天水市北山滑坡群危害预测与地质灾害防治措施

李晓莲 孟武

摘 要：近年来，由于降雨引发的滑坡等地质灾害频发，对人民生命和财产安全造成了极大的威胁。本文以天水市北山滑坡群为例，结合勘察结果和实验数据，通过计算王家半坡滑坡与中和巷滑坡滑矩，预测了北山滑坡群对周围居民的危害性，并给出了合理可行的预防措施。

关键词：北山滑坡群;滑矩;地质灾害防治

中图分类号：P642.23文献标识码：A文章编号：1003-5168（2020）28-0142-03

Hazard Prediction and Geological Hazard Prevention Measures

of Landslide Group in Beishan， Tianshui

LI Xiaolian1 MENG Wu2

（1.Tianshui Normal University，Tianshui Gansu 741001;2. Geological Engineering Investigation Institute of Building Materials in Tianshui Co.， Ltd.，Tianshui Gansu 741000）

Abstract： In recent years， due to frequent landslides and other geological disasters caused by rainfall， people's lives and property have been a great threat. Taking the Beishan landslide group in Tianshui as an example， combining the investigation results and experimental data， the landslide moment of Wangjiapanpo landslide and Zhonghe Alley landslide were calculated， and the harmfulness of the landslide group to the residents around the Beishan landslide group was predicted， the reasonable and feasible preventive measures were given.

Keywords： Beishan landslide group;landslide moment;geological disaster prevention and control

1 工程概況

天水市位于秦岭褶皱成山带，历经多次构造运动，导致地质灾害频发，尤以滑坡为重，被环境地质界戏称为“中国滑坡之乡”。而北山滑坡群位于秦州区成纪大道以北的斜坡体之上，属丘陵区斜坡地带，西起天水市秦州区玉泉观，东至北山泰山庙，主要由上庵沟滑坡、王家半坡滑坡、中和巷滑坡、椒树湾滑坡、白家堡子滑坡等5个较大滑坡组成，常年来一直处于蠕滑变形阶段。此滑坡群呈“弯月形”展布，东西向长约1.2 km，南北向宽约500 m，坡高50～150 m，坡度30°～60°，坡向140°～160°。坡面形态为凸形，坡体上满布陡崖、台阶状陡坎、落水洞等发育的微地貌，坡体结构以双层为主，岩性为黄土和新近系泥岩。坡体上住户居住密集，道路密布，但宽度小，汽车无法通行，交通条件差。

2 滑坡群灾害预估

王家半坡滑坡与中和巷滑坡是北山滑坡群的重要组成部分，以此为例来分析滑坡群对天水市人民的危害。

天水市地处副热带北缘和青藏高原东部边坡地带，气候类型属半干旱半湿润农林复合气候过渡带。根据李悦等[1]在2015年对1951—2012年逐年最大日降水量的变化特征分析统计结果可知，天水市在雨季的最大日降水量强度达到了大暴雨标准。因此，在强降雨的影响下，北山滑坡群发生滑坡的可能性很大，而且根据实测，北山滑坡群每年汛期都会出现不同程度的变形。虽然对部分滑坡采用抗滑桩方式进行了治理，但由于资金限制，北山滑坡群仍未能得到彻底及全面的治理。经现场勘察，王家半坡滑坡与中和巷滑坡坡体较陡，分布范围大，稳定性差，坡体及坡脚分布有社会单位、厂矿企业、学校及村庄、清真寺等，涉及约11 280人，一旦发生滑坡，将主要以压埋和拉裂破坏为主，将威胁到上万人的生命及财产安全。根据《滑坡防治工程勘察规范》（DZ/T 0218—2006）第6.3.2条的规定，根据危害对象等级划分表，王家半坡滑坡与中和巷北山滑坡危害对象为城镇，威胁人数超过1 000人，一旦发生滑坡，其危害对象等级为一级，险情级别属于特大型，属重大地质灾害。

3 滑坡群危害性分析

3.1 滑坡群不利因素分析

北山滑坡群为双层坡体结构，上覆黄土状粉质黏土，土质疏松，潮湿;下覆碎屑岩，归类为厚层较软砂岩、砂质泥岩岩组，为湖泊相沉积。根据地质环境和坡体特征，此滑坡群在各种不利因素组合下会继续下滑变形，最终产生较大破坏。具体不利影响因素总结如下。

