甘肃省环县天池乡干沟不稳定斜坡地质灾害特征及治理研究

陈昊东

(甘肃省地质矿产勘查开发局第二地质矿产勘查院，甘肃 兰州 730020)

天池乡干沟不稳定斜坡位于甘肃省环县天池乡人民政府所在地东南侧约100 m处，该斜坡每年以10～15 mm的速度不断向斜坡后缘(天池乡政府居民区所在地)地带下切侵蚀、滑塌，已造成了居民房屋及耕地不同程度的财产损失。随着时间的推移，斜坡会继续以后退式垮塌方式向天池乡政府所在地的居民区地带前进，届时将严重威胁到天池乡人民政府、卫生院、天池中心小学、派出所等机关企事业单位共计5 157人的生命财产安全。为提高天池乡干沟斜坡体的稳定性，降低地质灾害的威胁程度，本文对该斜坡进行预防治理研究。

1 地质环境条件

勘查区位于华北地台鄂尔多斯盆地西南部。鄂尔多斯盆地为一中生代构造盆地，盆地内沉积了巨厚层的中生界地层，仅下白垩系岩层厚度就达1 000多米。盆地内沉积的产状近乎水平且厚度巨大的中生界地层说明鄂尔多斯盆地是比较稳定的地块，总体构造作用比较微弱，构造形迹也不十分明显。

勘查区地处陇东黄土高原，属黄土高原丘陵沟壑区。境内丘陵起伏、沟壑纵横，地形总的趋势是西北高、东南低，海拔高程1 340～1 400 m，相对高差50～60 m。上覆黄土的厚度一般为几十米，由于雨水的强烈侵蚀切割，尤其是线状侵蚀的结果，形成了沟壑、梁峁与掌湾、台地并存的地貌景观，地形支离破碎、沟壑纵横。根据地貌的成因类型及形态特征，区内地貌类型可划分为黄土台地、沟壑区。

2 不稳定斜坡基本特征

天池乡干沟不稳定斜坡平面形态呈“条带”状，斜坡坡脚高程1 381～1 390 m，坡顶高程1 398 m左右，坡脚至坡顶高差为8～18 m，斜坡坡面坡度为50°～70°，斜坡南北纵轴向长约170 m，东西宽约35 m，斜坡平面总面积约4 956 m2，主坡向约93°。斜坡体前缘受水流冲刷侵蚀形成了高8～18 m的陡立临空面，大部地段近直立，斜坡体岩性为黄土状粉土，土体结构松散，坡体表面裂隙发育，凹凸不平，坡体裸露，植被不发育，风化剥蚀及水流冲刷侵蚀作用强烈，每逢暴雨季节滑塌现象时有发生。

目前坡体上纵横向拉张裂缝发育，前缘受水流冲刷侵蚀，大部近于直立(图1左)，坡体变形迹象十分明显。据调查，该斜坡已多次发生规模大小不等的滑坡(图1右)，且每年以10～15 mm的速度不断下切侵蚀、滑塌，向斜坡后缘方向垮塌前进，已造成了居民房屋及耕地不同程度的财产损失。

图1 干沟不稳定斜坡全貌(左)、斜坡坡脚局部发生坍塌(右)

3 斜坡稳定性及发展趋势分析

3.1 不稳定斜坡稳定性评价

根据不稳定斜坡所处位置的地质环境条件、变形破坏历史及实时变形破坏迹象，对比已有不稳定斜坡发生的条件，结合崩塌、滑坡稳定性评判依据，判定不稳定斜坡的稳定性。采用地质历史分析法和工程地质类比法，即在分析不稳定斜坡所处的地质环境的同时，重点依据斜坡变形史、破坏迹象及以往不稳定斜坡灾害发生的条件进行类比[1]。干沟不稳定斜坡稳定性评价表1。

表1 干沟不稳定斜坡稳定性评价表

3.2 不稳定斜坡稳定性定量分析

在分析斜坡稳定性定性基础上，根据斜坡地质结构、斜坡类型和可能出现的破坏形式，选取相应的方法和参数对该斜坡的稳定性进行定量评价。根据野外勘查及室内分析，该斜坡以滑移的形式变形破坏，潜在滑面近似圆弧形，因此本次斜坡稳定性评价采用圆弧法进行稳定分析计算，搜索最危险滑裂面[2]。本文选取典型的坡面进行分析，计算结果见表2。

