新疆叶城县喀喇昆仑山区某中小学崩塌形成原因分析及防治措施

冯志远

新疆地矿局第三水文工程地质大队

1、概述

喀喇昆仑山源于突厥语，意为"黑色的磐石"。座落于新疆西南部，山形陡竣，气势雄伟，很早就有我国少数民族维吾尔族、塔吉克族、克尔克孜族在群山之间、河谷岸畔居住，从事种植青棵、放牧牛羊等人类工程活动。

由于地域条件特殊，受气候、水文、地质等自然因素影响，叶城县喀喇昆仑山区易发生崩塌地质灾害。严重危胁着当地农牧民的生命财产安全，制约着当地经济的发展。本文从叶城县喀喇昆仑山区某中小学崩塌类型入手，分析其崩塌灾害形成机理，提出相应的崩塌灾害防治措施，对当地减灾防灾、社会稳定、经济发展具有非常重要的意义。

2、崩塌定义

崩塌是指陡峭斜坡上的岩体或土体在重力作用下突然脱离母体，发生崩落、滚动的现象或过程。多发生在大于60°—70°的斜坡上。崩塌的物质，称为崩塌体。崩塌体为土质者，称为土崩；崩塌体为岩质者，称为岩崩。崩塌体的运动方式为倾倒、崩落。崩塌体碎块在运动过程中滚动或跳跃，最后在坡脚处形成堆积地貌-崩塌倒石锥。崩塌倒石锥结构松散、杂乱、无层理、多孔隙；由于崩塌所产生的气浪作用，使细小颗粒的运动距离更远一些，因而在水平方向上有一定的分选性。

3、叶城县喀喇昆仑山区某中小学地质环境概况

3.1 地形地貌

崩塌区位于喀喇昆仑山东段北麓，所在区域地貌类型中山地貌，其南、北两侧为起伏的中山，中间为果萨斯河山间河谷，地势整体呈西北高东南低，最大海拔高程2490米，最低海拔高程2250米，相对高差100—240米，河谷宽200—300米，果萨斯河从村庄南侧自西向东径流。

3.2 气象水文

崩塌区地处欧亚大陆腹地，远离海洋，具典型的大陆性干旱半干旱气候。气候特点是夏季酷热、冬季严寒、降水稀少、蒸发强烈、气温变幅大(春季升温快，夏季气温高，秋季降温迅速)、日照时间长，霜冻、干旱、冰雹等灾害性天气时有发生。气温、蒸发量随高程增加而降低，降水量随高程增加而增大，具有明显的垂直分带性，使山区与平原气候具有较大的差异性。

崩塌区南部紧临一条常年性河流—果萨斯河，自西往东从崩塌区区东侧200—240米处流过。

3.3 地层岩性

(1)新近系中新统(N1)分布在北侧山体坡脚陡崖地带，岩性主要为土黄色砂岩、紫红色砾岩夹薄层泥岩(局部夹炭质泥岩)等，地层产状为倾向50°，倾角15—50°，厚度超过500米。

(2)第四系(Q)

①中更新统冰水沉积层(Q2fgl)分布在北部的山坡前缘，岩性为漂石、卵石、砂砾石、粉土，土黄色，分选性较差、磨圆度较好，沉积物可见厚度在6—30米之间。

②上更新统风积层(Q3eol)广泛分布于果萨斯河两岸山坡上，岩性为土黄色粉土堆积，较松散，粒度细，分选好，水平层理发育，厚度随地形而异，由几米至几十米。

③全新统坡积层(Q4dl)分布于斜坡坡脚处，岩性主要由块石、碎石、粉土组成，厚度小于5米，分选差，分层不明显。

④全新统冲洪积层(Q4apl)分布在河床、河漫滩及其两侧阶地上，一、二级阶地上出露岩性为粉土，土黄色，较松散，半湿润；河床及漫滩出露岩性为漂砾、卵砾，砾径一般2—20厘米，大的可达100厘米，呈次圆—圆状，磨圆度较好，分选差，填隙物以细砂为主。

3.4 地质构造

崩塌区在区域上位于塔里木盆地西南部的喀喇昆仑山北麓，在大地构造位置上属于喀喇昆仑山东西向构造带的北翼，由走向北西西—南东东向的复式剧烈挤压褶皱带和逆掩断裂带组成。它处于塔里木地台一级构造单元西南凹陷二级构造单元叶城凹陷三级构造单元南部泽普—克拉克沙依背斜处，崩塌区及周边褶皱较发育。

4、现状地质灾害崩塌类型

崩塌区内崩塌灾害主要分布于果萨斯中小学北侧的山体，根据崩塌灾害所处的陡崖位置、威胁对象和崩塌坡向的不同特征从东向西共划分为9段崩塌(隐患)段，现状有5处已发生的典型崩塌灾害，陡崖陡坡上分布有17个典型危岩体，除3处危岩体为土质崩塌(隐患)，其余均为岩质崩塌(隐患)。详见表1。

