昌吉庙尔沟滑坡稳定性分析及治理措施

雷育宾



昌吉庙尔沟滑坡稳定性分析及治理措施

雷育宾

（新疆地矿局第一水文工程地质大队，乌鲁木齐 830091）

在对庙尔沟村HP1滑坡详细调查与测绘的基础上，对滑坡的稳定性及治理工程措施进行了深入分析。结果表明：该滑坡在天然工况下稳定；暴雨工况下欠稳定；地震时基本稳定。潜在滑坡在暴雨、地震时稳定。根据分析，最后提出了截排水工程、抗滑桩板墙、重力式挡土墙及警示牌等防治方案。该方案既能消除滑坡地质灾害的危害，又能减少地质环境破坏，并且具有施工工艺成熟的优点。

滑坡；稳定性；治理；庙尔沟村

研究区位于新疆昌吉市庙尔沟乡庙尔沟村，行政区划属昌吉市庙尔沟乡管辖，距昌吉市67km，距原庙尔沟乡政府约1km。由于研究区位于低山区，区内山坡较陡，大部地区仅能步行，交通十分不便。2015年6月19日，新疆昌吉市庙尔沟乡庙尔沟村西侧发生一起滑坡地质灾害。通过野外实地调查和室内资料收集整理，以该HP1滑坡作为对象[1-10]，分析研究了该滑坡孕灾环境、稳定性，为后续滑坡的防治工程设计提参考。

图1 HP1滑坡全貌

1 研究区孕灾环境分析

1.1 自然地理概况

研究区属典型的中温带大陆性干旱气候特征，降水稀少，蒸发强烈，年（日）温差变幅大。根据头屯河制材厂气象站（距离研究区约1.5km）资料显示，该区多年平均气温2.1℃，2月平均气温最低为-22.9℃，7月平均气温最高为20.5℃；多年平均降水量为386.2mm；研究区东侧的头屯河由南向北纵贯昌吉全境，根据头屯河制材厂水文站资料，该河多年平均径流量为2.403亿m3，最大径流量3.146亿m3，最小径流量1.63亿m3，其流域汇水面积约1 562km2。

1.2 地形地貌

研究区位于天山北麓中低山区，地势西南高东北低，海拔在1 476~1 675m之间，起伏大。该区西部为一平缓的斜坡，坡度小于5°。中西部为一向东南倾斜的单一斜坡地貌，地表植被主要为草本植物。斜坡坡面呈波状起伏，山梁由西向东展布，梁间沟谷呈“V”型，走向由西向东，长度200~350m不等，纵坡20%~50%，沟底宽度3~15m，沟谷横向相对高差5~30m，纵向相对高差70~140m。沟谷底部一般发育有顺坡向的细小冲沟，沟宽0.5~4m，切割深度0.3~2.0m不等。研究区 HP1滑坡全貌如图1所示。

1.3 地层岩性

研究区出露的地层主要为侏罗系和第四系。其中侏罗系为中统头屯河组，主要在研究区中部沟底及半坡上出露，为一套冲洪积相、河流相沉积，岩性主要为褐色、红褐色泥岩，灰绿色、土黄色砂岩组成。而第四系地层主要包括上更新统坡积层、上更新统风积层以及全新统冲洪积层。

1.4 地质构造及新构造运动

研究区属乌鲁木齐中生代山前坳陷之中偏西部齐古褶皱带，位于东庙尔沟向斜北翼。此外，研究区新构造运动活跃，控制着区内的地层分布及地貌特征。研究区位于河谷阶地西侧，差异性抬升运动，造成西侧地势不断升高，河谷不断下降，河谷阶地沉积较厚的冲洪积层；河谷阶地抬升过程中，河床相对下切，由于河流西侧谷坡高陡，基岩在河水侵蚀作用下变软，底部开始垮塌，上部形成张裂隙，并不断溯源，当垮塌堆积物达到一定厚度后形成整体滑动的滑坡。

1.5 水文地质条件

研究区内赋存的地下水类型主要由碎屑岩类裂隙孔隙水和第四系松散岩类孔隙潜水组成。

1）碎屑岩类裂隙孔隙水，碎屑岩类裂隙孔隙水含水层岩性主要为砂岩，孔隙较发育，裂隙在钙质胶结的岩层中发育，一般涌水量不大。碎屑岩类裂隙孔隙水主要接受大气降水入渗和片状洪流入渗补给，总体从西南向东北运移，以侧向径流排出和泉的形式排泄，由于在研究区内埋深大于90m，埋深较大，因此对滑坡的形成无影响。

