昭蘇縣木孜得薩依滑坡發(fā)育特征及穩(wěn)定性評價

周天生

(新疆伊犁哈薩克自治州地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測站，新疆 伊寧 835000)

木孜得薩依滑坡位于昭蘇縣薩爾闊布鄉(xiāng)南側(cè)，行政區(qū)劃屬昭蘇縣薩爾闊布鄉(xiāng)管轄。研究區(qū)距昭蘇縣48 km，有鄉(xiāng)村公路及758縣道相通，與外界交通較為便利，詳見交通位置圖。研究區(qū)地貌屬中山區(qū)，區(qū)內(nèi)山坡坡度較陡，坡面植被發(fā)育，有便道可至坡腳，交通較為便利。本文在對研究區(qū)三處滑坡野外實地調(diào)查基礎(chǔ)上，結(jié)合并參考相關(guān)研究成果[1-5]，對木孜得薩依滑坡的地質(zhì)環(huán)境和發(fā)育特征進行分析，并通過定性和定量相結(jié)合的方法對該滑坡的穩(wěn)定性進行評價，為進一步開展區(qū)內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害防治勘查、工程設(shè)計提供基礎(chǔ)性依據(jù)。

1 研究區(qū)地質(zhì)環(huán)境分析

1.1 地形地貌

研究區(qū)位于昭蘇縣南部，山體呈南北向展布，總體地勢東、南高，西、北低，海拔高程1 860～1 960 m相對高差約100 m，地形坡度20°～52°左右，地形起伏較大，切割強烈。研究區(qū)地貌單元可分為構(gòu)造-剝蝕中山及河谷兩類地貌單元。

1.1.1 構(gòu)造-剝蝕中山地貌

中山山脈總體走向自南向北，山巒起伏切割較深，古夷平面已不太明顯，僅成較窄的條帶；山體多呈渾圓狀，地表植被茂盛，主要為草本植物及人工種植的樹木，景色秀美，山谷間水系發(fā)育，自東西兩側(cè)匯入薩爾闊布河。該類地貌在研究區(qū)分布較廣，約占研究區(qū)總面積的68%。

1.1.2 河谷地貌

薩爾闊布河自南向北流動，河谷自南向北逐漸變寬，河床寬度一般15～30 m；該類地貌約占研究區(qū)總面積的32%。

1.2 地層巖性

研究區(qū)出露的地層為石炭系及第四系，現(xiàn)將其特征分述如下。

1.2.1 石炭系(C)

石炭系下石炭統(tǒng)阿克沙克組(C1a)：主要分布于研究區(qū)東部薩爾闊布河?xùn)|岸，在HP3滑坡(隱患)南側(cè)溝谷中有少量出露，為一套火山-火山碎屑巖構(gòu)成。巖性為：灰白色的凝灰?guī)r，主要礦物成分為火山灰、石英，凝灰質(zhì)膠結(jié)，較致密，中厚層狀構(gòu)造。地層總厚485 m，巖層產(chǎn)狀330°～345°∠30°～45°，節(jié)理發(fā)育。

1.2.2 第四系(Q)

(1)上更新統(tǒng)-全新統(tǒng)洪積層(Q3-4pl)：分布于薩爾闊布河西岸坡腳，巖性為：灰白色，青灰色，圓礫，粒徑以2～25 mm為主，最大可達300 mm，磨圓度較好，呈次圓-渾圓狀，級配不良，以粉土及細砂充填，充填良好，母巖以砂巖，凝灰?guī)r為主，主要礦物成分為石英，坡腳出露厚度在1.0～2.5 m。

(2)全新統(tǒng)風(fēng)積層(Q4eol)：在研究區(qū)大面積出露，廣泛分布于山坡坡面上，主要巖性為粉土，土黃色，干燥-稍濕，土層表面被植被覆蓋，根系及蟲孔發(fā)育，無膠結(jié)或微膠結(jié)，多具弱-中等濕陷性，切面有粗糙感，干土易碎，下部含水量逐漸增大，局部夾薄層粉質(zhì)粘土，主要分布于研究區(qū)南側(cè)的斜坡上，其余部位以透鏡體的形式出露。據(jù)本次施工淺井及鉆孔揭露，粉土層平均厚度在20 m左右，總體呈現(xiàn)出斜坡東西兩端厚度較小，中間厚度較大的規(guī)律。

(3)全新統(tǒng)沖洪積層(Q4al+pl)：主要分布于研究區(qū)薩爾闊布河兩岸，青灰色，顆粒磨圓度一般，粒徑一般以2～60 mm為主，大者可達300 mm，母巖以砂巖、凝灰?guī)r為主，充填物主要為中粗砂，局部含較多卵石，厚度較大。

