新疆伊犁某移民新区黄土滑坡成因分析及防治对策

安海堂，葛俊俊，刘平

(1.中国市政工程中南设计研究总院有限公司，武汉　430014；2.新疆地质工程勘察院，乌鲁木齐　830091)



新疆伊犁某移民新区黄土滑坡成因分析及防治对策

安海堂1，葛俊俊2，刘平2

(1.中国市政工程中南设计研究总院有限公司，武汉430014；2.新疆地质工程勘察院，乌鲁木齐830091)

移民新区东坡滑坡发育于小吉尔格朗河东岸二级残留阶地，坡面中部，坡体平均坡度35°，均为小型土质滑坡。因滑坡剪出口位置较高，滑动后，多为快速滑动，极易成灾，对沙尕村移民新区构成较大威胁。通过研究发现，滑坡主要受地形地貌、地层岩性、地质构造等原生地质条件控制，受大气降水、地下水、地震、人类工程活动等外界条件影响，其中大气降水和地下水为滑坡成因的主要影响因素。结合滑坡成因及影响因素，提出抗滑桩板墙和挡土墙相结合并辅以排水措施的防治方案，对该地区的滑坡防治具有较好的指导意义。

新疆巩留县;土质滑坡;抗滑桩板墙;防治对策

1　引言

移民新区东坡滑坡[3]位于伊犁哈萨克自治州巩留县东南约50 km处吉尔格郎乡沙尕村东坡，2006～2009年，沙尕村东坡多次发生浅层小型滑坡和坡面泥石流，坡面土体局部破坏严重，但未直接危害村民的生命财产。2010年春，东部坡体上发育有大量裂缝，且坡体坡度较大，约35°～40°，在各种自然因素和人为因素影响下，有可能产生新的滑坡，并直接威胁到沙尕村居民生命财产安全。

2　滑坡发育地质背景

滑坡区及附近出露地层主要为新生界新第三系(N)和第四系(Q)。第三系(N)仅在滑坡后缘陡坎处和局部地段有零星出露。主要岩性为泥岩、泥质砂岩夹砾岩。岩层产状为60°∠13°。第四系按照成因类型分为：第四系上更新统风积层(Q3eol)，覆盖于小吉尔尕郎河东侧冰水台地上，主要岩性为黄土；第四系上更新统-全新统冲洪积层(Q3-4apl)，呈条带状分布于小吉尔尕郎河现代河床及两岸低阶地上；第四系全新统冲洪积层(Q4apl)主要分布于小吉尔格朗河现代河床及漫滩。滑坡及裂缝主要分布在残留阶段地段。地层以粉土及粉土夹卵砾石为主(图1)。

图1　滑坡发育地段典型地质剖面图

3　滑坡特征、成因及影响因素

3.1滑坡发育特征

研究区内滑坡均为小型土质滑坡，滑坡体积225～70 000 m3不等，均分布于坡面中部残留阶地段，滑体土主要为粉土及粉土夹卵砾石，局部含漂石。滑体厚度3～10 m不等，根据现场实际发生滑坡分析，滑坡体较薄者规模较小，厚度大者多切割至第三系泥岩及砂砾岩，且泉水出露。根据现场勘查，研究区内坡面存在多处裂缝，根据裂缝发育情况圈定两处潜在滑坡，潜在滑坡HP1、HP2体积约为60 000～70 000 m3，为小型滑坡。后缘裂隙呈南北向延伸，长约60～70 m，张开宽度15～20 cm。滑坡土体为粉土夹砾石，厚3～4 m，局部较厚地段位于坡面凹陷部位，最大厚度约7 m，滑床为第三系泥岩、泥质砂岩夹砾岩，坡向近270°，坡面坡度平均约35°～40°，坡面较陡。潜在滑坡在既有小型滑坡的基础上范围逐渐扩大，随着小滑坡的失稳，较大型的滑坡随之出现。

研究区内滑坡大多因剪出口位置较高，滑动后，常形成长舌状，部分以坡面泥石流的形态倾斜而下，散落于剪出口一下坡面，滑动特征明显，多为快速滑动，极易成灾；区内多处较高位置小型滑坡均仅残存滑床及滑坡后壁，滑体散落于剪出口下部坡面。

