甘肃武都马槽沟滑坡特征及治理对策

刘心彪

（甘肃省地质环境监测院，甘肃 兰州 730050）

0 引言

甘肃武都地区地处甘肃东南边陲，东接秦岭，南通巴蜀，山高谷深、梁峁起伏、沟壑纵横，滑坡、泥石流地质灾害分布广泛，危害严重，给该区国民经济的发展和人民生命财产的安全带来了严重威胁。在本区由于受青藏构造带和武都弧形构造的控制，以及青藏高原差异抬升作用的影响，新构造运动和地震活动十分强烈。白龙江河谷普遍存在3～4级阶地，河谷深切达130m。厚度达50m左右。仅汉代以来就发生过16次大地震，尤其是2008年“5.12”地震松动了表层岩土体，引诱部分老滑坡复活。区内气候冷暖干湿反应敏感，波动幅度大，降雨集中，出现大雨、暴雨频繁，生态环境日益恶化，森林后退近1000m，土地大面积砂石化，山体变荒，加之人类不合理的开发活动较多，山地环境恶化加剧，使该区成为滑坡、泥石流等山地斜坡灾害地质作用高发区［1］。本文以马槽沟滑坡为例，对滑坡地质灾害的特征进行了阐述并提出相应的治理和加固措施。

1 滑坡形态

马槽沟位于武都区北部马街镇，属于白龙江一级支流北峪河左支沟，交通便利，距武都城区13km。马槽沟村山大沟深，自然条件差，人地矛盾紧张，村庄多建在老滑坡台地上。受“5.12”地震的影响马槽沟村滑坡后缘斜坡多处出现拉张裂缝，裂缝长度15～30m不等，宽10～25cm，滑坡稳定性差，直接威胁马槽沟村的安全（图1）。

图1 马槽沟滑坡地质图Fig.1 Geological map of Macaogou landslide

马槽沟村座落于老滑坡台地上，威胁马槽沟村安全的主要是位于村西的H1、H2两个黄土滑坡。马槽沟村滑坡体次生滑坡发育，土质疏松，坡体上多见落水洞，滑坡后缘陡坎高40m左右。H1滑坡滑体平面呈圆弧状，主滑方向 115°，滑体长约 200m，宽约150m，厚 30～50m，滑体表面坡度 35°～45°，受地震、强降雨及人类活动影响，滑体上拉张裂隙发育，滑塌体较多。滑坡后缘斜坡呈舌状，高80～120m，斜坡坡度45°～65°。斜坡上部出露10～20m厚上更新统马兰黄土，下部为中更新统离石黄土，斜坡坡体上次生崩塌、滑坡分布较多（图2），黄土陷穴及落水洞发育。由于“5.12”地震的作用斜坡顶部发育3条裂缝，裂隙走向330°～360°，裂隙最长达55m，地表最大宽度10～18cm。H2滑坡滑体平面呈半圆形，主滑方向130°，滑体坡度约 35°～ 45°，滑体长约 180m，宽约150m。后缘斜坡呈不规则状，坡体凌乱、破碎，黄土陷穴及落水洞发育。高90～110m，斜坡坡度45°～60°。斜坡上部上更新统马兰黄土厚度小于10m，下部为中更新统离石黄土，斜坡前缘有冲沟深切，深约2m，呈“V”型状。“5.12”地震引发滑塌体危及坡脚房屋，并使斜坡顶部形成3条裂缝，裂缝走向25°～35°，裂缝长约10～25m，宽约 5～10cm。

图2 马槽沟滑坡典型剖面图Fig.2 Typical profile of the Macaogou landslide

表1 滑坡黄土物理力学性质表Table 1 Indexes of physical and mechanical properties of the landslide

2 滑坡形成条件

2.1 自然因素

2.1.1 地形地貌

地形地貌是滑坡发育的空间因素，具有一定高度和坡度的斜坡是滑坡发生的必要条件。马槽沟村老滑坡后缘陡坎高100m左右，相对高差较大，山体坡角较陡，坡度大于40°，坡形状下陡中缓上陡，局部达65°～90°，斜坡变形区的高度约40m，具有良好的临空条件，不利于斜坡的稳定。

2.1.2 新构造运动及地震

陇南地区新构造运动强烈，新生代以来处于长期上升过程中，主要表现为差异升降运动，形成高山、深谷的地貌，如白龙江河谷形成了八级阶地，高差达350m，马槽沟深切200m。在多期构造运动中斜坡也遭受了各种地质作用的长期累进性破坏，这有利于滑坡的形成［2］。

陇南地处南北地震带中段天水—武都地震带，并受邻近松潘—平武地震带的强烈影响，属地震多发区，其地震烈度为Ⅷ度，仅史料记载的7级以上地震就达16次。2006年临江地震曾引发马槽沟左岸崩塌，“5.12”汶川地震更是引发多处滑坡、崩塌，仅马槽沟流域内发生中型滑坡3处，小型滑坡10处，沟岸小型崩塌不计其数。

