吐鲁番市葡萄沟景区崩塌地质灾害形成机制与治理研究

张菊秀，贺根义

（新疆地矿局第二水文工程地质大队，新疆昌吉831100）

吐鲁番市葡萄沟景区崩塌地质灾害形成机制与治理研究

张菊秀*，贺根义

（新疆地矿局第二水文工程地质大队，新疆昌吉831100）

崩塌是影响吐鲁番葡萄沟景区正常营运的地质灾害之一。崩塌地质灾害的发生，对当地居民的生命财产安全和旅游景区的正常营运都构成了极大的威胁，为对其进行综合治理,以景区内发育的29处崩塌地质灾害点为主要研究对象，对景区崩塌灾害的形成机制进行了详细分析,并总结了影响景区崩塌灾害发生的自然因素和人为因素，最后在此基础上对每个崩塌防治分区提出了相应的防治措施，从而保障了景区各项旅游设施的正常营运，也为当地居民提供了一个安全的生活环境。

葡萄沟景区；崩塌；形成机制；影响因素；治理措施

崩塌是一种典型的、常见的地质灾害类型，具有破坏速度快、发育规模差异大等特点[1]。葡萄沟旅游区是新疆为数不多的5A级景区之一，近年来，由于随着吐鲁番市葡萄沟景区旅游业的快速发展，景区内的人类工程经济活动也随之增强，加之坡面碎屑流在地震、强降雨等不利条件的影响，致使景区内的地质环境也发生了改变。崩塌地质灾害的发生，不仅影响了葡萄沟景区的正常运营和原始风貌，而且对景区内的旅游设施及人员也构成了极大地威胁。

本文在综合分析已有研究成果的基础上，以景区内发育的29处崩塌地质灾害点为主要研究对象，对景区崩塌地质灾害的类型、形成机制以及影响因素进行分析，最后并根据崩塌地质灾害发育和分布的特征，对每个崩塌防治分区提出了相应的防治措施，在一定程度上避免了葡萄沟景区崩塌地质灾害的发生。

1 地质背景

1.1 地层岩性

葡萄沟景区及附近区域出露的地层按时代成因可以分为第四系下更新统和全新统，其中：下更新统主要由灰色巨厚的西域砾岩层，钙质胶结，夹有细砾岩、砾状砂岩及砂质泥岩的透镜体等岩性组成，岩层厚度大于50m，下伏第三系泥岩、砂岩；全新统主要包括全新统坡积层和全新统冲积洪积层，全新统坡积层分布在防治区葡萄沟东西两侧第一斜坡带山坡上及坡脚处，岩性为坡积碎石土，厚度1.5～3.5m，该层直接覆盖在下更新统西域砾岩层之上；全新统冲积洪积层呈条带状分布于葡萄沟现代河床中，岩性为单一圆砾或卵石，局部夹有细砂透镜体。圆砾厚度在北侧Ⅲ号防治区为7.42m，在南侧Ⅴ号防治区揭露厚度6.5m。卵石层在南侧Ⅴ号防治区揭露厚度为4.8m。

1.2 地质构造及新构造运动

在区域地质构造上，吐鲁番葡萄沟风景区位于北天山优地槽褶皱带东段的吐鲁番—哈密山前坳陷的山间构造断陷盆地—吐鲁番盆地中部，其次级构造包括火焰山逆断裂褶皱带（火焰山背斜）和火焰山山前坳陷2个单元，两者被吐鲁番大断裂所分开。

新构造运动对盆地内地貌、第四纪地质和气候的发展过程及特征具有明显的控制作用。吐鲁番盆地为地槽型封闭盆地，同时具有一些断陷盆地的特征。新构造运动活动强烈，上升幅度大，在时间上具有阶段性和间歇性，在空间上有较大的差异性，在景区区内形成构造剥蚀低山特征，由于新构造运动强烈，侵蚀切割剥蚀明显，形成了景区目前河谷地貌的特征。