3.2滑坡成因分析

(1) 地质条件

研究区所处的昭苏山间受新构造运动影响，断裂、洼地、隆起发育。在新构造运动中，第三系地层被抬升，且表面多被第四系覆盖。由于受到小吉尔尕郎河等河流侵蚀切割、堆积，在河流两岸形成河流阶地，部分阶地受流水的进一步改造，仅在局部地段有所残留。滑坡发育东部坡面即为小吉尔尕郎河的二级残留阶地。残留阶地地层主要为第四系粉土及粉土夹卵砾石，结构较为松散，重度较黄土大，遇水力学性质会急剧下降，工程地质条件差，滑坡所处地段的原生地质条件为其形成滑坡奠定了基础。

(2) 力学条件

研究区位于小吉尔尕郎河中下游，河流东岸，东侧坡面高程1 200～1 440 m，最大高差240 m，平均高差约200 m。最大坡度约40°，坡面平均坡度约35°，滑坡发育位置多位于半坡，距沙尕村村址高差近100 m左右，较大的高差及较陡的坡度，为滑坡形成创造了力学条件。

(3) 地下水影响

研究区地层主要结构为下为第三系泥岩、砾岩，上为风积黄土，中间夹有砂砾石层。黄土层底部与卵砾石层顶部存在一层不连续胶结，透水性较差；中间夹卵石层透水性较好，下部第三系泥岩为相对不透水的隔水岩层，局部砾岩含碎屑岩类裂隙孔隙水。

上部黄土以粉粒为主，结构疏松，透水性较好，地表水下渗后便聚集在隔水层顶面，从而形成带状分布的孔隙潜水含水层，受大气降水及积雪融水补给，部分渗入卵砾石层；卵砾石含水层及砾岩含水层受中高山区积雪融水补给，水量稳定。地下水渗出点主要分布在卵砾石层与黄土层分界面及卵砾石层与基岩分界面。两条地下水渗出带在地下水作用下，隔水顶面附近的土体强度降低，形成软弱结构面，使上部土体在自重作用下沿此面滑动，从而导致滑坡的发生。地下水是该地区形成滑坡的主要诱发因素。

3.3滑坡发育影响因素

3.3.1主导因素

(1) 地形坡度

地形坡度不仅影响斜坡内的应力分布，而且对斜坡表面地表水径流、斜坡体内地下水的补给与排泄、斜坡上松散物堆积厚度、植被发育等起着决定性控制作用，从而控制着斜坡的稳定性。研究区平均高差约200 m。最大坡度约40°，平均坡度约35°。坡面坡度较陡，自然坡体向下的下滑力分力较大，为滑坡发育创造了动力条件。

(2) 地层岩性

地层岩性控制了区内地质灾害的发育和分布。研究区地层特征为：上部厚层黄土层盖帽，近水平覆盖于薄层冰积砾石及第三系基岩上，为整合接触；下部为小吉尔格朗河残留阶地，残留地层岩性为粉土夹砾石、漂石，局部为卵石、漂石，角度不整合覆盖于第三系基岩坡面上，厚度为0.5～4.2 m不等，表层1～2 m粉土含量较大，向下逐渐砾石、漂石、粗砂含量增加；向下过渡为滑坡堆积层及河流一级阶地，地势变缓。坡面裂缝主要发育于残留阶地粉土及粉土夹砾石层内，在季节性降水和积雪融化时，地表水通过落水洞及坡面下渗，粉土夹砾石与基岩接触面坡度35°左右，坡面较陡，在降水及地形坡度的综合影响下，易于形成坡面滑坡。

(3) 地质构造

地质构造是地壳演化过程中的产物，不同构造单元，对滑坡的影响突出表现在：中低山区抬升作用较弱，局部地带断裂构造较为发育，侵蚀切割作用较弱，利于风积黄土沉积，灾害以滑坡最多，研究区的第三系地层被抬升，地表第四系受到小吉尔尕郎河等河流侵蚀切割、堆积，在河流两岸形成河流阶地，局部残留阶地及切割黄土坡体极易形成滑坡。