3.1.1 地形地貌。根据高志辉[2]的研究，当坡角在35°～55°时，边坡坡角对边坡稳定性的影响就急剧增加;张成航[3]总结了天水市2013年“7·25”群发性地质灾害成灾特征，得出滑坡多发生在35°～45°坡度范围内，以40°坡居多。本滑坡群坡高范围为50～150 m，坡度范围为30°～60°，坡向范围为140°～160°，且该滑坡群坡体高差大，临空条件好，在重力作用下，易形成一定的下滑力。

3.1.2 湿陷性黄土。滑坡群坡体上覆湿陷性黄土，垂直节理和大孔隙发育，上部结构疏松，力学性质差，且下部含古土壤层，在降雨条件下容易积水而形成软弱结构层，上部黄土体会以此为滑动面（带）而发生滑动，形成滑坡。

3.1.3 地震影响。天水市地处甘肃东南部，位于兰州天水地震带，是我国最大的一个地震区，也是地震活动最强烈、大地震频繁发生的地区。在地震作用下，土中孔隙水压上升，有效应力下降，使得土体的黏聚力和内摩擦角发生改变，从而降低土体的抗剪强度，导致土体破坏，发生滑坡。2008年5月12日汶川地震波及天水地区，该滑坡群区域居民房屋倾斜、墙体开裂，部分房屋倒塌，地面裂缝纵生，坡体前缘受挤压，局部出现鼓丘或坍塌。此次地震破坏了该滑坡群岩体结构，降低了其稳定性，加剧了北山滑坡群的变形，不仅导致坡体后缘发育数组呈“X”分布的拉张裂缝，并使原有裂隙加大或加深，使之处于临界稳定状态。

3.1.4 降雨影响。根据何毅[4]研究可知，天水市降雨呈周期性特征。若天水市出现暴雨周期，雨水的下渗将会使岩土体抗剪强度降低、岩土体自重增加、溶解岩土体中盐类物质等，从而导致坡体下滑。

3.1.5 水土流失严重。滑坡群所属区域人口密集，长期的耕地需要和建房需求导致水土流失严重，破坏了坡体的几何形状和自然平衡，加剧坡体破坏。

3.1.6 地下水影响。北山滑坡群下含潜水，在地下水的长期潜蚀下，坡体中大量盐类物质被溶解，导致坡中岩土体黏聚力和内摩擦角下降，抗剪强度降低，且易形成空洞，致使地表雨水径流浸入，在古土壤层中形成软弱滑动面，坡体顺向下滑。

在以上不利因素的组合影响下，北山滑坡群将会发生进一步的滑移变形，从而形成地质灾害。

3.2 滑坡群危害预测

3.2.1 滑坡滑矩计算。以王家半坡滑坡与中和巷滑坡为例，通过估算滑坡滑出距离，测算界定滑坡危害覆盖区及前后影响范围，用以说明滑坡发生后的危害性，也为政府相关部门进行人员财产疏散、灾情范围控制提供参考。

滑坡滑距数值可以通过多种计算方法获得。经相关勘察单位分析比较，王家半坡滑坡与中和巷滑坡形成机制比较复杂，在计算时，应充分考虑各种因素对滑坡的影响，引入力学指标参数，建议采用如式（1）所示的滑坡滑距计算公式进行计算。

式中：[Lmax]表示滑坡体最大水平滑移距离，m;[ΔH]表示滑坡体前、后缘高差，m;[n]表示滑坡体滑出条件系数，参考表1;[φ]表示综合内摩擦角，°。

根据王家半坡滑坡与中和巷滑坡地形地貌及其阻隔体分布情况，各滑坡滑出条件系数取值及计算结果见表2。

3.2.2 滑坡群危害预测。从表2的计算结果可以看出，王家半坡滑坡与中和巷滑坡一旦发生，将会产生较大滑矩，最大滑矩可达到百米以上，直接威胁附近上万人员财产及生命安全。从滑矩覆盖范围来看，一旦发生滑坡，将威胁到北山清真寺、热力公司、玉泉中学、星月幼儿园、居民小区等社会单位和居民生活区，以及附近的土地资源和道路、供水、供电、通信等设施及商业经营场所，威胁人群有附近居民、学校师生、学龄前儿童、商业经营者、伊斯兰教众等敏感对象及该区域流动人口等。此地质灾害威胁对象较多，范围较广，涉及的社会性问题突出，必须从严预防，尽早治理。