2）第四系松散岩类孔隙潜，第四系松散岩类孔隙潜水主要分布于头屯河河谷地带，地下水水位埋深在河床地带小于1m，由河床向两侧阶地增加，至研究区山坡坡脚地带水位埋深大于25m。含水层岩性主要为砂卵砾石，单井涌水量100~1 000m3/d，溶解性总固体204.87mg/L，矿化度0.14g/L，pH值8.38，水化学类型为HCO3·SO4-Ca·Mg型，主要接受河洪水的入渗补给及上游的侧向径流补给，以向下游侧向径流排泄为主。由于孔隙潜水水面距各滑坡滑面距离较大，对滑坡的形成无影响。

1.6 工程地质条件

研究区工程地质岩土体包括岩组和土体两大类。岩组为软弱、极软弱层状碎屑岩岩组；土体包括粉砂单层土体，圆砾、角砾单层土体，卵石单层土体，及混合土多层土体。

1）软弱、极软弱层状碎屑岩岩，该类岩组主要分布研究区山坡的中部，岩性为红褐色、褐色泥岩、灰白色砂岩、以及泥岩砂岩互层，局部夹薄层砂质泥岩、泥质砂岩。根据岩石力学试验结果，泥岩饱和抗压强度0.044MPa，砂岩一般饱和抗压强度0.0132～0.0584MPa，属软岩、极软岩。该岩组岩石一般为泥质胶结，亲水矿物含量较多，遇水变软或崩解，岩石强度低，力学性质差异较大，总体工程地质条件较差。滑坡滑带、滑床基本由该岩组构成。

2）单层、多层土体：①碎石土单层土体，主要分布于研究区西部山坡上部，厚度大致在3~45m，岩性为青灰色、灰色的砂卵砾石，具水平层理，结构致密，局部呈半胶结状态；另外，在研究区东侧的头屯河及其Ⅱ级阶地也有分布，厚度较大，结构较致密，地基承载力300~400kPa，该层土体整体工程地质条件较好。②粉土、碎石土多层土体，广泛分布于研究区内的山坡上，上部为粉土，其下为松散的砂卵砾石，结构较松散，该层土体整体工程地质条件较差。

2 滑坡灾害稳定性分析与评价

主要采用定量计算对该滑坡的稳定性进行评价，进而为后续工程治理措施方案的选择提供理论基础。定量评价主要是根据斜坡变形破坏类型选取典型剖面分析计算在不同工况下的稳定性系数。

2.1计算模型的选取

HP1滑坡潜在滑动面为土岩界面，各滑坡滑动面均为折线型。因此，滑坡的稳定性及滑坡推力均按传递系数法进行计算，对HP1滑坡1－1’、2－2’、 3－3’剖面进行稳定性和推力计算。

2.2稳定性系数计算公式

由于研究区地下水对该滑坡无影响，因此不考虑地下水作用。但是需要在暴雨工况下考虑水对滑坡产生的“增重效应”以及对滑带土的“软化效应”。稳定性系数计算公式如下：

其中：

； （公式2）

。 （公式4）

式中：K－稳定系数；W－第i条块的重量（KN/m）；C－第i条块内聚力（KPa）；－第i条块内摩擦角（°）；L－第i条块滑面长度（m）；－第i条块滑面倾角（°）；－第i条块地下水线与滑面的夹角（°）；－地震加速度（重力加速度g）；－第i块的剩余下滑力传递至第i+1块时的传递系数（j=i）,j=。

2.3 计算工况

经研究，降雨、地震及人类工程活动是诱发滑坡发生的主要因素。现状条件下，人类工程活动主要为开挖坡脚、滑体形成临空面，在计算模型中已经考虑其形成的地形条件。计算时考虑了滑坡自重、自重+暴雨（持续降雨）以及自重+地震三种工况，具体为：

1） 工况Ⅰ：自重工况，仅考虑滑体自重，无地下水作用。岩土体参数全部取天然状态时的参数。

表1 室内试验所得的滑带土（岩）抗剪强度参数

2）工况Ⅱ：自重+暴雨工况，考虑坡体处于全饱水状态。岩土体参数全部取饱和状态时的参数。

表2 滑坡整体稳定性和推力计算成果表

3）工况Ⅲ：自重+地震工况，考虑滑坡受地震外荷载影响，地震设防烈度为Ⅷ度。其他岩土体参数的选取原则与工况I完全相同。

2.4 稳定性计算结果

根据室内土工试验及岩石试验，统计滑坡滑带土物理力学参数数如表1，数值取标准值。

滑坡滑体主要为砂砾石，滑带为侏罗系泥岩、砂岩强风化层。根据土工试验、现场试验及岩土体经验数据，砂砾石天然重度24.23 KN/m3，饱和重度25.50 KN/m3，基岩风化层天然重度15.58 KN/m3，饱和重度18.71KN/m3。

