湖北省恩施市保扎特大型滑坡特征及防治对策

江亚鸣, 杨 永, 陈 敏, 陈春阳

(1.湖北省地质局 水文地质工程地质大队,湖北 荆州 434020; 2.湖北省地质灾害防治中心,湖北 武汉 430034; 3.湖北省地质局 第七地质大队,湖北 宜昌 443100)

湖北省恩施市保扎特大型滑坡特征及防治对策

江亚鸣1, 杨 永2, 陈 敏3, 陈春阳1

(1.湖北省地质局 水文地质工程地质大队,湖北 荆州 434020; 2.湖北省地质灾害防治中心,湖北 武汉 430034; 3.湖北省地质局 第七地质大队,湖北 宜昌 443100)

恩施市保扎滑坡属特大型滑坡,保持其稳定性对保障该地区人民的生命与财产安全具有重大意义。在查明该滑坡的变形历史、空间形态特征及近期变形特征的基础上，提出采取地表排水+裂缝回填+前缘防冲+水改旱+监测的工程方案进行治理,以削弱不利因素的影响,提高滑坡的整体稳定性。

特大型滑坡；防治对策;恩施市

特大型滑坡是指其体积>1 000×104m3,直接经济损失>1 000万元(或潜在经济损失>1亿元),直接威胁人数>500人的滑坡。恩施市保扎滑坡体积8 400×104m3,潜在经济损失1.3亿元,威胁人数800人,属于特大型滑坡。

该滑坡1960年产生大规模滑动,至1999年处于相对停歇期,1998年至今下部及前缘变形加剧,尤其是前缘老沟河强烈冲蚀,临沟坍滑不断,影响到滑坡的整体稳定,因此对该滑坡成因机制进行分析研究,提出合理的防治对策,具有较重大的现实意义。

1 自然地理

保扎滑坡位于恩施市龙凤镇龙马村,距恩施市北约20 km处。地理坐标:东经109°27′28.7″,北纬30°25′42.8″。002乡道横穿滑坡区,向南可至龙凤镇,与G318、G209国道相接,由恩施东互通可上沪渝高速(G50),交通比较便利。

滑坡区属亚热带季风湿润气候区,总的特征是冬少严寒,夏无酷暑,春秋多雾,终年湿润,降雨充沛,雨热同期。年平均降水量在1 100～1 800 mm之间,降雨多集中在5—9月5个月份,占全年降雨量的65%以上,尤其是六七月降雨强度大,且多为大雨或暴雨,是诱发地质灾害的主要动力因素之一。

2 地质环境[1]

2.1 地形地貌

滑坡地处鄂西南褶皱山地,地貌类型属构造溶蚀侵蚀中低山,地势总体南高北低,最高点为滑坡南侧的山顶,高程1 300 m,最低点为滑坡北侧的涂家河河谷,河床高程550 m。滑坡区地形呈椅状,其外围北侧、北西为基岩陡坡,地形坡度30°～50°,南侧为泥盆系石英砂岩形成的陡崖,崖高70～100 m,滑坡体地势相对平缓,地形坡度一般15°～25°。滑坡区地形有利于大气降水及地下水的汇集。

2.2 地层岩性

滑坡区地层由北向南分别为志留系下统龙马溪组(S1l)灰绿色粉砂岩夹细砂岩、罗惹坪组(S1lr)黄绿色页岩夹砂岩,中统纱帽组(S2sh)灰绿色页岩,泥盆系(D)中厚层细粒石英砂岩,石炭系(C)中—厚层灰岩,二叠系(P)厚层灰岩。滑坡主要发育于罗惹坪组和纱帽组软弱页岩夹半坚硬细砂岩地层中,上部以块石为主,下部以碎块石土为主,结构松散。

2.3 地质构造

恩施市位于新华夏系第三隆起带内,山体走向NE-SW或NNE-SSW,恩施盆地为隆起带内应力调整局部陷落造成的断陷盆地。滑坡位于茶山—屯堡复背斜南东翼,背斜长25 km,轴部略有弯转成弧形,总体走向40°,为一较完整对称的褶皱,岩层产状115°～145°∠10°～25°。滑坡处斜坡结构为顺向坡,为形成顺层滑坡提供了条件。

2.4 水文地质条件

滑坡区内最大溪沟为老沟河,河沟由东转向北东从滑坡右侧缘、前缘迳流,汇集了西流水—上保扎一带地表水及地下水,西流水林场汇水面积大，中保扎以下发育有水井湾沟、青树沟、大堰沟、坝沟4条溪沟,是由滑坡中部泉水出露后汇集形成,泉水总流量达5 L/s,汇入老河沟。老河沟下游河水面宽1～3 m,河水流量5～50 L/s。可见,地下水长期入渗浸润滑带是滑坡的形成条件之一。