1.3 地質(zhì)構(gòu)造

研究區(qū)大地構(gòu)造處于西天山優(yōu)地槽褶皺帶，研究區(qū)內(nèi)主要構(gòu)造為東西向延伸，均屬天山緯向構(gòu)造體系，是由一系列的東西向復(fù)式褶皺和斷裂、北東向和北西向的扭性斷裂、東西向追蹤斷裂和南北向張性斷裂等組成。

1.4 水文地質(zhì)條件

研究區(qū)地下水按含水層類型可劃分為基巖裂隙水及第四系松散巖類孔隙潛水兩類。

1.4.1 基巖裂隙水

主要分布在研究區(qū)的南部山區(qū)，主要為石炭系地層區(qū)，根據(jù)區(qū)域水文地質(zhì)資料知單井涌水量小于100 m3/d。水化學(xué)類型HCO3·SO4-Ca型，礦化度一般大于1 g/L。主要接受南部山區(qū)大氣降水入滲補給，沿地形由南向北徑流，以側(cè)向徑流及泉的方式排泄。

1.4.2 第四系松散巖類孔隙潛水

主要分布在溝谷及地勢低洼處，含水層巖性主要為卵礫石、砂礫石等，地下水埋深大于5 m，本次勘查過程中未揭露到地下水。單井涌水量一般在100～1 000 m3/d，水化學(xué)類型主要為HCO3·SO4-Ca型，礦化度小于1 g/L，主要接受大氣降水、融化雪水水流補給，根據(jù)現(xiàn)場完成的雙環(huán)滲水試驗得到的滲透系數(shù)K在0.448～0.496 m/d左右，以向下游的側(cè)向徑流排泄為主。

1.5 工程地質(zhì)條件

研究區(qū)工程地質(zhì)巖土體包括凝灰?guī)r、粉土、圓礫、卵石?，F(xiàn)將其工程地質(zhì)特征分述如下。

1.5.1 凝灰?guī)r

研究區(qū)的凝灰?guī)r呈堅硬-較堅硬狀，主要分布在研究區(qū)南部及東部斜坡處。巖體結(jié)構(gòu)類型以塊狀結(jié)構(gòu)為主，單軸抗壓強度150～250 MPa,工程地質(zhì)條件較好。

1.5.2 粉土

該層在研究區(qū)內(nèi)廣泛分布，是組成滑坡(隱患)的主要地層，表層呈深褐色，干燥，結(jié)構(gòu)松散，含較多植物根系及腐殖質(zhì)，蟲孔發(fā)育；下部粉土呈土黃色，稍濕，結(jié)構(gòu)稍密-中密，隨深度增大土體密實度增大。多具濕陷性及自重濕陷性，標貫擊數(shù)為11-34擊，地基土承載力特征值120 kPa左右，工程地質(zhì)條件較差。

1.5.3 圓礫

青灰色，中密-密實，粗粒間充填物主要為中粗砂，呈橢圓狀-次圓狀，磨圓度較好，母巖以弱-微風(fēng)化砂巖為主，動力觸探擊數(shù)平均為23擊，地基土承載力特征值280 kPa，工程地質(zhì)條件良好。

1.5.4 卵石

主要分布在薩爾闊布河河道及兩岸，青灰色，中密-密實，粗粒間充填物主要為中粗砂，磨圓度一般，母巖以弱-微風(fēng)化砂巖為主，地基土承載力特征值300 kPa，工程地質(zhì)條件良好。

2 研究區(qū)滑坡發(fā)育特征及形成條件分析

研究區(qū)中部山體斜坡上東西兩側(cè)共發(fā)育三處滑坡(隱患)，本次外業(yè)勘查工作基本查清了HP1、HP2、HP3滑坡(隱患)的發(fā)育特征。由于篇幅有限，本文主要對HP1滑坡(隱患)的發(fā)育特征進行分析。

2.1 滑坡(隱患)平面邊界特征

HP1滑坡(隱患)位于山體西側(cè)南部斜坡上，外形整體呈半圓狀，剖面呈凸型，主滑方向269°。HP1滑坡(隱患)東側(cè)為一平臺，地勢相對平緩，未見明顯的變形痕跡發(fā)育；坡面局部有淺層溜滑的痕跡，西側(cè)為人工切坡形成的陡坎；南、北兩側(cè)均發(fā)育有沖溝。因此滑坡(隱患)平面邊界確定為：后緣以東側(cè)的山脊線為界；前緣邊界以西側(cè)坡腳人工切坡形成的陡坎與地面的交線處為界；南北兩側(cè)以現(xiàn)狀發(fā)育的沖溝為界。