在上述计算工况和岩土力学参数选择的基础上，采用理正岩土（5.6版）软件对滑坡整体稳定性进行计算，计算结果见表2所示。根据计算结果，对滑坡进行稳定性分析评价，将稳定性划分为四级：稳定系数Fs≥1.15为稳定，1.15＞Fs≥1.05基本稳定，1.05＞Fs≥1.0为欠稳定，Fs＜1.0为不稳定。

图2 排水沟设计图

3 滑坡灾害治理工程措施分析

在对研究区孕灾环境条件分析的基础上，并结合研究区滑坡的发育特征、威胁对象、危害程度及稳定性评价结果，提出截排水工程、抗滑桩板墙、重力式挡土墙及警示牌等工程防治方案。

3.1截排水沟设计

截排水沟设置于滑坡体顶部，沿后缘边界修筑，总长120m，沟深0.50m、底宽0.20m、坡比1∶0.25。排水沟基槽开挖采用人工开挖，整平夯实后，在基槽底部人工铺设10mm的天然砂砾石垫层，均匀摊平并夯实。排水沟内壁采用C20混凝土预制板砌筑，预制混凝土板采用C20混凝土，底板尺寸200×200×60mm，侧板尺寸600×400×60mm，沟顶外侧采用C20混凝土压顶，厚30mm，宽150mm（图2）。

3.2抗滑桩设计

对于上部滑动部位设置一排桩板式抗滑桩，设计抗滑桩总长21m，嵌固段长7m，悬臂段长14m；在滑坡中部设置抗滑桩板墙，设计抗滑桩总长18m，嵌固段长6m，悬臂段长12m。嵌固段桩底位于弱风化泥岩砂岩层。桩截面为1.5*1.5m的方桩，中心间距为3m，共计25根。桩之间板高为1m，长2.5m，厚0.15m，在桩悬臂段满布。桩与板均采用C30混凝土浇筑，桩主筋级别为HRB400、直径32mm，箍筋为HRB335、直径为10mm；板主筋级别为HRB400、直径14mm，箍筋为HRB335、直径为12mm，各板中心位置预留排水孔，插入PVC排水管，板后回填40mm厚砂砾石垫层。

3.3重力挡土墙

在HP1滑坡所在山体坡脚处设置重力式挡土墙，防止其松散层遇水饱和后滑动垮落，如图3所示。挡土墙采用M10浆砌卵石，总长度设计为175m，设计平均高度为4.0m，顶宽0.6m，面坡坡比为1:0.30，底宽1.7m，基础埋深设计为0.8m。距地面1.0m处设置1排泄水孔，泄水孔间距2m，孔后设置反滤包。挡土墙每隔15m设置1道伸缩缝，缝宽2cm，内嵌木板，外部沥青砂浆填充5cm。挡土墙基础以下松散层需换填，换填深度0.5m-1.0m，采用圆砾换填，压实度不小于0.97，承载力不小于400kPa。

图3 挡土墙示意图

3.4 警示牌

在滑坡体附近醒目处设置警示牌。

4 结论

1）研究区位于天山北麓的中低山区，头屯河西岸，总体地势西南高东北低，最大相对高差199m，总体地形起伏大。区内发育一处滑坡及一处潜在滑坡。其中滑坡为小型堆积层滑坡，滑动面位于全风化泥岩、砂岩层中。

2）通过稳定性定量评价分析，滑坡在天然工况下，属于稳定状态；暴雨工况下滑坡稳定状态属于欠稳定；地震工况下为基本稳定。潜在滑坡在天然工况、暴雨工况及地震工况下为稳定。

3）在对研究区孕灾环境条件分析的基础上，并结合研究区滑坡的发育特征、威胁对象、危害程度及稳定性评价结果，提出截排水工程、抗滑桩板墙、重力式挡土墙及警示牌等工程防治方案。该方案既能消除滑坡地质灾害的危害，又能减少地质环境破坏，并且施工工艺比较成熟。

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Stability and Control of Landslides in Miao’ergou, Changji, Xinjiang

LEI Yu-bin

(No.1 Hydrogeological and Engineering Geological Brigade, Xinjiang Bureau of Geology and Mineral Resources, Ürümqi 830091)

The study of landslides in Miao’ergou, Changji indicates that the landslide HP1 is stable under natural conditions, understable under heavy rain condition and basically stable when the earthquake. Potential landslides are stable under heavy rain condition and when the earthquake. Some control plans such as drain engineering, anti-slide pile wall, gravity retaining wall and warning signs are put forward.

landslide; stability; control; Miao’ergou, Changji

P642.22

A

1006-0995（2017）02-0280-04

10.3969/j.issn.1006-0995.2017.02.025

2017-02-18

雷育宾（1982- ），女，陕西省富平县人，工程师，主要从事水文地质、工程地质和环境地质方面的工作