高速远程滑坡体的超稳性及滑坡土地的开发利用

2017-10-13魏万鸿叶伟林吴玮江

中国水土保持 2017年10期

关键词：滑坡体滑坡边坡

魏万鸿，叶伟林，2，宿星，2，吴玮江，杨涛

(1.甘肃省科学院地质自然灾害防治研究所，甘肃兰州 730000；2.兰州大学资源环境学院/西部环境教育部重点实验室，甘肃兰州 730000)

高速远程滑坡体的超稳性及滑坡土地的开发利用

魏万鸿1，叶伟林1，2，宿星1，2，吴玮江1，杨涛1

(1.甘肃省科学院地质自然灾害防治研究所，甘肃兰州 730000；2.兰州大学资源环境学院/西部环境教育部重点实验室，甘肃兰州 730000)

高速远程滑坡；超稳性；土地资源；开发利用

地质灾害“防灾兴利”模式是地质灾害防治工作的发展趋势。利用高速远程滑坡体的超稳性特点，合理地开发利用滑坡土地，具有重要的现实意义。以甘肃省天水市街子滑坡为例，利用滑坡体的超稳性特点，论述高速远程滑坡作为建设场地的可行性，提出滑坡土地利用过程中需要注意的问题及滑坡体治理措施，并对超稳性滑坡作为建设场地的一些需要重视的关键地质问题加以说明。

1 滑坡体土地资源利用概述

我国地质灾害分布较为广泛，每年发生的各类地质灾害对国民经济发展和人民生命财产安全构成了严重威胁。对于山区而言，滑坡的存在和发生严重影响了人民的生产生活。以往的滑坡治理理念多是着眼于保证其稳定性，而忽略了将滑坡体作为一种地貌类型和地貌资源加以利用的研究[1]。近年来，山区滑坡综合治理与土地利用引起了广大技术人员的重视，随着我国经济社会的发展，地质灾害防治正在进入“防灾兴利”阶段，即由单纯的避让灾害到科学利用灾害体[2]，以缓解山区经济发展与土地资源短缺的矛盾。

将滑坡体作为一种地貌资源加以利用，满足人们生产生活需要，自古有之，甘肃省陇南山区的许多村庄就建在滑坡体上[3]。韩宇平等[4-5]研究发现，由于滑坡能改变原地形地貌，成为塑造新地貌资源的驱动力，因此当古滑坡体稳定后，为村落建设和农业开发提供了大量优质的土地，并为修建水库提供了许多优良坝址。但先前这些利用滑坡体的行为大多是不自觉的、被动的，有些甚至是不合理的，如由于选址和建设方案不合理，陕西省子长县芋则湾村在新农村建设过程中在菜园子滑坡体前沿大量挖方，从而引发了新滑坡[6]。在土地资源紧缺与社会经济发展矛盾日益突出的今天，要将滑坡体作为一种地貌资源加以利用[1]，在滑坡土地开发性治理的过程中，滑坡稳定性研究和开发方案合理性论证是前提。只有滑坡稳定性满足要求或治理后满足要求的滑坡体才可以进行土地开发建设。

高速远程滑坡是一种滑动距离长、滑后冲击力大的滑坡类型，具有滑动速度快、距离远、破坏范围大、危害严重等特点[3,6]。但由于其高速、远程的特点，滑坡体势能释放充分，滑坡体堆积过程中往往形成一定的起阻滑作用的滑坡体结构，滑坡后期稳定性进行调整并产生后生固结，滑动后其他沉积物掩埋滑舌部分，使得滑坡体具有超稳定性特点，因此整体复活可能性小[7]，从而为滑坡体土地开发利用提供了地形地貌基础。比如，1990年甘肃天水锻压机床厂滑坡发生后，相关部门在论证机床厂重建方案时，考虑到该滑坡为高速远程滑坡，滑体稳定系数为2.3，处于超稳定状态，因此在靠前布置的原则下，采取原址重建的方案，最大限度地节约了资金，合理利用了土地资源[3]。

2 街子滑坡体治理工程及工程选址方案

甘肃省天水市麦积区麦积镇地处著名的麦积山风景名胜区内，历史悠久，自然人文景观丰富，名胜古迹星罗棋布，境内有国家AAAAA级旅游景区麦积山风景名胜区，汇聚麦积山石窟、仙人崖、净土寺及麦积烟雨、仙人送灯、净土松涛等景观，更有植物园、温泉、溢香洞、罗汉崖、石莲谷等景点，适合修建养老示范基地，然而区内地貌以山地、丘陵为主，缺乏可用于建设的土地资源。为此，经精心选址、全面论证，决定利用高速远程滑坡的超稳性特点，将位于麦积镇街亭村北坪的街子滑坡体所在区域作为天水麦积全国综合养老示范基地建设场地，并进行滑坡地质灾害的勘察工作[8-9]。

