

隱患點(diǎn)勘查區(qū)抗震設(shè)防烈度為Ⅶ度，應(yīng)當(dāng)考慮地震影響，取4種工況進(jìn)行計(jì)算分析。①天然狀態(tài)(自重)；②暴雨?duì)顟B(tài)(自重+暴雨)；③地震狀態(tài)(自重+地震)；④地震+暴雨?duì)顟B(tài)(自重+地震+暴雨)[7]。

勘查區(qū)在進(jìn)行勘查時(shí)未發(fā)現(xiàn)地下水水位，結(jié)合勘查區(qū)地形地貌特點(diǎn)，如遇強(qiáng)降雨條件，在地表水入滲后也很難在土體中形成地下潛水面。因此，在暴雨條件下(即飽和狀態(tài))進(jìn)行穩(wěn)定性計(jì)算時(shí)，不考慮地下水潛水面，僅考慮雨水下滲的最不利影響，按坡頂表層以下3 m范圍內(nèi)土體達(dá)到飽和進(jìn)行穩(wěn)定性分析計(jì)算[8]。

據(jù)《崩塌防治工程勘查規(guī)范》(T/CAGHP 011—2018)中崩塌穩(wěn)定狀態(tài)的劃分標(biāo)準(zhǔn)對(duì)本次計(jì)算結(jié)果進(jìn)行穩(wěn)定性評(píng)價(jià)，本崩塌隱患點(diǎn)在天然狀態(tài)下整體處于基本穩(wěn)定狀態(tài)、局部欠穩(wěn)定；天然+地震狀態(tài)下處于基本穩(wěn)定-欠穩(wěn)定狀態(tài)；暴雨?duì)顟B(tài)下處于欠穩(wěn)定-不穩(wěn)定狀態(tài)；暴雨+地震狀態(tài)下崩塌體處于欠穩(wěn)定-不穩(wěn)定狀態(tài)。

3 崩塌隱患點(diǎn)防治措施

從成因分析及計(jì)算得知，本隱患點(diǎn)在降雨、地震等外部作用力的影響下，發(fā)育在坡體的裂縫會(huì)進(jìn)一步擴(kuò)大，乃至貫通坡體，使得黃土體裂解崩塌，威脅坡腳位置處白家河3組村民的安全，如若發(fā)生災(zāi)害將造成經(jīng)濟(jì)損失及危害人身安全。根據(jù)《崩塌防治工程勘查規(guī)范》(T/CAGHP 011—2018)第4.2.1款對(duì)崩塌防治工程等級(jí)劃分的標(biāo)準(zhǔn)，可知該崩塌隱患點(diǎn)防治工程等級(jí)為Ⅱ級(jí)。

因此，對(duì)該災(zāi)害隱患點(diǎn)進(jìn)行治理是必要的、迫切的，通過采取工程治理措施方能使人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全得到保證[9]。①對(duì)該崩塌邊坡采取坡腳護(hù)面墻+削坡+截排水+窯洞封堵+綠化的治理措施，并結(jié)合周圍環(huán)境的需要輔以綠化工程等環(huán)境美化措施[10]。②建議設(shè)置全面的截排水系統(tǒng)，保證坡體、地表水等能順暢排出坡體外，截排水溝材料應(yīng)選耐風(fēng)化強(qiáng)、防凍、防水性能較好的材料[11]。③建議盡快建立全面的邊坡監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)崩塌隱患點(diǎn)的變形發(fā)展趨勢(shì)，做到超前預(yù)報(bào)，盡可能地減小對(duì)周邊居民生命財(cái)產(chǎn)安全的威脅，同時(shí)也可以為治理設(shè)計(jì)、施工提供充分的信息資料[12]。④在設(shè)計(jì)施工前，應(yīng)確保信息暢通，及時(shí)和勘查設(shè)計(jì)單位進(jìn)行信息溝通，為更好地防治災(zāi)害發(fā)生而共同努力。

4 結(jié)語

地質(zhì)災(zāi)害對(duì)人類的生產(chǎn)生活影響巨大，有時(shí)會(huì)在短時(shí)間內(nèi)爆發(fā)巨大能量，對(duì)自然環(huán)境造成巨大破壞，嚴(yán)重威脅著人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全，制約社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)的治理對(duì)地質(zhì)災(zāi)害預(yù)防的效果，尤其對(duì)保障居民的生命財(cái)產(chǎn)安全，改善人居環(huán)境，維護(hù)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的正常運(yùn)行等方面有著重要的意義。根據(jù)科學(xué)的發(fā)展對(duì)地質(zhì)災(zāi)害成因和本質(zhì)的深入了解，運(yùn)用科學(xué)的計(jì)算和分析，對(duì)災(zāi)害程度正確評(píng)估并有效治理，也將促進(jìn)人與大自然和諧相處。