2.5 人类工程活动

区内人类工程活动主要表现为耕植、建房切坡和公路运营。保扎滑坡为地势相对平缓地貌,在耕地相对匮乏的山区,这一区域成为当地居民的耕种场所,滑坡中上部以旱地为主,旱地耕种有利于大气降水的快速入渗,滑坡下部以水稻田为主,水稻田的渗漏使滑坡下部长期处于饱水状态；滑体上现有200户居民,建房切坡加剧了坡体变形；002乡道呈“之”字型横贯滑坡,公路修建时的切坡破坏了原斜坡的地貌,对滑坡的稳定不利。

3 滑坡的特征与稳定性计算

3.1 滑坡的特征

滑坡位于老沟河左岸,平面形态呈三角形,主滑方向80°,前缘高程为570 m,后缘高程为1 100 m,相对高差达530 m,纵向长度为2 050 m,前缘宽度1 500 m,平均厚度35 m,滑坡平面面积240×104m2,体积8 400×104m3(图1),属于特大型岩土混合型滑坡。

图1 保扎滑坡平面图Fig.1 Map of the Baozha landslide1.志留系下统龙马溪组;2.志留系下统罗惹坪组;3.志留系中统纱帽组;4.石炭系;5.二叠系;6.滑坡体；7.泥石流堆积体；8.滑坡界线；9.近期滑坡及编号；10.地面裂缝及编号；11.滑坡平台；12.钻孔及编号；13.泉点(左:编号；右:流量)；14.剖面及编号;15.居民地。

经钻探揭露滑坡剖面形态呈凸形,具上部、下部平缓,中部及前缘陡的特点。滑体厚度27.70～59.50 m,850 m高程以上以块石为主,土石比2∶8～1∶9,块石大小悬殊,大者可达数十米,小者仅数米； 850 m高程以下以碎块石土为主,土石比6∶4～4∶6,结构松散—稍密。

滑带为碎石土,以灰绿色为主,厚0.95～2 m,土石比3∶7～4∶6,土为粉质粘土,可塑状。碎石成分主要为砂岩、页岩,粒径以1～5 cm居多,大者可达9 cm,多呈次棱角状。

滑床以纱帽组灰绿色细砂岩、页岩为主,钻孔揭露深度29.80～67.20 m。

3.2 滑坡的变形特征与发展史

1960年6月23—26日产生大规模滑动,据访问,6月23日暴雨以后开始产生滑动,并伴有地声、地光形象,前缘同时产生次级滑动,至26日结束,形成现今滑坡范围,滑坡上部至今可看到宽10～20 m的拉裂槽(表1),前缘的老沟河受近期滑坡HP2影响向东偏移,其物质成分为块石土,且以大岩块居多,大者可达数十米,具有岩质滑坡的特征,结构松散,滑坡堆积厚度20～40 m,同时滑坡前缘产生滑动,方量961.2×104m3。

1998年的变形主要为老沟河冲刷带走滑坡前缘坍滑的固体物质,在老沟河沟口形成泥石流堆积体,面积7.2×104m2,体积28.8×104m3,当时曾导致面积约4.7×104m2的农田被毁。

2000年6月在滑坡中部产生小型坍滑(HP4),方量1.85×104m3；2012年7月在滑坡前缘、中下部发生3处小型坍滑体(HP1、HP3、HP5),方量分别为5.88×104m3、2.1×104m3；方量5.2×104m3,厚2～4 m,物质成分为碎块石土(表2)。

滑坡近期变形明显,以小型坍滑变形为主。

表2 2000年以来坍滑体特征表

3.3 稳定性计算

通过实测剖面及经钻探揭露的地层情况,结合地面工程地质测绘所圈定的变形范围和地层变化,对变形特征进行结构分析,将滑带作折线处理,计算时取单宽进行研究,则滑坡稳定性问题可简化为二维空间问题进行计算。

根据《滑坡防治工程勘查规范》(DZ/T 0218—2006)滑动面为折线型的传递系数法对滑坡稳定性进行计算,选择Ⅰ-Ⅰ′、Ⅱ-Ⅱ′两条剖面进行剖分、计算,整体条分图详见图2、图3。

稳定性计算时荷载主要考虑滑坡的自重及地面荷载,降雨工况采用20年一遇5日暴雨,工况组合为以下两种:

工况1 自重+地表荷载;

工况2 自重+地表荷载+20年一遇暴雨。

图2 Ⅰ-Ⅰ′剖面条分图Fig.2 The block diagram of Ⅰ-Ⅰ′ section

图3 Ⅱ-Ⅱ′剖面条分图Fig.3 The block diagram of Ⅱ-Ⅱ′ section

滑体及滑带物理力学参数取值见表3,计算结果见表4。

表3 物理力学参数综合分析取值一览表

表4 滑坡稳定性计算结果一览表

计算结果表明,滑坡在工况1时均处于稳定状态,工况2时为基本稳定,安全裕度不高,受前缘老沟河冲刷影响,易形成牵引式滑坡。由于该滑坡发生于1960年,且滑体厚度较大,滑带土结构强度再生值增加[2],所以滑坡实际稳定程度要高于计算结果。