4 地质灾害防治目标和措施

4.1 防治目标及原则

4.1.1 防治目标。天水市北山滑坡群涉及周围学校、社会单位、厂矿企业及村庄等上万余人的生命财产安全，覆盖面积大，灾害危险度高。为了提升滑坡防治成效，制定合理有效的防治目标是防灾减灾和城市地质环境优化的根本出发点。防治目标是控制已有滑坡进一步发展变形，阻止新滑坡的出现，最终使所有边坡都处于稳定状态，消除地质灾害隐患，保障周围环境安全，保护附近居民的生命财产安全，同时也为该地区城市土地资源利用、城市规划和北山生态公园建设奠定基础。

4.1.2 防治原则。滑坡防治是一个系统工程，既要做到“防”，也要做到“治”，要“防中有治，治中有防”。对于北山滑坡群，一方面要预防新滑坡的发生，另一方面要治理已经发生的滑坡，保证其不再发展变形。所以，应尽量采用技术可行、经济合理的防治方案，要因地制宜、综合防治，还要符合城市发展规划，适应当地经济发展。总之，滑坡防治应坚持“以预防为主、防治结合、综合防治”的原则[5]。

4.2 防治措施

根据相关单位勘察结果及防治建议，针对北山滑坡群整体特点，结合地质环境因素，该滑坡群灾害防治措施主要以抗滑支挡结构工程为主，辅以地表排水措施，结合绿植等生物工程，必要时拆除重灾区建筑物，同时兼顾城市发展规划及地质环境优化。具体防治措施如下。

4.2.1 排水。在坡面设明沟排水，拦截或旁引滑体以外的地表水，明沟采用C20混凝土现浇。当坡体中地下水含量较丰富时，还应采取管式地下水排渗盲沟等措施汇集和疏导滑体中的地下水。

4.2.2 削重减载。对于受威胁程度大且影响施工的建筑物，可考虑予以拆迁，降低危害程度，增加施工空间;对于坡度较陡的位置，可以考虑坡顶减重回填于坡脚，或削减坡面以降低坡面坡度等。

4.2.3 改变坡体岩土性质。可以根据当地土质、经济等情况采用灌浆、电化学加固等措施来改变岩土体性质、增强其整体性，并辅以生物工程、景观工程，于坡体种植植被，防止地表水下渗、增加坡体稳定性，并可结合北山公园建设规划，将滑坡区由地质灾害区打造成园林风景区。

4.2.4 抗滑桩加固。在滑坡前緣临空面布置抗滑桩，用钢筋或废旧钢轨作为骨架，插入钻孔，浇注混凝土，形成断面约2.0 m×3.0 m、桩间距约5 m的抗滑桩，桩的锚固段应置于老滑坡滑床以下的中风化泥岩中。

4.2.5 挡墙法。若坡脚处有建筑物或道路，对坡面进行加固后可在坡脚处浇筑挡墙，防止岩土体滑落对坡脚居民、行人等造成威胁。

5 结语

天水市北山滑坡群存在较大安全隐患，尤其在汛期，雨水的下渗会加剧下滑变形趋势。所以，必须尽早彻底进行防治，以保障周围群众生命、财产及社会资产安全。

参考文献：

[1]李悦，朱拥军，赵庆云，等.甘肃天水地区最大日降水量变化特征及可能最大日降水量估算[J].干旱气象，2015（4）：581-586.

[2]高志辉.有限元边坡稳定参数敏感性分析[D].北京：北京工业大学，2007.

[3]张成航，张茂省，于国强.天水市群发地质灾害特征与成灾机理[J].水土保持通报，2016（4）：46-50.

[4]何毅，王飞，穆兴民，等.近60年关中-天水经济区降水量特征分析[J].水土保持研究，2012（1）：65-69.

[5]刘明辉.滑坡的防治原则和常见防治措施[EB/OL].（2016-04-30）[2020-08-04]. https：//www.docin.com/p-1554980906.html.