略阳县堆积层滑坡的发育规律研究

王建智,朱有禄,杨 鹏

(中国有色金属工业西安勘察设计研究院,陕西西安 710054)

略阳县堆积层滑坡的发育规律研究

王建智,朱有禄,杨 鹏

(中国有色金属工业西安勘察设计研究院,陕西西安 710054)

以略阳县堆积层滑坡病害为背景,采用现场调查结合理论分析的方法,研究了略阳县堆积层滑坡的发育规律,得到了略阳县堆积层发育滑坡的斜坡坡度、坡高、堆积层滑坡发生的周期。主要集中在略阳县城以北地带和滑坡发生集中地带。为略阳县堆积层滑坡治理提供了依据。

略阳县;堆积层;滑坡;发育规律

0 引 言

略阳县位于陕南秦巴山区。由于地质构造复杂、岩体破碎、地形地貌多变、气候条件特殊等原因,成为我国地质灾害的高发区和重灾区之一[1-4]。松散堆积层滑坡是该区分布最为广泛、暴发频率高、持续危害性较大的地质灾害之一。它是发生在第四系及近代松散堆积层的一类滑坡,其坡体结构松散具有较大空隙比,透水性强,易变性和下层的岩石分层比较明显。由于该类边坡的岩性组合特殊性和物理力学性质变化比较大,地下水作用规律复杂等,决定了该类滑坡具有不同于其他类型滑坡(如岩质滑坡)的规律。贺可强[5]研究并总结地下水在堆积层滑坡稳定性演化过程中的动力作用与动力响应规律和特点,发现水诱发堆积层滑坡的位移与失稳直接受地下水位变化量控制,且其位移规律与地下水位变化量存在对应关系。张作辰[6]指出我国大多数滑坡都是以降雨下渗引起地下水状态变化为直接诱导因素。刘才华等[7]给出了考虑地下水影响的库岸边坡稳定性计算公式,并指出了能有效降低地下水对边坡稳定性带来的消极影响的措施。向先超[8]提出了优化技术结合地质勘察搜索最危险滑动面的方法。该方法能较好地进行堆积层滑坡滑动而搜寻,为堆积层滑坡稳定性评价的可靠性提供保证。赵志强等[4]研究了堆积层滑坡的影响因素。以上研究对在具体的堆积层滑坡的特征、稳定性及防治措施等方面做了有益的探索并奠定了坚实的基础。本文拟展开略阳县堆积层滑坡灾害的分布规律的研究,对该区域堆积层滑坡防灾减灾、预测防治都具有重要的理论意义和现实的经济效益及社会效益。

1 略阳县堆积层滑坡的发育规律

1.1 堆积层滑坡沿地形分布规律

表1为略阳县内堆积层灾害点的斜坡坡度调查。表1表明发生滑坡的斜坡坡度在8°～60°,平均坡度为35°,集中分布在8°～40°,说明斜坡坡度在8°～40°时易发生滑坡。调查的340个滑坡中有226个发生在陡坡,占调查滑坡总数的84.3%,有114个发生于缓坡,占调查滑坡总数的15.7%。坡度在25°～40°的斜坡体为滑坡高易发区;坡度在 8°～ 25°的斜坡体为滑坡中易发区;坡度 41°～ 50°、51°～ 60°的斜坡体滑坡发生的机率低。

表1 调查点所在斜坡坡度统计表

表2为略阳县堆积层滑坡的坡高分布统计表。从表2可以看出:堆积层滑坡坡高与滑坡的发生也存在明显的控制关系,滑坡高度在≤240 m范围内均有分布,平均高度40 m,堆积层滑坡一般多发生在坡高16 m～60 m的斜坡上,该区间的堆积层滑坡有71处,占调查滑坡总数的48.63%,高度小于16m和大于60 m的斜坡上滑坡发育较少。

表2 灾害点所在斜坡坡高分段统计表

1.2 堆积层滑坡沿地貌分布规律

略阳县堆积层滑坡地质灾害主要集中在剥蚀中山区和剥蚀低山区。剥蚀中山高程在1 000 m～1 600 m,主要位于略阳中部西部地区,河流切割深度为300 m～1 000 m,山脊宽坦平缓,起伏较小。本地区人口密集,人为作用致使植被破坏,随意挖土填土,不合理灌溉等致使该地区堆积层滑坡极为发育,本地区堆积层滑坡灾害占全部灾害的52.9%。