4 防治方案研究

滑坡后缘及上部的L1-L4拉裂缝(或拉裂槽)至今仍清晰可见,规模较大,利于汇集大气降水。滑体以块石土、碎块石土为主,结构松散—稍密,透水性强,利于大气降水的入渗[3]。滑坡中下部的S3、S6、S7泉水是当地居民种植水稻田的主要水源,农田用水长期入渗补给滑带,造成滑带饱水、软化,力学强度降低。

滑坡前缘老沟河在1960年大规模滑动以后曾向东发生偏移,雨季时老沟河水流流量大,携带强大的动能且并未完全沿着偏移弯曲的沟道下泄,而是直接冲刷滑体前缘,经历55年冲刷在滑坡前缘形成了新、老两条沟,大量固体物质被冲刷带走,在前缘形成高20～40 m的高陡临空面,前缘坍滑变形加剧。

滑体厚度大,抗滑支挡费用高、难度大,滑坡目前仍处于基本稳定状态[4],所以防治工程方案[5]应从影响滑坡稳定性的不利因素入手,可采用地表排水+裂缝回填+前缘防冲+水改旱+监测的工程方案,具体如下:

(1) 地表排水 在滑坡外围设置截水沟,中下部泉点设置排水沟,减少大气降水入渗及地下水补给。

(2) 裂缝回填 对滑坡后缘和上部的L1-L4拉裂缝(拉裂槽)进行回填夯实，可减少大气降水入渗。

(3) 前缘防冲 针对老沟河的冲刷,建议以老沟为主,新沟作为汛期行洪,设置防冲丁坝、护岸挡墙等,削弱老沟河的冲刷作用,提高前缘稳定性,增加阻滑段的抗力。

(4) 水改旱 将滑坡下部的水田改种旱田,避免农田用水入渗；水改旱工程实施在恩施市的沐抚滑坡、利川市的茶园滑坡治理中已取得了成效。

(5) 监测 在滑坡体建立监测网,以GPS大地形变监测为主,辅以宏观巡视监测,及时掌握滑坡的变形动态。

5 结论及建议

恩施市保扎滑坡属于特大型岩土混合型滑坡,发生于1960年6月雨后,历经55年的压实,滑带土结构强度再生值增加,一般情况下再次诱发大规模滑坡可能性较小。1998年以来的变形主要发生在前缘老沟河及滑坡下部,且以老沟河的冲刷变形为主,对滑坡的稳定最为不利,故防治工程方案应从影响滑坡稳定的因素入手,可采取地表排水+裂缝回填+前缘防冲+水改旱+监测的工程方案进行治理。

建议在工程实施前加强对滑坡体的监测,水改旱也可以先行启动,老沟河坍滑段治理费用较高,可以多方筹集资金进行治理。

[1] 江亚鸣,秦华刚,卞学军,等.湖北省恩施市保扎滑坡应急治理勘查报告[R].荆州:湖北省水文地质工程地质勘察院,2013.

[2] 任光明,聂德新.大型滑坡滑带土结构强度再生特征及其机理探讨[J].水文地质工程地质,1997,24(3):28-31.

[3] 张倬元,王士天,王兰生.工程地质分析原理[M].第二版.北京:地质出版社,1994.

[4] 王念秦,罗东海.滑坡发育阶段判定的改进可拓层次分析方法 [J].中国地质灾害与防治学报,2008,19(4):27-32.

[5] 徐开祥,黄学斌,付小林,等.滑坡及危岩(崩塌)防治工程措施选择与工程设置[J].中国地质灾害与防治学报,2005,16(4):130-134.

(责任编辑：陈姣霞)

Study on Baozha Large Scale Landslide Characteristics and ControllingCountermeasures in Enshi City,Hubei Province

JIANG Yaming1, YANG Yong2, CHEN Min3, CHEN Chunyang1

(1.HubeiInstituteofHydrologicalandEngineeringGeologicalInvestigation,Jingzhou,Hubei434020； 2.HubeiCenterofGeologicalHazardsControl,Wuhan,Hubei430034； 3.SeventhGeologicalTeamofHubeiGeologicalBureau,Yichang,Hubei443100)

Keeping Baozha large scale landslide’s stability to guarantee the safety of the lives and property is of great significance.To find out the deformation history of landslides,the spatial shape features and the recent deformation characteristics of landslides are very important.According to the developmental stages and deformation characteristics of landslides,the targeted layout of control engineering can effectively reduce the impact of adverse factors on the stability of landslides,improve the overall stability of the landslides.

large scale landslide; controlling countermeasures; Enshi City

2015-06-01;改回日期:2015-06-29

江亚鸣(1971-),男,高级工程师,水文地质与工程地质专业,从事地质灾害勘查、设计监理工作。E-mail:jiangym710120@sina.com

P642.22

A

1671-1211(2015)04-0454-05

10.16536/j.cnki.issn.1671-1211.201504018

数字出版网址:http://www.cnki.net/kcms/detail/42.1736.X.20150716.1602.006.html 数字出版日期:2015-07-16 16:02