5、崩塌形成原因

崩塌内的地质灾害主要为小型的岩质、土质崩塌，其形成机制主要为早期河谷河流切割而形成的高陡边坡。由于卸荷作用，应力重新分布后在边坡卸荷区内形成拉张裂缝，并与构造裂隙和层理结构面等其它裂隙组合，逐步贯通形成危岩体，在地震或爆破震动、降水等外力触发作用下，导致危岩体突然脱离母体，翻滚、坠落下来，散堆于坡脚。岩质崩塌主要为拉裂式，土质崩塌主要为滑移式。

岩质拉裂式崩塌危岩主要受两组裂隙结构面控制，其中一组为卸荷拉张裂隙，倾角较陡；另一组为临空面、层理节理面，倾角较缓。两组结构面在危岩自身重力、震动、降水等作用下，不断扩大，最终贯通，导致危岩体突然脱离母体，崩塌、坠落，见图1。

土质滑移式崩塌主要受两组裂隙结构面控制，其中一组后缘卸荷拉张裂隙，倾角较陡；另一组为层理节理面、隐伏滑移面，倾角较缓。两组结构面在危岩自身重力、震动、降水等作用下，不断扩大，危岩体沿较缓的结构面蠕动，最终失稳滑动、崩塌，见图2。

6、崩塌影响因素

6.1 主导因素

崩塌的形成因素主要受自然因素的影响，其主导因素包括地形地貌、地层岩性、地质构造等因素。崩塌区陡竣直立危岩体一方面促进了卸荷裂隙的发展，另一方面高陡的陡崖、陡坡，加大了危岩崩塌产生的破坏力。因此，地形地貌条件做为主导因素之一，是危岩体产生崩塌灾害的主要影响因素。

6.2 诱发因素

崩塌的诱发因素包括风化、降雨、融雪、地震及人类工程活动。通过调查，发现崩塌发生的时间多为冬春季节交替时的融雪期和夏季强降雨期内，即表现为冻融及风化作用较强烈时期。因此，降雨、融雪及冻融、风化作用为防治区内危岩体产生崩塌的主要诱发因素。

表1 崩塌(隐患)危岩体分布、规模、类型一览表

图1 岩质边坡拉裂模式图

图2 土质边坡破坏模式图

图3 拦石墙截面图

7、防治措施

7.1 现有防治措施

201 0年6月位于B3崩塌灾害点处砸垮居民羊圈一所，后羊圈搬迁至安全地点；在 B4- B7处栽种有大量林木，起到了一定的防护作用；在B8处有自然形成排水沟，沟旁修建有1米高围墙，对落石有一定的拦截作用。

7.2 防治措施分析

(1)危岩清理

崩塌区(Ⅰ—Ⅱ段、Ⅲ—Ⅶ段、Ⅷ段)坡面上存在较多的孤立漂石和土质凸块，极易在长期的雨水冲刷掏蚀或地震力的扰动下失稳，从而形成崩塌灾害，对坡面上的漂石和土质凸块进行危岩清理。

(2)混凝土拦石墙

崩塌区Ⅶ段处存在陡立斜坡，坡高约3—10米，坡体表面岩石凸出，坡脚处凹入，岩石强度较低，坡脚稳定性较差，在此处修建混凝土拦石墙，对坡脚进行加固，拦截落石，见图3。

(3)被动防护网

崩塌区Ⅸ段崩塌位置高，坡面坡度较陡，机械无法作业，在此处修建被动防护网，拦截崩塌落石，见图4。

图4 被动网拦截示意图

图5 主动网防护示意图

图6 警示标志示意图

(4)主动防护网。崩塌区(Ⅲ—Ⅵ段)危岩体风化强烈、节理裂隙发育、后缘裂隙较多，崩塌危岩体下方距离居民区较近，在此采用主动柔性防护网对潜在岩质崩塌体进行加固，见图5。

(5)警示标志。在崩塌区沿线设置警示标志，位置分别为工程区的Ⅰ段、Ⅱ段、Ⅲ段、Ⅶ段东西两侧。警示内容为“崩塌落石、注意安全！”，见图6。

7.3 防治工程维护

加强对防治设施维护管理，保障防治工程正常运转，不得人为损坏，对防治设施拦挡的落石要进行清理，对防治设施出现破损要进行修补。

8、结论

(1)喀喇昆仑山区岩体内部层理、节理、裂隙发育，结构面发育，岩性组合复杂，抗风化、侵蚀差异大等内因和强降雨、坡面流、地震等外因相互作用，易产生崩塌灾害。

(2)防治措施改变了这些地质灾害发生的过程，将局部消除或整体减轻崩塌灾害的发生，有力的保障了附近居民生命和财产安全。

(3)防治措施提高了当地居民对崩塌灾害的认识，通过宣传教育，使当地居民认识到了崩塌灾害的危害以及如何预防。

(4)应加强对防治措施维护管理，保障正常运转。

(5)不得在崩塌发育区继续修建民房住所。

(6)一年后，对防治措施进行了检查，发现防治措施运行完好，有效拦截了落石，保障了当地居民的生命财产安全。

[1]地质灾害防治条例释义(第一版)，中国大地出版社，2004。

[2]工程地质手册(第四版)，中国建筑工业出版社，2007。

[3]新疆叶城县果萨斯中小学崩塌灾害专项勘查报告，新疆华光地质勘察总公司，2013。

[4]新疆叶城县果萨斯中小学崩塌灾害防治工程设计书，新疆华光地质勘察总公司，2015。