1.3 堆积层滑坡的地域分布规律

由于略阳县复杂的地质条件、地形地貌条件、气象水文条件和强烈的新构造活动及人为工程活动,使得本区滑坡地质灾害较为发育,在略阳22个乡镇几乎都发育有堆积层滑坡。但各乡镇由于所处地理位置和地形地貌不同,地质条件、水文地质条件和岩土特征不一,其地质灾害分布是不均匀的,即使在同一乡镇,在不同地段地质灾害发育情况亦有所不同。比如,略阳白雀寺共6处而城关镇却有30多处。堆积层滑坡多分布于经济发达且人口多、人口密度较大的乡镇,多与人工修路、修建基础设施等破坏原有坡体形态有关。例如略阳的接官亭镇、城关镇、横现河镇、硖口驿镇、西淮坝乡等。

略阳县堆积层滑坡主要集中在略阳县城以北地带,如略阳县城以北的城关镇总共有30个点,白水江镇有11个点,接官亭镇24个点等。

1.4 堆积层滑坡发生的时间规律

堆积层滑坡发生具有周期性。周期性表现在两个方面,首先表现在不同的年份,每隔数年后,地质灾害发生的频数明显增多;其次表现在同一年中,堆积层滑坡主要发生在每年的5月—8月中。

由表3和表4可看出,滑坡灾害发生的频数与降水量密切相关,年(月)均降水量越大的年份,年(月)灾害频数越大。如1981年、1984年、1990年、1992年和1998年的降雨强度都较大(年均降水量都大于870 mm),其年发生灾害的频数也较大;7月、8月和9月的月均降雨量较大,其月发生灾害的频数也较大。降雨强度的周期性决定了本区灾害发生的周期性。这是因为降雨,特别是强降雨,是堆积层滑坡的主要触发因素。堆积层滑坡的发生和降雨具有相关性,但是发生的时间一般滞后于降雨时间。这是因为一次降雨,通常持续数小时或者数天,一部分降雨沿坡面流失,一部分入渗到坡体。降雨入渗到坡体并在包气带运移,同一时刻的降雨,在包气带内通过大小不同的孔隙以不同速度下渗,当运动最快的水到达滑面时,坡体水位开始上升,占比例最大的水量到达地下水面时,地下水位的上升达到峰值,运动最慢的水到达地下水面后,降雨的影响便告结束,与一个降雨脉冲相对应,作为响应的地下水位的抬升便表现为一个波形,与对应的脉冲相比较,波的出现有一个时间滞后效应,并持续延迟一定时间。这个波的延迟性,导致堆积层滑坡发生的滞后性。当然,也有一些堆积层滑坡的发生是在降雨过程中,这是因为相邻两次或更多次降雨接近,各次降雨引起的地下水抬升的波形相互迭合,当各个波峰某种程度迭加,便迭合成更高的波峰,出现“共振”、“放大”现象,坡体变形量积累到其临界点时,以突然的形式发生滑坡灾害。如:于1981年8月20日21时突然发生的横现河镇石庄沟村石窑湾滑坡。

表3 堆积层滑坡灾害发生的年份频度统计表

表4 堆积层滑坡发生的月份频度统计表

1.5 滑坡灾点分布的向阳性规律

略阳县堆积层滑坡集中发育在阳坡,阴坡亦有少量发育,其中阳坡 93处,占不稳定斜坡总数的63.6%,阴坡53处,占不稳定斜坡总数的36.4%,且坡向在45°～180°范围内为不稳定斜坡优势发育范围(表5)。

表5 不同坡向范围内地质灾害点发生数量比例统计表

略阳县堆积层滑坡均以阳坡优势发育,阴坡少量发育。造成这种现象的原因可能是由于阳坡日照时间长,昼夜温差比较大,另外阳坡一般为人类活动的集中地,而根据人类居住习惯为面向南面,即面向阳坡居住。人类活动比较强烈,是造成崩塌、不稳定斜坡发育的主要原因。汉中地区为季风性气候,且风向多为西北风,物理风化强烈;植被覆盖率虽有增长,但仍有大部分覆盖率较少,水土不易保持。促使堆积层滑坡则是阳坡优势发育。

1.6 堆积层滑坡发生具有链生性

链生性主要体现在滑坡地质灾害可诱发或伴生其它地质灾害,多处灾害点在发生滑坡的同时伴随崩塌,即出现所谓的滑塌现象;在暴雨时滑坡产生的松散堆积物同时是形成泥石流的重要物质来源;如1992年8月12日发生在观音寺乡的纪家沟泥石流,在形成区和沟通区有多处沟岸斜坡发生滑坡。