2.1 滑坡概况

2.1.1 滑坡平面及空间形态

街子滑坡位于甘肃省天水市麦积镇街亭村北侧，平面形态呈不规则舌形。滑体坡面长约1 300 m，平均宽约550 m，面积约0.75 km2，平均坡度10°左右，主滑方向203°。滑坡后壁呈圈椅状，滑坡段相对高差200～240 m，主滑滑距约为1 000 m，属远程滑坡。滑坡体在主滑方向呈上陡下缓状，中部及前缘较缓，滑体前缘扩散堆积于东柯河右岸二级阶地上，临空面小，平均坡度6.5°左右，坡体已经人工改造为梯田。滑坡后壁高8～20 m，坡度为30°～60°，局部地段近直立，滑坡后壁多处产生次级滑坡，稳定性较差。街子滑坡地形地貌见图1。

图1 街子滑坡地形地貌

2.1.2 滑坡物质组成及结构特征

滑坡体物质组成主要为泥岩、泥质砂岩重力堆积碎屑及粉土、粉质黏土，滑坡后壁上部为第四系黄土层，下部局部有泥岩、泥质砂岩露头，基岩层产状近水平，滑面贯穿上部第四系地层及下部基岩层，滑坡剪出口已为滑体土所覆盖，推测剪出口位于场地北侧道路一带。属巨型中层黄土泥岩切层滑坡，滑体厚度前缘薄、中后部厚，一般为10～20 m，滑体平均厚度15 m左右，体积约为1 600万m3。现场勘察发现，建设场地北侧及场地中部地下水埋深较浅，局部形成积水洼地及溢水点，并有次生盐渍化现象。

2.1.3 滑坡稳定性分析

为评价滑坡稳定性，本次勘察布置1个主剖面(A-A′剖面)、3个辅助剖面(B-B′、C-C′、D-D′剖面)，查明了滑面的空间位置，发现滑动面呈折线形。对于滑坡后壁各次级滑坡，其稳定性计算采用圆弧法，由Slide软件搜索出潜在滑动面。稳定性计算参数是在试验资料的基础上，结合滑带土参数反算的方法，并参考有关经验值综合确定的(表1)。

对主剖面全段及分段进行稳定性计算，结果表明，其中拟建场地上部(剪出口以北)坡体稳定系数为1.274，拟建场地(剪出口以南)坡体稳定系数为3.140，滑坡方向上整体稳定系数为1.541，主滑面方向滑坡体整体呈超稳定状态(图2)。

表1 滑坡稳定性计算参数

图2 滑坡稳定性计算剖面(A-A′剖面)

为研究场地以北滑坡体稳定性，布置3个辅助剖面(B-B′、C-C′、D-D′剖面)，其稳定系数为1.267～1.531(表2)，说明场地以北滑坡体稳定性较好。

表2 滑坡稳定性计算结果

滑坡后壁各段边坡稳定性较差，后缘坡体上部可见较多弧形拉张裂缝，并形成0.2～0.5 m下错，前缘有多处渗水点及积水坑，坡体前缘形成渗水、饱水带，稳定性差，局部有随时复活滑动的可能。稳定性计算表明，滑坡后壁各段边坡正常条件下稳定系数为1.012～1.092，处于欠稳定状态，与野外现场调查分析的结果基本一致。

2.2 建设工程选址规划及治理工程方案

滑坡勘察表明，街子滑坡北段稳定系数为1.267～1.531，处于基本稳定—稳定状态，滑坡整体稳定系数为1.541，南段稳定系数为3.140，具有超稳定性特点，可作为建设场地。经广泛论证，滑坡体前部(第三斜坡带，即剪出口以南滑坡体)平均坡度6.5°左右，坡度较缓，适宜作为建设场地，故将拟建的天水麦积全国养老示范基地建设场地布置于该部位。滑坡体北部(第二斜坡带，为次级滑坡所在区域)由于坡度较大，处于基本稳定状态，且与滑坡后壁距离较近，不适宜布置建筑，采取相关的治理措施后，可作为建设场地与滑坡后壁不稳定坡体的过渡区。滑坡后壁(第一斜坡带)距建设场地较远(230～548 m)，可不进行治理，具体见表3。