2.2 滑坡(隱患)空間形態(tài)及規(guī)模

根據(jù)地質(zhì)測量、鉆探、物探及井探成果，HP1滑坡(隱患)位于山體西側(cè)斜坡南部，外形整體呈半圓形，面積約30 239 m2，滑坡(隱患)前緣高程1 891 m，后緣高程1 938 m，滑體主要由粉土組成，坡度約25°～37°，坡向269°?；?隱患)東西向最長約140 m，前緣及后緣均為自然斜坡平臺，中部稍陡?；?隱患)南北向長度約237 m，剖面呈凸形，呈上部較陡，中間有一小平臺，下部較陡的形態(tài)。潛在滑動面呈圓弧狀，推測最危險滑動面最大埋深約7.5 m，滑坡(隱患)體積約4.89萬 m3，規(guī)模等級為小型。

2.3 滑坡(隱患)變形特征

HP1滑坡(隱患)中部呈凸狀，下部呈輕微隆起狀。現(xiàn)狀坡腳經(jīng)人工開挖形成陡坎，陡坎高0.7～1.5 m，由于常年風(fēng)蝕、雨水沖刷，局部出現(xiàn)坍塌現(xiàn)象，穩(wěn)定性較差。后緣未見明顯的裂縫發(fā)育痕跡，坡面局部有淺層溜滑形成的小臺坎?；w地層巖性為第四系全更新統(tǒng)風(fēng)積粉土，土黃色、黃褐色，表層0.5～1.0 m左右含腐質(zhì)，土層一般為稍濕-濕狀，可見層狀沉積，干強度低，韌性低，該層揭露厚度2.0～34.6 m。

表1 HP1滑坡(隱患)物質(zhì)組成及結(jié)構(gòu)特征一覽表

2.4 滑坡(隱患)物質(zhì)組成及結(jié)構(gòu)特征

2.4.1 潛在滑帶(滑面)特征

HP1滑坡(隱患)由風(fēng)積粉土、洪積圓礫層構(gòu)成，根據(jù)現(xiàn)場探井、鉆孔揭露情況結(jié)合物探資料，滑坡(隱患)第四系粉土層分布厚度較大，滑坡(隱患)后緣粉土層厚度達到34.6 m，中部厚度達到10～12.7 m，前緣厚度2.0～4.4 m，下部為圓礫層，從鉆孔巖芯情況結(jié)合物探成果分析，推測該滑坡(隱患)潛在滑面應(yīng)位于粉土層內(nèi)部。

HP1滑坡(隱患)粉土層含水量在16.25%～29.52%之間變化，一般含水量在20%左右，液性指數(shù)上反應(yīng)的土體狀態(tài)基本為堅硬狀，土層干濕、軟硬變化不明顯。該土層天然抗剪強度平均值達到32.2 kPa，孔隙比平均值為0.78，土層顆粒密度較大，強度較高。從滑坡(隱患)土體結(jié)構(gòu)及實驗數(shù)據(jù)綜合分析，潛在滑動面初步判定應(yīng)位于粉土層內(nèi)。

采用理正6.0版對該滑坡(隱患)最危險滑動面進行搜索，這是常用的確定粉土層滑面的一種有效方法，本次采用自動搜索最危險滑動面，潛在滑動面最大埋深在7.5 m左右，剪出口位于坡腳切坡陡坎下部，滑動方向約262°。

2.4.2 滑坡(隱患)物質(zhì)組成及特征

根據(jù)鉆探、井探及物探成果，結(jié)合上述滑坡(隱患)潛在滑帶(滑面)特征，現(xiàn)將滑坡(隱患)物質(zhì)組成及結(jié)構(gòu)特征列表敘述如下。

3 研究區(qū)滑坡穩(wěn)定性評價

3.1 定性評價

野外勘查期間，進行滑坡變形監(jiān)測180次/6點，在連續(xù)降雨天氣下，未監(jiān)測到滑坡變形，根據(jù)野外調(diào)查成果及前述各滑坡(隱患)基本特征，發(fā)現(xiàn)三處滑坡(隱患)的前緣、后緣均有一定程度的變形，并結(jié)合《縣(市)地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查與區(qū)劃基本要求實施細則(修訂稿)》中滑坡穩(wěn)定性野外判別表，定性評價三處滑坡在現(xiàn)狀條件下穩(wěn)定性較差。

