陇南市文县南山崩塌稳定性评价

2018-04-20毕远宏

地下水 2018年1期

毕远宏

(甘肃省地质环境监测院，甘肃兰州 730050)

文县位于甘肃省最南端，地处秦岭褶皱山地南部，境内山高谷深，沟壑纵横，地形起伏强烈，地质构造复杂，断裂发育，岩体破碎，暴雨频繁，地质灾害极为发育，是我省滑坡、泥石流严重发育区之一。2008年汶川地震给文县造成了巨大的损失，诱发了大量的滑坡、崩塌、泥石流等地质灾害，仅在县城南北两山诱发和加剧的地质灾害达60余处，给县城人民生命财产造成严重威胁，也严重影响到城镇建设和环境建设的发展。

崖嘴沟的潜在崩塌体是该区内整体稳定性最差、危险性和危害性最大的灾害体，亟需进行工程治理，因此急需开展南山崩塌稳定性评价。

图1 工作区地形地貌图

1 地形地貌

工作区地处文县白水江国家级自然保护局后山，属于西秦岭山脉，南秦岭山带，是新构造运动强烈区，地震活动频繁，地质构造复杂，地表起伏大，岩石裸露，沟壑发育。古诗云“阴平峻岭与天齐，玄鹤徘徊尚怯飞”生动形象地反映了文县山大沟深的地势特征。崩塌发育区地貌可划分为山地地貌和重力地貌(见图1)。

1.1 山地地貌

以中高山为主，工程区位于高山山坡下部，相对高差150 m，地形坡度大都在40°以上，沟两岸山坡、山脊等地势较平缓地区形成残坡积土覆盖层。

1.2 重力地貌

由于工作区山高坡陡、岩体破碎，局部碎石土覆盖层较厚，又是地震的波及区，山体极不稳定，重力地貌，尤其是崩塌、不稳定斜坡等现象很严重，主要分布在崖嘴沟跌水坎以及下游沟坡两岸及沟槽两侧。经调查，潜在崩塌体严重威胁下方居民生命财产安全。

2 地层岩性

工作区出露的地层主要为第四系地层和泥盆系地层。

2.1 第四系地层(Q)

2.1.1 残坡积物(Q4el+dl)

在工作区分布范围大，以碎石土为主，主要分布在南山中下游坡体及沟道内。由变质砂岩、炭质砂岩等地层风化而形成。厚度0～10 m不等，常由坡面冲刷、坡脚侵蚀或人工削坡形成崩塌临空面，容易形成滑坡、崩塌等。

2.1.2 重力堆积物(Q4del、Q4col)

重力堆积物十分发育，广泛分布于崩塌体及斜坡的下方坡体和沟道内，厚度0～8 m，平均厚度4 m。沿沟床两岸崩塌、滑坡等不良地质现象。

2.2 泥盆系地层(D21s1+2)

岩性以黑色砂质板岩、炭质板岩为主，夹硅质砾岩层及硅质岩，灰岩透镜体，倾角在40°～70°之间，优势产状245°∠45°，层厚20～50 cm，岩层倾角从海拔高至海拔低、山顶至山底整体有变缓趋势。

3 人类工程活动

工作区人类工程活动较为强烈，主要是近50 a来，由于人口急增，人类生存需求和工程活动日益加剧，主要表现为毁林垦荒、城镇建设，诱发崩塌灾害的发生。

4 地质灾害发育特征

4.1 崩塌基本特征

工作区潜在崩塌体位于文县城关镇南山白水江保护局后山斜坡中部，距离白龙江约150 m，工作区面积0.01 km2。潜在崩塌体所在斜坡高差50 m，崩塌体顶部海拔高程1 020 m。

4.2 潜在崩塌体斜坡地形地貌特征

潜在崩塌体为岩质斜坡，平均坡向10°，顶部残坡积碎石土平均厚度0.5 m。潜在崩塌体坡度达80°左右，局部反倾。该处崩塌上部不平整，崖嘴沟从潜在崩塌体中间穿过，形成高数十米的跌水坎。潜在崩塌体坡长77 m，全部坡宽85 m，潜在崩塌体顶部植被覆盖较好，人工种植松树。崖体下部为楔形崩塌堆积体，堆积层较厚，平均厚度约2 m(见图2)。

图2 潜在崩塌体及周边斜坡

图3 工程地质剖面图

潜在崩塌体5个区的危岩区，其规模大小不一，且各自受所在位置岩体结构和地形地貌特征影响较大，各区规模与分布范围见表1和图3。

表1 各区崖体特征及分布 m3

5 潜在崩塌体基本特征

崖体顶部斜坡上发育一组拉张裂隙，走向与崖体走向一致。裂隙延伸长、深度大，延伸长度2～15 m，深度1～8 m，张开度一般5～30 cm，最大达到50 cm，裂隙有轻微下错现象。裂隙距离崖面最远8 m，最大张开度15 cm，已被充填碎石土，延伸长度15 m，沿崖体顶部后缘小路延伸，与崖面斜交，为汶川大地震时形成。斜坡下方紧挨坡脚有一条上山便道，平均路宽3 m，路下方即为民房。汶川地震时曾发生过崩塌落石阻塞道路、砸坏民房的事故。因此，该区潜在崩塌体严重威胁居民生民财产安全。

6 潜在崩塌体成因分析

鉴于潜在崩塌体斜坡的地层岩性和地形地貌特征，面对于岩体的稳定性起着不同的作用，如侧向切割面、后缘切割面和层理结构面等。斜坡岩体在各组结构面以及斜坡临空面的组合作用下被切割成碎块状，岩体整体性很差，从而决定了岩体的变性破坏。在外因作用下，岩体可能失稳破坏并造成灾害。

在潜在崩塌体独立危岩体基岩内，发育主要发育4组结构面，其中第2组结构面最为发育。独立体上自上而下发育的几条大的卸荷裂隙对独立体的稳定性其控制作用，裂隙张开度较大、倾角近直立，在各种外部因素作用下，容易发生倾倒式崩塌灾害。

7 潜在崩塌体稳定性评价

由前知危岩体Ⅰ区受地震作用发生活动后，岩体非常破碎，后部发育多条贯通卸荷裂隙，整个危岩体稳定性差且危险性大，取张开度最大的一条裂隙作为危岩体后缘进行稳定性计算。

计算剖面依据A-A′(图4)，取单宽进行计算。计算力学模型如图4所示：

图4 危岩体稳定性评价计算图

计算结果如表4所示，在地震后，该区危岩体天然状态下处于稳定状态(稳定性系数大于1.0)。暴雨条件下，由于后缘裂隙充水且沿底滑面渗流，危岩体稳定性降低，接近极限平衡状态。地震作用下(再次地震)，危岩体稳定性系数小于1.0，既发生失稳滑动。在暴雨加地震作用下，危岩体稳定性系数低至0.769，将发生失稳滑动。