3.3.2诱发因素

(1) 大气降水

研究区内大气降水主要为降雨和降雪，尤其以降雪丰富，山体坡面积雪深度在80 cm左右。根据勘察发现，区内滑坡发生主要原因为黄土、粉土夹卵砾石在积雪融水和降雨的影响下发生。根据试验室对黄土原状样进行的抗剪强度测试，黄土在天然状态下抗剪强度较高，但在含水量增加的情况下，力学性质大幅度降低，粘聚力和内摩擦角在饱和度达到70%～80%的情况下即可降低到原状含水量的40%左右，饱和度达到100%时黄土的力学性质几乎丧失。另外，研究区东北侧坡顶存在两处较大落水洞，大气降水、融雪水汇集在落水洞处，为滑坡的发育创造了有利条件。通过黄土台地表层渗水试验及黄土原状土样渗透性测试对比分析发现，原状黄土渗透系数数量级为10～4，而地表黄土植被、孔洞等发育，其渗透系数数量级为10～3。地表渗透系数的增大，为地表水下渗创造了有利条件，尤其在融雪季节，大部分地表水渗透至地下，对黄土浸泡，造成其力学强度的降低，形成滑坡。

(2) 地下水

研究区地层在地下水作用下，滑坡发育坡面地下水出露点呈线状湿地或泉水分布，随着地下水渗出的增多，坡面土体得到长时间浸泡，强度显著降低，为滑坡形成创造力学条件。

(3) 地震

地震是地质灾害的诱发因子之一，对滑坡的诱发作用表现为两个方面：一是触发效应，地震作用使接近临界稳定状态的斜坡瞬间失稳发生滑动(被称为同发型滑坡)；二是累积效应，地震作用使斜坡岩土结构松动，坡肩易出现裂缝，为降水入渗创造条件，促使斜坡失稳破坏(被称为后发型滑坡)[5]。研究区地震动峰值加速度0.20 g，基本烈度为Ⅷ度，根据《新疆维吾尔自治区巩留县地质灾害危险性评估报告》统计，巩留县在Ⅷ度区发生崩塌、滑坡个数占灾害总数的84%，说明地震活动与重力崩滑作用在空间上密切相关，是滑坡发生的重要诱发因素。

(4) 人类工程活动

研究区位于山区，耕地较少，为了最大限度地获取耕地，吉尔尕郎谷地、吉尔尕郎谷地二级阶地上的耕地有些地带已扩展至阶地前缘。另外，近年来因草场载畜量过大，草场退化较严重，造成水土流失。这些均为滑坡的发生创造了条件。

4　防治对策探讨

4.1防治思路

通过勘查发现，勘查区内滑坡主要为在降雨或融雪季节土体含水量增加，导致力学性质降低，滑坡多先发生于中下部粉土夹砾石覆盖层，然后再拉张上部坡面，形成裂隙，导致黄土坡面形成滑坡。结合现场实际，该地区滑坡防治宜采取支挡结构抗滑桩加挡土板和挡土墙并配合排水措施等，滑坡位置较高的地段采取桩板墙，较低位置采取挡土墙，坡面及桩前、墙前均采取排水措施。

4.2防治方案

(1) 桩板墙

抗滑桩板墙部位基岩埋深为0.2～3 m不等，局部地段基岩埋深稍深。设计抗滑桩桩长8 m，考虑该坡面较陡，因此将嵌固端深入基岩4 m，悬臂端设计4 m，充分保证抗滑桩的抗倾覆稳定性。抗滑桩设计断面为1 m×1 m的方桩。 抗滑桩中心间距设计为5 m，桩间为现浇挡土板，板中下部设计3排排水孔，保证墙后地下水的顺畅排出。为防止冬季坡面排水结冰堵塞排水孔，专门在板件底部留30 cm宽的排水缝，保证冬季低温期的排水通畅。墙后回填砂砾滤料[4](图2、图3)。