3.2 定量評價

3.2.1 計算方法的選擇

研究區(qū)發(fā)育的3處滑坡(隱患)均為土質(zhì)滑坡(隱患)，滑體的巖性主要為粉土，滑床為粉土，及下伏圓礫層。研究區(qū)HP1、HP2、HP3滑坡(隱患)綜合確定的潛在滑帶位于粉土層內(nèi)，其潛在滑動面為圓弧形，本次利用理正6.0版軟件，采用瑞典條分法自動搜索潛在最危險滑動面，根據(jù)搜索的潛在滑動面進行穩(wěn)定性評價及推力計算。

3.2.2 計算工況

研究區(qū)滑坡所在斜坡為當?shù)啬撩癫輬觯乇碇脖话l(fā)育，其上無建筑物分布，故本次不考慮建筑物所產(chǎn)生的附加荷載；根據(jù)勘探工程揭露情況，滑坡(隱患)地下水欠豐富，滑面以上未形成統(tǒng)一的地下水位，故本次不考慮地下水所產(chǎn)生的滲透壓力和靜水壓力。因此，該滑坡(隱患)穩(wěn)定性及推力計算考慮的荷載主要為滑坡(隱患)自重、降水、地震力。針對滑坡的實際情況，擬采用3種工況對滑坡穩(wěn)定性進行計算，具體為：

(1)工況Ⅰ：自重工況，僅考慮滑體自重，無地下水作用。巖土體參數(shù)全部取天然狀態(tài)時的參數(shù)。

(2)工況Ⅱ：自重+暴雨工況，考慮坡體處于全飽水狀態(tài)。巖土體參數(shù)全部取飽和狀態(tài)時的參數(shù)。

(3)工況Ⅲ：自重+地震工況，考慮滑坡受地震外荷載影響，地震設(shè)防烈度為Ⅷ度。其他巖土體參數(shù)的選取原則與工況I完全相同。

3.2.3 計算結(jié)果及穩(wěn)定性評價

依照上述的計算方案及參數(shù)取值，采用理正巖土6.0版邊坡穩(wěn)定性分析軟件對研究區(qū)3處滑坡(隱患)進行不同工況條件下的穩(wěn)定性計算(計算過程參見附件1)，計算結(jié)果見表2。

表2 滑坡安全系數(shù)計算結(jié)果

根據(jù)表2穩(wěn)定性定量計算結(jié)果可以看出，研究區(qū)3處滑坡(隱患)在自重工況下穩(wěn)定系數(shù)F均大于1.15，處于穩(wěn)定狀態(tài)；在自重+暴雨工況下穩(wěn)定系數(shù)均小于1.00，處于不穩(wěn)定狀態(tài)；在自重+地震工況下穩(wěn)定系數(shù)均大于1.15，處于穩(wěn)定狀態(tài)。

3.3 綜合評價

對比定性分析和定量計算結(jié)果，可以看出研究區(qū)3處滑坡(隱患)的穩(wěn)定性定性分析結(jié)果與定量計算結(jié)果相一致。研究區(qū)各滑坡(隱患)野外定性評價為穩(wěn)定性較差；定量評價，在自重、地震工況下，大多處于穩(wěn)定狀態(tài)，在暴雨工況下，處于欠穩(wěn)定-不穩(wěn)定狀態(tài)；綜合評價，研究區(qū)滑坡(隱患)處于欠穩(wěn)定-不穩(wěn)定狀態(tài)。由此說明，研究區(qū)各滑坡(隱患)目前處于穩(wěn)定狀態(tài)，但在暴雨因素的影響下穩(wěn)定性變差，較易發(fā)生滑動，綜合評價研究區(qū)各滑坡(隱患)在最不利工況下為欠穩(wěn)定-不穩(wěn)定狀態(tài)。

4 結(jié)語

(1)研究區(qū)屬中山區(qū)地貌，總體地勢南高北低，海拔高程1 860～1 960相對高差約100 m，地形坡度20°～52°左右，地形起伏較大，切割強烈。

(2)研究區(qū)滑坡(隱患)外形均呈“半圓”狀，三處滑坡(隱患)滑帶均位于粉土層內(nèi)；發(fā)育規(guī)模為小型-中型；研究區(qū)滑坡(隱患)坡腳均存在人工開挖形的陡坎，坡面有淺層溜滑形成的臺坎，HP2滑坡(隱患)后緣部分布有拉張裂縫及落水洞發(fā)育。

(3)對區(qū)內(nèi)滑坡進行了定性和定量評價。研究區(qū)三處滑坡根據(jù)野外判定法綜合判定穩(wěn)定性為不穩(wěn)定；通過穩(wěn)定性定量評價分析，天然工況下，各滑坡(隱患)穩(wěn)定狀態(tài)為穩(wěn)定，在最不利工況下為欠穩(wěn)定-不穩(wěn)定狀態(tài)。綜合評定各滑坡(隱患)穩(wěn)定性為不穩(wěn)定。