2.1.3 地层岩性

马槽沟村滑坡、不稳定斜坡的构成主要为黄土，上部马兰黄土厚5～30m，结构疏松，空隙发育，具有垂直节理，有较强的湿陷性，易受降水冲蚀破坏，发生崩解。下部离石黄土厚50～70m，质地较密实，裂隙发育，易溶盐含量高，局部可达0.93％（表1）。黄土的疏松、不稳定结构决定了其内聚力较低，以粉粒为主的细粒成分使黄土摩擦角较小，易溶盐含量高使得遇水后强度降低，黄土垂直节理发育、落水洞的存在使其完整性破坏，并为水流提供了良好的通道。

2.1.4 降水

武都地区属北亚热带季风气候，雨量充沛，具有雨量集中、降雨量大等特点。据马街站多年平均降水量512.6mm，年最大降水量646.6mm（1984）。年降水分布不均，多以暴雨形式，6～9月份降水量占66.5％。24h最大降水量 90.5mm，1h最大降水量40.0mm，10min最大降水量16.2mm。降雨强度达到或超过了陇南地区触发滑坡的暴雨强度临界值［3］。降水作用在黄土斜坡上，增加坡体上重量，同时浸泡软化黄土，使土体抗剪强度大幅度降低；水充满裂隙时形成静水压力，出现水头差时形成动水压力；干湿交替导致岩土体裂开，使更多的水进入坡体促进滑坡发生发展。

2.2 人为因素

马槽沟自然条件差，沟内村庄多，用地紧张，随着人口和社会的发展，不断削坡修路、建房。这些不合理的工程活动改变了原来坡体的应力分布，诱发了滑坡、崩塌发生。此外由于开挖窑洞成本低廉，窑洞作为经济落后地区常用房舍。马槽沟村在滑坡后缘斜坡坡脚下开挖窑洞，窑洞的开挖，使斜坡底部失去了支撑，不利于斜坡的稳定。

3 滑坡变形特征及稳定性分析

3.1 滑坡危害特征及破坏方式

马槽沟村H1、H2滑坡后缘斜坡高度大、坡度陡，受“5.12”地震的破坏岩土体结构松散裂隙发育，加之雨水冲饰及人类开挖窑洞、拓宽道路等不合理的经济活动影响，斜坡结构受到破坏，稳定性差。若发生滑坡、崩塌等地质灾害，土体在滑塌过程中伴随碰撞解体，运动轨迹难以确定，将直接危害滑坡脚下马槽沟村庄680多人生命及财产的安全［4］。

从现场勘查来看：H1滑坡后壁北侧坡体高陡，特别是坡顶前缘地段临空面高且接近直立，坡体被一组结构面切割，顶部发育裂缝，其破坏方式以坡顶部分坡面小规模的崩塌破坏为主；H2滑坡北侧滑坡体有复活的迹象，滑坡体上裂缝发育，滑坡前缘局部臌胀变形，其破坏模式以滑坡为主。通过对马槽沟滑坡及其后缘斜坡的分析认为，控制滑坡和崩塌发育的结构面主要有以下两种：一是以岩土体差异面为控滑面，主要是指老滑坡的复活，在老滑坡滑动带由于滑坡体与底层黄土体性质不同而引起的滑坡控制面；二是以黄土节理裂隙面为控滑结构面。马槽沟滑坡后壁马兰黄土、离石黄土垂直节理均发育，沿垂直节理面利于崩塌的发生或新的滑坡形成。通过调查发现，马槽沟村滑坡以蠕滑缓动滑坡为主。坡体由变形到破坏需要一个较长时间，裂缝的存在即已显示变形的开始和加剧，黄土体裂隙的发育为降水入渗创造了条件，大量水入渗促使控制面贯通，加速滑坡、崩塌的发生。因而马槽沟村滑坡目前尚未发生明显滑移，但潜在的破坏危险确实存在，应该引起人们重视。

3.2 稳定性分析

马槽沟村滑坡概化为双层结构黄土斜坡，滑坡稳定性分析根据坡体典型剖面计算，H1滑坡以崩塌破坏为主，H2滑坡以滑坡破坏为滑移，计算参数主要根据测试值，并经过反演计算确定（表2）。

表2 滑坡稳定性计算参数选取表Table 2 Parameters used for the landslide stability analysis

根据探井资料，滑坡体内无统一的地下水位，鉴于此种情况，稳定性计算仅考虑三种工况：（1）自重（滑带非饱和状态，旱季）；（2）自重+降水（滑带土为饱和状态，雨季）；（3）自重+地震力。滑坡的计算模型考虑折线滑面，采用传递系数法计算。滑坡后壁斜坡采用错断式崩塌稳定系数计算。