1.3 水文地质条件地质

葡萄沟景区及附近分布的地下水类型主要包括松散岩类孔隙水和碎屑岩类裂隙孔隙水2大类。

松散岩类孔隙水分布于葡萄沟河谷内及葡萄沟出山口以南的山前倾斜平原地区，为单一结构孔隙潜水。含水层岩性一般为砂砾石和中粗砂，水化学类型主要为HCO3·SO4-Ca·Na型水，水质较好，矿化度小于0.5g/L左右；碎屑岩类裂隙孔隙水主要分布于防治区下更新统西域砾岩下伏第三系砂岩、砾岩组成的基岩区。含水层岩性为砂岩和砾岩。由于含水层富水性差，流量较小，呈片状渗出，水质一般较差。

1.4 工程地质条件

根据区域工程地质条件，按照岩土体的组成岩性、结构类型、岩石强度等，防治区内岩土体分为3个工程地质岩组：

（1）层状软弱的西域砾岩岩组：主要分布于葡萄沟景区东西两侧陡崖及人工削坡处，岩性为砂砾石，呈胶结—半胶结状态，密实，具半成岩性质，为葡萄沟特殊地质环境下形成的特殊地层，统称该地层为西域砾岩。天然容重一般在2.1g/cm3。具有近水平层理，局部地段夹有细砾岩、砾状砂岩及砂质泥岩的透镜体。西域砾岩的承载力特征值达400～500kPa。

（2）碎石土单层土体组：主要分布于葡萄沟景区北部葡萄沟两侧火焰山山坡上，主要岩性为坡积碎石土，地层厚度1～3m不等，结构较为松散，具顺坡向层理。下伏地层为巨厚西域砾岩，承载力特征值为200～300kPa。

（3）粉土和砂砾石双层土体组：主要分布于葡萄沟河河床两侧阶地上，岩性为冲洪积粉土和砂砾石，具二元结构，表层粉土厚度薄，一般在1m左右，松散，下部砂砾石,密实。该地层承载力特征值一般为100～350kPa。

2 崩塌地质灾害类型

根据葡萄沟景区崩塌地质灾害的发育特征，主要可以分为崩塌危岩体和崩塌危岩带两种类型。其中，崩塌危岩带是由几个单体崩塌危岩体组成，同时单体之间尚存在规模小、仅以碎落、掉块为主的危岩体。在葡萄沟景区共发育有崩塌地质灾害点29处，其中19处为崩塌危岩体（带），为重要地质灾害点，这些地质灾害点均发生过崩塌，并在已发生的崩塌后壁陡崖上仍保留有危岩体（带），剩余10处为一般崩塌灾害点，对旅游区不会构成直接威胁。

3 崩塌地质灾害形成机制和影响因素

3.1 崩塌危岩体（带）形成机制

葡萄沟景区内危岩体的形成主要受裂隙控制。主要有2类破坏裂隙：后缘卸荷裂隙和风化裂隙，2组结构面将崖体切割成独立块体。

景区陡崖面走向为北北东向，其中危岩体后缘卸荷裂隙多与陡崖总体走向平行或斜交，风化裂隙基本与陡崖面垂直或斜交。两组结构面将崖体切割成独立的块体，在重力、风化营力、冻胀、震动力等不断作用下，裂隙会不断发展而张开，当其稳定性失衡时，危岩体就会发生崩塌。加之结构面产状直立，雨水易于渗入，在雨水、气温等长期作用下，结构面越张越大，最终导致崖体崩塌。

3.2 崩塌危岩体（带）影响因素

葡萄沟景区内崩塌的形成主要受自然因素影响，其次是人为因素影响。影响崩塌形成的自然因素包括地形地貌条件、地层岩性条件、地质构造条件、气象水文条件、地震条件和人类工程活动。

（1）地形地貌条件。陡峻斜坡地形是形成崩塌的必要条件[2]，葡萄沟景区内边坡陡峻，由于受人工切坡和风化剥蚀，坡脚形成近于直立的陡崖，坡度大于70°，为崩塌地质灾害的发生提供了有利的地质环境条件。

（2）地层岩性条件。地层岩性的构成是崩塌地质灾害发生的物质条件[3]。葡萄沟景区危岩陡崖面主要由第四系西域砾岩组成，层状结构，该岩石具有抗风化能力较差和裂隙较为发育等特点。