图2　抗滑桩板墙断面图

图3抗滑桩板墙立面图

(2) 挡土墙

挡土墙设计采用浆砌卵石重力式挡土墙，梯形断面，使用M10砂浆MU30卵石砌筑，背墙采用直墙，胸墙采用斜墙，坡度1∶0.4(约为68°)。基底设计为1∶0.2(约为11°)的反坡形式。挡土墙地面以上设置第一排排水管，横向每隔3 m设置1个排水管，纵向设置3～4排，排间距0.4 m，排水管呈“品”字形分布，倾角为5°，采用φ0.20 m的PVC管，墙后填充0.4 m、高1.45 m的反滤层。

(3) 其他防治手段

配合桩板墙及挡土墙，在桩板墙及挡土墙墙前设置排水沟，对地下水及地表水进行排导，对坡面裂缝进行粘土填充封闭，对坡面存在的落水洞进行回填处理。

5　结论

(1) 研究区内滑坡均为小型土质滑坡，均分布于坡面中部残留阶地段，滑体土主要为粉土及粉土夹卵砾石，局部含漂石。因剪出口位置较高，滑动特征明显，多为快速滑动，极易成灾。

(2) 地质条件、力学条件及地下水为滑坡形成的主要因素，其中地质条件中地层岩性及构造是滑坡形成的内因，地下水为滑坡形成的重要诱发因素。

(3) 滑坡的形成与发展，受地形地貌、地层岩性、地质构造、大气降水、地下水、地震、人类工程活动等多种因素影响，深入研究滑坡形成的影响因素，对开展滑坡防治具有很好的指导意义。

(4) 对沙尕村东坡滑坡，采取桩板墙、挡土墙结合排水的措施，从改善其力学条件、减少诱发因素方面进行处理，可以从根本上消除滑坡的危害。

(5) 滑坡形成及发展的内部因素相互制约、相互影响，尤其地表水、地下水及其与黄土、粉土夹卵砾石的相互作用应进行深入研究，对该地区滑坡发育分析具有指导意义。

[1]张鸿义，黄洪标,闫中学.新疆新源山区黄土滑坡形成条件与防治措施[J].新疆地质，2004，22(3)：233-237.

[2]徐张建，林在贯，张茂省.中国黄土与黄土滑坡[J].岩石力学与工程学报,2007,26(7):1297-1312.

[3]新疆地质工程勘察院.新疆巩留县吉尔格郎乡沙尕村移民新区东坡滑坡泥石流灾害专项勘查报告[R].2010.

[4]新疆地质工程勘察院.新疆巩留县吉尔格郎乡沙尕村移民新区东坡滑坡泥石流灾害防治工程设计[R].2011.

[5]新疆地质工程勘察院.新疆维吾尔自治区巩留县地质灾害危险性评估报告[R].2006.

THE CAUSES AND PREVENTION COUNTERMEASURE OF LOESS LANDSLIDE IN YILI OF XINJIANG PROVINCE

AN Hai-tang1, GE Jun-jun2,LIU Ping2

(1.Central and Southern China Municipal Engineering Design & Research Institute Co,Ltd ,Wuhan430014,China; 2.Xinjiang Geological Engineering Investigation Institute,Urumqi830091,China)

The landslide of the new immigration in the mid slope of Jier Gelang River are small-scale soil landslide，the slope gradient is 35 °.Due to higher export landslide cut position, the landslide is a greater threat of saga village。 The research shows that landslides mainly due to topography, lithology, geological structure of native geological conditions controlled by atmospheric precipitation, groundwater, earthquakes, human activity and other external conditions, including precipitation and groundwater as the main factors Landslide Causes .Landslide Causes and Effects of combination of factors put forward anti-slide Piles and retaining walls combining prevention programs and supplemented by drainage measures, with good guidance for the landslide control area.

Xinjiang Gongliu; Soil Landslide; anti-slide Piles and retaining walls; Control Measures

1006-4362(2016)03-0013-04

2016-03-12改回日期：2016-04-18

P642.22

A

安海堂(1981-)，男，河北唐山人，高级工程师，2007年毕业于中国地质大学(武汉)工程学院地质工程专业，获硕士学位，从事岩土工程勘察设计、工程岩土体稳定性评价及地质灾害预测与防治工作。E-mail:anhaitang@qq.com