吐鲁番市葡萄沟景区滑坡灾害发育特征及稳定性评价

陈 首

(新疆地矿局第一水文工程地质大队，新疆 乌鲁木齐 830091)



吐鲁番市葡萄沟景区滑坡灾害发育特征及稳定性评价

陈 首

(新疆地矿局第一水文工程地质大队，新疆 乌鲁木齐 830091)

以吐鲁番市葡萄沟景区滑坡地质灾害为例，在野外实地调查的基础上对滑坡的发育特征和形成机制进行分析，并从定性和半定量相结合的角度对滑坡的稳定性进行评价。研究结果表明：区内共发育有2处为滑坡，主要分布在葡萄沟西侧Ⅰ—Ⅱ号重点勘查区民房旁，滑坡规模均为小型；经过定性和半定量的综合评价分析，区内H1、H2滑坡在天然工况下基本处于稳定状态；在暴雨或者地震工况下处于欠稳定状态。因此，需要在暴雨和地震状态下注意监测滑坡的稳定性。

滑坡； 发育特征；形成机制；稳定性；葡萄沟景区

葡萄沟旅游区是新疆为数不多的5A级景区之一。近年来，随着国家“一带一路”战略的提出，人类工程经济活动将会进一步加剧该地区地质环境和生态环境的破坏，导致在汛期极易引发崩塌、滑坡等地质灾害的发生。因此，本文在野外实地调查和室内资料收集整理分析的基础上，参考相关研究成果[1-5]，以研究区内发育的2处滑坡地质灾害作为研究对象，对区内滑坡地质灾害的发育特征、形成机制以及稳定性等内容进行分析和评价，进而为后续研究区滑坡地质灾害的防治方案提出建议。

1 研究区概况

研究区位于新疆维吾尔自治区吐鲁番市北东侧的葡萄沟内，总面积4.9 km2，其中重点调查区面积1.28 km2，一般调查区面积3.62 km2。吐鲁番市6-8月平均气温为25℃～35℃，极端最高气温达48℃以上，地面直射最高温度为76.6℃，沙丘表面最高温度达82.3℃。虽然吐鲁番市降水量不大，但较为集中，常形成时间短、强度大的降水(暴雨)。大降水主要集中在夏季(6-8月)，占全年降水量的70%～80%以上。

研究区位于火焰山南麓。火焰山呈近东西向横贯于吐鲁番盆地中部，在地貌上将盆地分为南北两部分。区内总地势北高南低，地貌类型主要包括构造剥蚀地形和剥蚀堆积地形两大类。研究区及附近区域出露的地层主要为第四系下更新统和全新统。其中：第四系下更新统岩性主要以灰色巨厚的西域砾岩层，钙质胶结，夹有细砾岩、砾状砂岩及砂质泥岩的透镜体为主，而第四系全新统主要包括全新统坡积层和全新统冲积洪积层。

在区域地质构造上，主要包括火焰山逆断裂褶皱带(火焰山背斜)、火焰山山前坳陷以及吐鲁番大断裂，对研究区及附近的地形地貌特征和地层岩性分布状况起到了控制作用。此外，由于吐鲁番盆地地质构造复杂，新构造运动剧烈，属地壳基本稳定区，许多断层呈现继承性长期活动，导致盆地内及周边地区地震频率高，活动强度大。根据新疆地震动峰值加速度区划划分结果，吐鲁番市葡萄沟处在地震动峰值加速度0.10 g范围内，地震基本烈度相当于Ⅶ度。

2 研究区滑坡地质灾害的发育特征

通过在野外的实地勘查，研究区内分布的地质灾害类型主要包括崩塌和滑坡。本文主要对区内分布的滑坡地质灾害的发育特征和形成机制进行分析和研究。区内共发现滑坡2处，滑坡(H1、H2)分布在研究区葡萄沟西侧Ⅱ号重点勘查区民房旁。根据《滑坡防治工程勘查规范》(DZ/T0218-2006)，按物质组成和结构因素分类，滑坡类型为堆积层(土质)滑坡，分属残坡积层滑坡。

研究区分布的滑坡H1、H2分布在葡萄沟西侧重点勘查区民房旁陡崖上方，滑坡后缘呈弧形近东西向展布，前缘位于坡脚，滑动方向70°～105°，其中H1滑体斜长90 m，宽56～69 m，面积4 840.6 m2，相对高度52.4 m，坡度40°，上陡下缓，通过对滑体已出露的坡积物勘查可知，滑体厚度1.5～3.5 m，滑坡体积9 681.2 m3，属小型滑坡。H2滑体斜长45.5 m，宽27～85 m，面积3 171.1 m2，相对高度37.5 m，坡度40°，上陡下缓，通过对滑体已出露的坡积物勘查可知，滑体厚度1.5～3.5 m，滑坡体积6 342.2 m3，属小型滑坡。

3 研究区滑坡地质灾害的形成原因分析

滑坡的形成和发生除具有自然地质环境条件外，还与人类不合理的工程活动有关。在野外实地调查的基础上，研究区滑坡(H1、H2)由于该区域修筑旅游专用道路和修建各类民房设施，对该区域坡脚进行了开挖，造成坡体浅部表层大范围坍滑；此外，由于人工削坡致使坡体岩土体在各种自然因素作用下风化剥蚀加快，坡体地层结构为滑坡表层为第四系坡积层，结构较松散，下部为第四系下更新统西域砾岩，结构致密，形成上软下硬的结构面，最终使该结构面抗剪强度低，在受降雨、风化或地震力作用时易沿该结构面下滑。