表3 街子滑坡治理措施建议汇总

滑坡北部(第二斜坡带)治理措施：一是对滑坡后缘裂缝进行夯实回填处理，防止地表降水渗入原有滑面，以增强滑坡稳定性；二是在滑坡外侧及滑坡体上修建截排水明渠，减少降水入渗，增加坡体稳定性。滑坡体南部(第三斜坡带)建设工程场地总体设计采取支挡+盲沟排水方案，同时尽量优化场地竖向设计，避免形成高陡斜坡，主要治理措施：一是对工程建设所形成的各级边坡采取防护措施，并尽量采取柔性防护方式，必要时采取重力式挡土墙及锚杆挡土墙；二是在场地内两处地下水埋深较浅部位设地下盲沟进行排水，人工疏干排泄地下水，降低地下水位，提高地基土强度及边坡稳定性，防止局部盐渍化，并结合场地绿化及场地内景观建设，将地下水引入场地内人工湖景点，营造水体景观，做到治理与利用相结合，合理利用地下水资源。同时，建立监测预警体系，在稳定性较差的滑坡后壁及滑坡台坎不稳定斜坡处设警示牌，加强边坡的变形动态监测和灾害预警，以防患于未然。施工中在坡体上部和两边设置监测点进行监测。施工结束后，应建立常态滑坡(边坡)稳定巡查制度，派专人定期对边坡及治理工程进行巡查，并保证治理工程及排水设施正常运行。

2.3 超稳性滑坡场地建设应注意的地质问题

超稳性滑坡可以作为建设场地加以利用，但有别于一般场地，超稳性滑坡建设场地的选址、规划、勘察、设计及后期运行管理有其特殊性，对一些地质问题需加以重视。

(1)在超稳性滑坡体上进行工程建设，除进行场地岩土工程勘察外，还要重视建设场地地质灾害危险性评估工作，同时应进行专门的地质灾害勘察及治理工程设计，为选址及场地工程布局提供依据。

(2)超稳性滑坡整体处于超稳定状态，适宜工程建设，但在滑坡体局部区域，特别是滑坡后壁及后壁次生滑坡地带，边坡稳定性较差，建设工程布置应充分考虑各区域稳定性，合理布局，全面考量，综合治理后才能进行工程建设。

(3)由于场地位于一定坡度的坡面上，势必形成不同高度的地块，因此在滑坡体上布置建筑物时，需重视竖向设计，综合考虑建筑物、场地内道路交通、景观建设等，避免形成高陡边坡、不稳定斜坡或引发滑坡局部复活[10]。对于场地内形成的各级台坎、边坡，应进行专门的稳定性分析及加固工程设计。

(4)由于建设场地位于滑坡体上，场地内土壤为滑坡堆积物，具不均质性及欠固结性，局部存在软弱结构面，不适宜直接做建筑物持力层，应采取桩基或其他地基处理措施，确保建筑基础稳定。

(5)对滑坡体内存在的滞水等地下水，应采取相应疏排措施，提高地基土强度及边坡稳定性，防止局部盐渍化，并结合场地绿化及景观建设合理利用地下水，变害为利。

3 结语

山区滑坡综合治理与土地利用相关研究正在深入，地质灾害防治已由单纯的避让灾害阶段进入到科学利用灾害体的“防灾兴利”阶段。在山区土地资源短缺、用地矛盾突出的地方，利用高速远程滑坡的超稳性特点，在有效可靠地进行滑坡灾害防治的基础上，合理地开发利用滑坡土地具有重要的现实意义。本研究以甘肃省天水市街子滑坡为例，对利用高速远程滑坡体作为养老示范基地建设场地进行了选址及勘察、规划，并对滑坡体治理方案及措施进行了论述。有别于一般场地，将超稳性滑坡作为建设场地加以利用有其特殊性，针对一些关键地质问题、具体的工程情况还须具体研究。

[1] 赵欣,伏永朋,潘玉珍,等.山区滑坡综合治理与土地利用探讨[J].人民长江,2009,40(15):33-35.

[2] 殷跃平,康宏达,陈波.三峡工程移民区滑坡防治与利用技术研究[J].地质灾害与环境保护,2000,11(2):135-140.

[3] 吴玮江,王念秦.甘肃滑坡灾害[M].兰州:兰州大学出版社,2006:252-254.

[4] 韩宇平.滥泥河流域古滑坡地貌与村落建设及土地利用的关系[J].陕西师范大学学报:自然科学版,1999,27(4):115-119.

[5] 孙根年,韩宇平.宁夏滥泥河流域古滑坡地貌对村落建设及农业土地利用的正面影响[J].山地学报,2000,18(2):110-114.

[6] 曾磊,黄玉华,李瑛,等.陕北菜园子老黄土滑坡开发利用的稳定性分析[J].安徽农业科学,2012,40(26):12888-12890.

[7] 胡广韬.滑坡动力学[M].北京:地质出版社,1995:52-59.

[8] 甘肃有色工程勘察设计研究院.天水麦积全国综合养老示范基地(一期工程)岩土工程勘察报告[R].兰州：甘肃有色工程勘察设计研究院,2013:6-12.

[9] 甘肃省科学院地质自然灾害防治研究所.天水市麦积区全国综合养老示范基地地质灾害治理工程可行性研究报告[R].兰州：甘肃省科学院地质自然灾害防治研究所,2014:11-13.

[10] 金德山.山区城镇选址规划与地质环境[J].中国地质灾害与防治学报,2007,18(2):154-156.

(责任编辑李杨杨)

S157；TU457