计算结果见表3：

表3 滑坡稳定性评价计算结果表Table 3 Results of stability analysis of the landslide

从稳定性分析结果（表3）可以看出，现状条件下马槽沟村滑坡、斜坡处于基本稳定状态，降雨、地震条件下处于临界稳定—失稳状态。从典型剖面的稳定性分析可以看出，H2滑坡Ⅰ号剖面以南段稳定性较好，Ⅰ号剖面以北段稳定性较差。H1南部稳定性较好，北部Ⅴ号剖面稳定性较差，其破坏方式以崩塌为主。

4 滑坡治理措施

根据马槽沟村滑坡的稳定性及其危险性，特别是考虑到武都地区土地紧张，搬迁避让没有适合场所，建议对马槽沟村滑坡采用工程治理方案（图3）：顶部削坡减载，中部格构锚杆稳坡，底部浆砌石压脚护坡，在滑坡体、滑坡底部设置截排水渠排出地表水的方案。

具体方案是：①削坡减载，Ⅰ剖面斜坡南段坡顶削坡3～4级，每级坡高8m，削坡坡比坡顶段为1∶1；Ⅰ-Ⅴ剖面段坡高80～110m，设计全坡段9～12级削坡，每级坡高8m，削坡坡比坡顶段为1∶1，坡底段坡比1∶0.75；每级斜坡设有卸荷平台，宽度2m。每隔四级斜坡设计宽平台，消除坡体集中应力，宽平台设计宽为5m。②格构锚杆稳坡，根据典型剖面剩余下滑力的计算确定需要格构锚杆支护区段及锚杆、格构规格。格构采用钢筋混凝土方形格构，间距为3.0×3.0m。格构肋柱和横梁的尺寸为高350mm，宽300mm。根据配筋计算，格构主筋采用 HRB335级Φ18钢筋，竖肋箍筋采用 Φ10钢筋，横梁箍筋采用Φ8钢筋。锚杆采用全粘结灌浆，主筋采用 Φ28（As=615.8mm2）螺纹钢，根据滑坡滑动面的位置及锚固长度确定锚杆长度为19.5m。③ 坡脚护坡墙，为了防治人类活动对坡脚的破坏及雨水的冲刷剥蚀，在坡脚危险地段设置浆砌石护坡墙，护坡墙高8m，基础埋深1.5m，墙底宽1.5m，墙顶宽0.9m，墙体上设计直径10cm排水孔。④防、排水工程，为了减少斜坡体地表水的下渗造成坡体失稳，在卸荷平台上设置浆砌石截水沟，并每隔30m在坡体上设置纵向排水沟。

图3 马槽沟滑坡治理规划图Fig.3 Preventing and con trolling plan of Macaogou village landslide

5 结论及建议

甘肃武都地区梁峁起伏，沟谷深切，地震活跃，新构造运动强烈，地层松散，降雨集中，人地矛盾紧张，这种特殊的自然地理条件，为滑坡地质灾害发生发展提供了条件。马槽沟村滑坡为陇南地区典型的黄土滑坡，滑坡岩土体结构松散、凌空面高，滑坡类型多为巨型-大型，危害极为严重。

地质灾害的治理措施多样，治理方案应针对被防护对象的重要性采用切实可行、经济安全的治理措施，以消除滑坡地质灾害的危害。武都地区土地紧张，没有合适的搬迁避让场所，马槽沟村滑坡的治理建议采用工程治理方案，通过削方减载（砍头）、格构锚杆稳坡（捆腰）、浆砌石护破（压脚）及坡体截排水等工程相结合的治理措施达到稳定斜坡，保护村庄的目的。

建议完善监测机制，对地质灾害点治理前、后均进行监测，掌握并分析地质灾害的发育情况和治理效果。

［1］王志禄，张燕，孙畅，等.陇南地质灾害气象预报及预警技术研究［J］.地质灾害与环境保护，2005，16（1）：105-110.WANG Zhilu，ZHANG Yan，SONG chang，et al.Study on geology disaster weather forecast and forewarning techniqu in Longnan Area［J］.Journal of Geological Hazards and Environment Preservation，2005，16（1）：105-110.

［2］甘肃省地质矿产局.甘肃省区域地质志［M］.北京：地质出版社，1989.Gansu Provincial Bureau of Geology and Mineral.Gansu Regional Geological Annals［M］.Beijing：Geological Publishing House，1989.

［3］吴玮江.甘肃滑坡灾害［M］.兰州：兰州大学出版社，2006.WU Weijiang.Gansu Landslide Disaster［M］.Lanzhou：Lanzhou University Publishing House，2006.

［4］刘心彪，郭富赟，张龙生，等.甘肃武都区马槽沟滑坡、崩塌、泥石流治理勘查［R］.甘肃省地质环境监测院，2009.LIU Xinbiao，GUO Fuyun，ZHANG Longsheng，et al.Wudu Macaogou Landslide， Collapse， Debris flow Exploration， Gansu ［R］.Geological Environment Monitoring Institute of Gansu Province.2009.