研究区滑坡灾害的下滑面一般是单滑面，主要表现为第四系坡积物松散层沿西域砾岩层结构面下滑导致坡体表层土体剥落，凸出陡崖外，形成凸形坡，并且滑体上部土体坡脚大多呈缓倾斜，出现上缓下陡的特征，上部坡角一般30°～40°，人工削坡地段中下部坡角70°～85°，在强烈的风化剥蚀作用下，表层岩土体可见因降水、风蚀作用形成的纵横小沟壑，数量达5条以上，宽度1m左右，造成表层土体整体或局部滑落于坡脚，加剧了岩体的不稳定性(见表1)。

表1 研究区滑坡基本特征表

4 研究区滑坡稳定性评价分析

4.1 滑坡稳定性定性评价

滑坡稳定性定性评价采用国土资源部《县(市)地质灾害调查与区划基本要求实施细则》(修订稿)滑坡稳定性评价标准，综合分析滑坡变形特征和形成条件及影响因素，对稳定性进行定性评价。

研究区根据H1、H2滑坡发育特征和实地调查结果可知，滑坡隐患前缘临空，坡脚有民房，坡面无小的裂缝，后缘未发现小裂缝发育，后缘壁上无不明显变形迹象，形也无羽状拉张裂缝。

根据上述研究区滑坡要素的评判，研究区滑坡H1、H2现状稳定性为稳定性较差，预测稳定性差。具体评价结果见表2。

表2 葡萄沟西侧滑坡稳定性定性评价表

4.2 滑坡稳定性半定量评价

根据前述定性评价方法，半定量评价对滑坡H1、H2进行计算评价，根据滑坡稳定系数计算结果，依据国土资源部《滑坡防治工程勘查规范》(DZ/T0218-2006)滑坡稳定状态划分表评价确定其稳定状态。

根据H1与H2崩滑岩土体的结构特征，本次稳定性计算采用传递系数法，由于土体地下水影响小，计算时采用总应力强度指标，不考虑地下水作用。

4.2.1 滑坡稳定性计算

(1)

式中：Kf为稳定性系数；Wi为第i条块的重量(kN/m)；Ci为第i个条块内聚力(kPa)；φi为第i个条块内摩擦角(°)；αi为第i条块滑面倾角(°)；A为地震加速度(g)。

4.2.2 计算模型

滑坡的稳定性计算选取H1、H2纵剖面作为计算模型，上部以滑坡周界为滑坡计算边界，坡脚陡坎处为剪出口，计算块段简化为1块。如图1所示。

图1 崩滑体剖面稳定性计算块段划分简图(崩滑体中部)

4.2.3 滑坡荷载和计算工况

1)滑坡荷载

(1)滑坡体自重；

(2)暴雨强度按重现期20 a计；

(3)地震荷载按50 a超越概率为10%的地震加速度取值，根据中国地震动参数区划图，地震加速度为0.10 g。

2)计算工况

根据《滑坡防治工程设计与施工技术规范》(DZ/T0219-2006)，稳定性分析按滑坡荷载不同组合，选用以下三种工况：(1)工况1：自重；(2)工况2：自重+暴雨；(3)工况3：自重+地震。

4.2.4 计算参数选取

根据现场勘查：在工况1自重条件下，碎石土天然条件下的重度取21.3 kN/m3,潜在滑动面为碎石与西域砾岩岩的接触面，天然抗剪强度取C=20.0 kPa，φ=22°，设计的安全系数取1.15。

1)工况2：自重+暴雨条件下碎石土饱和状态重度取23.0 kN/m3，滑带土为碎石土，饱和抗剪强度标准值取：C=16.0 kPa，φ=17.0°。设计的安全系数取1.15。

2)工况3：自重+地震条件，物理力学参数取值与工况1相同，地震加速度为0.30 g，设计的安全系数取1.03。

4.2.5 初步计算结果评价

根据上述公式及计算模型，选取H1、H2滑坡中部对不同工况的稳定性进行计算，各工况稳定系数计算结果表3可知：滑坡在天然工况下稳定系数Ff=1.24-1.36，处于稳定状态；暴雨工况下Ff=1.19-1.30，处于稳定状态；地震工况下Ff=1.0-1.0，处于基本稳定-欠稳定状态。

表3 滑坡稳定性计算结果表

4.3 滑坡稳定性综合评价

综合前述定性评价结果与半定量评价结果，提出吐鲁番市葡萄沟旅游区重要灾害点滑坡综合评价结果，具体见表4。

表4 葡萄沟西侧滑坡稳定性综合评价表

5 结语

(1)研究区内发育的地质灾害主要是岩质崩塌和滑坡，其它地质灾害不发育。经过实地调查，共发育有2处为滑坡，主要分布在葡萄沟西侧Ⅰ—Ⅱ号重点勘查区民房旁，滑坡规模均为小型。

(2)研究区分布的滑坡H1、H2分布在葡萄沟西侧重点勘查区民房旁陡崖上方，滑坡后缘呈弧形近东西向展布，前缘位于坡脚，滑动方向70°～105°；由于人工削坡致使坡体岩土体在各种自然因素作用下风化剥蚀加快，加之坡体地层结构为上软下硬的结构面，该结构面抗剪强度低，在受降雨、风化或地震力作用时易沿该结构面下滑。

(3)根据对滑坡定性和半定量的综合评价分析，区内H1、H2滑坡在天然工况下基本处于稳定状态；在暴雨或者地震工况下处于欠稳定状态。因此，需要在暴雨和地震状态下注意监测滑坡的稳定性。

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[5]杨桃, 王善堂. 兰州市皋兰山老狼沟滑坡形成机制及其危险性评价[J]. 地下水.2013, 35(5):125-126.

2017-01-07

陈首(1982-)，男，陕西西安人，工程师，主要从事水文地质、工程地质和环境地质工作。

P642.22

B

1004-1184(2017)02-0152-03