1.7 堆积层滑坡和人类工程活动强度具有相关性

略阳县堆积层滑坡与人类工程活动关系密切。近年来,随着社会经济的发展,盲目的修建公路,削坡建房,开山采矿等人类工程活动日趋强烈,生态环境的日益恶化,堆积层的发生呈明显的上升趋势。人类工程活动破坏了斜坡的结构、高度和坡度,使原始斜坡的应力发生了变化,由于没有合理的防护措施,导致地质灾害的发生。

人类工程活动对堆积层滑坡的影响主要表现为对地形地貌的改变,破坏了斜坡的结构类型,改变了斜坡的高度、坡度,使斜坡的应力发生了变化,导致了斜坡的稳定性降低,使得斜坡失稳发生滑坡、崩塌灾害。

1.8 堆积层滑坡具有高维、复杂、随机及“免疫”性

堆积层滑坡系统具有多层次结构、多重时间标度、多种控制参量和多样的作用过程。它不但是一个动态发展的、非线性的、开放的灾害系统,同时也是具有不确定性和社会经济性等特征的复杂系统。

堆积层滑坡灾害等突发性地质灾害现象是重力地质作用的产物,其孕育过程必然伴随着势能的积聚。经历漫长的孕育过程之后,滑坡一旦发生,积聚的势能随之消亡,斜坡随即进入下一轮斜坡演化发展阶段。大多数时候,较之堆积层滑坡灾害防治所关心的时间尺度,这一演化过程是相当漫长的,常常只能用地貌时间尺度、甚至是地质时间尺度来衡量。而且很多情况下,同一地点下一轮滑坡在成因机制、运动特征等诸多方面已经迥异于前一轮。认识到滑坡地质灾害的这一特性,对评价滑坡地质灾害的危险性是不无裨益的。对某一处斜坡,历史灾害频率与强度对评价该点的地质灾害危险性意义不大。历史上发生过滑坡的地方未来并不一定再发生,历史上没有发生过滑坡的地点未来并不一定不发生,如此一来,依靠历史灾害数据进行灾害频率和强度预测就变得十分困难。

2 结 论

(1)略阳县堆积层发育滑坡的斜坡坡度在8°～60°,平均坡度为 35°,集中分布在 8°～ 40°;滑坡一般多发生在坡高16 m～60 m的斜坡上;主要集中在剥蚀中山区和剥蚀低山区,从地域上来看主要集中在略阳县城以北地带;阳坡发育多于阴坡。

(2)堆积层滑坡发生具有周期性。周期性表现在两个方面,首先表现在不同的年份,每隔数年后,地质灾害发生的频数明显增多;其次表现在同一年中,堆积层滑坡主要发生在每年5月—8月中。

(3)灾害的发生具有链生性;和人类工程活动强度具有相关性;具有高维、复杂、随机及“免疫”性。

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[4]赵志强,聂守智,何 伟.巴东滑坡稳定性及影响因素敏感性分析[J].水利与建筑工程学报,2010,8(1):98-100.

[5]贺可强,王荣鲁,李新志,等.堆积层滑坡的地下水加卸载动力作用规律及其位移动力学预测[J].岩石力学与工程学报,2008,27(8):1644-1651.

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Development laws of Accumulation landslide in Lueyang County

WANG Jian-zhi,ZHU You-lu,YANG Peng
(Xi'an Survey andDesign Research Institute of China Nonferrous Metals Industry,Xi'an,Shaanxi710054,China)

Based on the accumulation landslide geological disasters in Lueyang County of Shaanxi Province,the development laws of the accumulation landslide in Lueyang are studied by site investigation and theoretical analysis,and the study conclusions are obtained such as the slope steepness and height as well as the periodicity and concentration region of the accumulation landslide in Lueyang.All these as mentioned above could provide theoretical basesfor the control and treatment of the accumulation landslide in Lueyang County.

Lueyang County;accumulation;landslide;development law

P642.22

A

1672—1144(2013)02—0200—04

2012-09-19

2012-10-21

国家自然科学基金项目(40602068,41172262)

王建智(1963—)男,陕西渭南人,工学硕士,教授级高工,主要从事地质灾害防治等方面的科研工作。