表2 稳定性及下滑力计算结果表

通过不同剖面综合分析，干沟不稳定斜坡在天然状态下稳定性系数Fs为0.89～1.149，处于基本稳定—不稳定状态；在自重+地震状态下稳定性系数Fs为0.857～1.128，处于基本稳定—不稳定状态；在自重+降雨状态下稳定性系数Fs为0.833～1.041，处于欠稳定—不稳定状态。

3.3 不稳定斜坡危害程度分区

依据斜坡危害对象情况并结合实地调查获得的有关人口密度、社会单位和建筑物分布局面、财产集中程度、承灾对象易损性等资料，进行系统分析后，将本区划分为危险性大区和危险中等区[3]。

(1)危险性大区。分布在不稳定斜坡以西及西北侧地带即天池乡政府所在地区域，斜坡所影响范围面积62 586 m2，区内分布有天池乡人民政府、卫生院、天池中心小学等机关企事业单位共计5 157人，乡村公路1 km，居民人口、社会财产高度集中，潜在威胁资产约5 800万元。

(2)危险性中等区。主要为不稳定斜坡危险性大区以外的区域，影响面积25 785 m2。由于该区域不稳定斜坡变形破坏对周围耕地及坡体稳定性造成威胁，间接威胁天池乡政府所在地以西地区的乡镇建筑物、社会财产约200万元，可能会影响该区正常的社会秩序和居民的生产生活及区内地质环境。

4 治理工程

4.1 工程地质条件

挡土坝位于不稳定斜坡东侧沟脑卡口地带，挡土坝依沟谷地形修建。据勘查区浅井及台坎坡面出露地层编录连线，结合横剖面勘探点揭露地层综合判断，拟建挡土坝区地层简单，两侧坎肩及基础开挖所遇的地层为黄土状粉土，呈浅黄色，成分以粉粒为主，结构松散，具大孔隙，垂直节理及裂隙发育，遇水易软化崩解，其中砂质含量高，手捻有砂感，最大揭露厚度5.5 m(未揭穿)。

4.2 工程治理研究

根据天池乡天池村不稳定斜坡的自然地理环境、坡体结构、岩土体工程地质特性及成因等条件和危害特征，提出了地表、沟道排水+坡脚回填反压+挡土坝的综合治理措施。拟设挡土坝工程场地地层岩性主要为第四系上更新统黄土状粉土，结构松散，力学强度较低，工程地质性能较差，挡墙地基需进行加固处理，即挡墙基础开挖后先对原土进行夯实处理，再在挡墙基础底部采用三七灰土进行换填，以提高地基承载力。

(1)在斜坡体后缘地带布设截排水渠，将干沟沟脑地表汇水统一排泄至斜坡东侧的冲沟下游地段：对原有破损排水管拆除重修，将城镇排污、排洪管网废水排泄至斜坡东侧的冲沟下游地段；

(2)对斜坡坡脚形成的沟壑区进行回填、反压坡脚；

(3)在填方区前缘沟脑卡口原有土坝地段布设挡土坝，起到抗滑稳固填土方的作用，同时保护周边耕地，还可恢复生态环境，与天池乡城镇整体建设规划相协调。

5 结论

(1)天池乡干沟不稳定斜坡平面形态呈“条带”状，坡脚至坡顶高差在8～18 m之间，斜坡坡面坡度为50°～70°，斜坡南北纵轴向长约170 m，东西宽约35 m，坡向约93°，溯源侵蚀强烈，沟壑两侧斜坡陡立，后缘拉张裂缝发育，已威胁到当地人民群众的生命财产安全。

(2)坡体主要由黄土状粉土组成，土体结构疏松，大部分地段近直立，斜坡稳定性较差，潜在危害区域较大，分为危险性大区和危险性中等区。

(3)通过对工程地质条件分析，工程治理采用地下、地表排水+坡脚回填反压+挡土坝的综合治理方案，可得到较好的生态、经济和社会效益。