（3）地质构造条件。地质构造因素与崩塌地质灾害的发生有着密切的联系。葡萄沟景区新构造运动强烈，上升幅度大，构造运动使岩体卸荷裂隙、风化裂隙发育，从而加剧了崩塌灾害的发生。

（4）气象水文条件。葡萄沟景区属于典型的北温带干旱气候，多年年平均降雨量在10～16mm之间，多集中在6～8月。降水后形成的地表水通过陡崖后缘的裂缝渗漏到陡崖裂隙内，降低了裂缝的力学性能，同时，增加了裂缝内的水压力，诱发危岩崩塌的发生。

（5）地震条件。葡萄沟景区属地震多发区，地震可导致构造裂隙发育、岩体破碎、应力急剧变化等，地震基本裂度位于Ⅶ度区，地震是导致崩塌的重要因素之一。

（6）人类工程活动。葡萄沟景区内陡崖坡脚紧邻各类民房设施、旅游设施及引水渠道，东西两岸建设用地有限，迫使当地居民对葡萄沟东西岸山体进行开挖、削坡，扩大建设用地，从而形成高陡边坡，使边坡稳定性变差，甚至形成不稳定陡坡。

经过对崩塌危岩体（带）影响因素的综合分析，影响葡萄沟景区危岩体（带）发育的主要控制因素是卸荷裂隙和风化裂隙，主要诱发因素为暴雨、地震和人工切坡。

4 防治对策及建议措施

在葡萄沟景区，当地政府部门和居民也采取了相应的防治措施，已有的防治工程设施主要对葡萄沟东侧崩塌体坡脚进行了治理，采取的治理措施主要有简易挡墙、引水渠道（落石沟）、生物防治（林地）和安全警示牌等四类。但是大部分挡墙防治措施的砌体形式结构简单，整体性差，部分挡墙修建过高，抗侧向推力能力降低，部分地段甚至出现了垮塌。

本文在充分保障当地居民的生民财产安全和保护当地旅游资源的基础上，并根据葡萄沟景区内崩塌地质灾害的发育范围和特征，将景区内的崩塌地质灾害分为5个分区分别进行防治设计，其编号分别为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ。

根据本次地质灾害的防治思路，对葡萄沟景区内崩塌地质灾害主要采取被动防护的工程措施，除WY01危岩体采用贴坡防护，WY04和WY12包含镶补坡脚外，其余危岩体均采用在坡脚或坡底处设置SNS被动防护网和桩板式挡墙的被动防治措施。其中WY01危岩体的防治措施如图1所示。

图1 WY01危岩体贴坡浆砌卵石防治措施

5 结论及建议

（1）在葡萄沟景区内共发育有29处崩塌地质灾害点，其中19处为崩塌危岩体（带），为重要地质灾害点，剩余10处为一般崩塌灾害点，对旅游区不会构成直接威胁。

（2）葡萄沟景区内崩塌的形成主要受自然因素影响，其次是人为因素影响。影响崩塌形成的因素主要包括地形地貌条件、地层岩性条件、地质构造条件、气象水文条件、地震条件和人类工程活动。其中，卸荷裂隙和风化裂隙是影响葡萄沟景区危岩体（带）的发育主要控制因素，而暴雨、地震和人工切坡是主要的诱发因素。

（3）在综合分析已有研究成果的基础上，对葡萄沟景区内的崩塌地质灾害主要采取被动防护工程措施，除WY01危岩体采用贴坡防护，WY04和WY12包含镶补坡脚外，其余危岩体均采用在坡脚或坡底处设置SNS被动防护网和桩板式挡墙的被动防治措施。

[1] 骆银辉,胡斌,朱荣华,等.崩塌的形成机理与防治方法[J].西部探矿工程,2008,20(12):1-3.

[2]雷东.某崩塌(危岩体)成因分析及诱发因素研究[J].中国水运:下半月,2012(6):239-240.

[3]郑昱.厦门市崩塌滑坡灾害的发育特征及防治建议[J].地质灾害与环境保护,2012,23(2):17-20.

P642.22

A

1004-5716(2015)04-0137-03

2014-04-09

2014-04-10

张菊秀（1988-），女（汉族），甘肃武威人，助理工程师，现从事水文地质、工程地质和环境地质方面的工作。