沙湾县城南翠山东坡崩塌发育特征及稳定性分析

唐捷，张天义



沙湾县城南翠山东坡崩塌发育特征及稳定性分析

唐捷，张天义

（新疆地矿局第一水文工程地质大队，乌鲁木齐 830091）

崩塌对翠山东坡行人、游客、基础设施及周围居民的生命财产安全构成一定程度的危险。在野外实地调查的基础上，过对该崩研究表明：崩塌危岩体均分布在翠山东坡坡面，受风化裂隙切割，研究区内危岩体主要以倾倒式崩塌为主；BT2、BT4、BT6危岩带边坡整体稳定性评价结果为稳定性较差，定量评价为基本稳定-稳定，综合评价为欠稳定；BT1、BT3、BT5、BT7危岩带定性评价为稳定性较差，定量评价为欠稳定，综合评价为欠稳定。

崩塌；形成条件；动力学特征；沙湾县

研究区位于沙湾县城南生态绿化区翠山东坡。距离沙湾县城约8km，向北东方向有乡村柏油路相连至沙湾县城及乌奎高速，向南西方向可至博尔通古乡，交通较为便利。翠山不仅承载国际滑雪场、山地自行车比赛的项目，还承担着沙湾县和周边县市休闲旅游的功能，规划建设国内知名、全疆一流的生态休闲公园。而县城南翠山东坡崩塌却时刻威胁着翠山东坡行人、游客、基础设施及周围居民的生命财产安全。因此，在野外实地调查的基础上[2~12]，对翠山东坡崩塌灾害的发育特征和稳定性进行了研究，为该地区地质灾害防治勘查进一步开展、工程设计提供基础性依据。

1 研究区地质条件分析

1.1 地形地貌

研究区位于天山北麓、准噶尔盆地南缘，地貌单元属黄土覆盖的剥蚀垅岗状丘陵，海拔高度600~700m，山势低缓，相对高差小于100m，基底由侏罗、白垩、新近系组成，上覆较厚的松散砂砾石，顶部被黄土覆盖，呈现为垅岗、丘陵状。区内地形起伏不大，地势由西向东缓倾斜，地形坡度在12‰左右。翠山东坡边坡呈北东~南西走向，坡脚标高从608~633m，坡顶标高从643~678m，陡坡高度在10~50m。

翠山东坡坡面裂隙发育，坡顶植被发育一般，多为低矮灌木和草地。坡面发育多条小型沟谷，走向均为近南北向，沟谷形态多为V字型，沟谷长度40~300m，沟宽0.5~5.0m，沟深0.5~20m，为坡面汇水排水和砂砾石滚落的主要通道。坡脚可见散落较多崩落的砂砾石、粉土。

1.2 地层岩性

在研究区出露的地层为第四系上更新统~全新统冲洪积卵砾石层和第四系全新统冲积粉土层，局部夹有第四系上更新统冲洪积粗砂层，多呈互层状。

1）第四系上更新统~全新统洪积层，厚度大于30m，主要为砾石、中粗细砂、粉土，稍密~中密，卵砾石层分选性差，粒径大于20mm的含量约在4.4%~68.2%之间，2~20mm的含量约在19%~78.1%之间，骨架颗粒连续接触，母岩为凝灰岩、砂岩。充填物以砂为主，含土量较少，含植物根系。

2）第四系上更新统冲洪积物，揭露厚度0.5~2.5m，主要为粗砂，青灰色，干燥~稍湿，松散~稍密，，局部含砾石，含量约为5%~15%。

3）崩塌危岩带上部为第四系全新统冲积物，岩性为粉土，土黄色，干燥~稍湿，松散~中密，位于坡脚的探井开挖深度5~6m，粉土层厚度较小，为0.4~1.3m。干强度低，韧性差，局部含有圆砾，圆砾含量不超过5%。粉土层厚0.3~3.8m，中密，干燥，地表植被较发育，0~1m含植物根系。

1.3 地质构造与区域稳定性

研究区一级构造单元处于准噶尔~北天山褶皱系，二级构造单元为北天山优地槽褶皱带，三级构造单元为乌鲁木齐山前坳陷，该区域褶皱、断裂构造发育均较少。研究区区内褶皱、断裂构造不发育。

此外，研究区所在的沙湾县区域上地处北天山地震带边缘，属多震区。区内有记录已发生大于4.0级地震12次，造成区内崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷等灾害也相继发生。根据地震动峰值加速度分区与地震基本烈度对照表，确定研究区属Ⅷ度地震烈度区，地壳稳定性划分属于区域地壳次不稳定区。

1.4 水文地质条件

研究区内地下水根据其赋存条件，水理性质及水力特征，属松散岩类孔隙水。松散岩类孔隙水：广泛分布于山前冲洪积倾斜平原中上部，乌伊公路以南地区，含水层岩性为第四系砂卵砾石，厚度较大，渗透性较强，地下水径流条件优越，水交替强烈。该区位于乌伊公路以南，地下水补给来源主要为南部山区冰雪融水、暴雨洪流及河、渠水渗漏补给及大气降水的垂直入渗；地下水由南向北径流；地下水以机井抽取、侧向径流向北部平原区排泄，水位埋深大于50m，水量丰富。地下水化学类型主要为HCO3~Ca·Na型水，矿化度0.2~0.5g/L之间。

1.5 工程地质条件

研究区的土体划分为砾类土单层土体，粉土与砂砾石双层土体两种。

1）砾类土单层土体，主要分布于研究区南部陡坡坡面及坡脚堆积区。陡坡坡面及坡脚处土体以大厚度单层砾石层为主，充填以砂土，结构稍密~中密，颗粒级配较好，骨架颗粒连续接触，地层较为均匀，工程地质条件良好，根据地区经验值承载力特征值可达300kPa以上。

2）粉土与砂砾石双层土体，主要分布于研究区北部坡顶，上部多为黄土状粉土，下伏为砂砾层，由于地形开阔平缓，不易形成突发性地质灾害。上部粉土土质疏松，多孔，柱状节理发育，局部地段经长期流水冲刷，沟谷发育，水土流失较严重，陡坡处易垮塌（崩塌）。地层较为均匀，由表层向下密实度为松散~稍密~中密，总体属于工程地质条件较好区，根据地区经验值承载力可达200kPa以上。

1.6 人类工程活动

研究区内主要人类工程活动为坡脚乡村道路建设、车辆行人通行、“引金济沙”水渠修建以及坡顶国际滑雪场的修建。而坡脚车辆行人的通行对周围地质环境破坏较小。乡村道路及“引金济沙”水渠主要通过削坡兴建，开挖了大量边坡，使天然山坡的平衡条件发生变化，破坏了斜坡的自然稳定休止角，导致研究区南部边坡失稳变形，而坡顶国际滑雪场的修建改变了坡顶原有的地形地貌，增大了降水沿地表向下的渗入量，促进了边坡失稳，易导致崩塌灾害的发生。随着翠山国际滑雪场的后期运营，滑雪人员增加，对周围地质环境的破坏也将增大。

图1 研究区B1-B7崩塌危岩带

2 崩塌灾害发育特征分析

2.1地质灾害类型

经过现场调查，研究区地质灾害类型为崩塌地质灾害。不具备发生滑坡、泥石流等其他地质灾害的地质条件。

根据本次现场勘查，研究区内崩塌灾害均为土质崩塌，危岩体主要以倾倒式危岩体及表层风化剥落为主。由于勘查区单个危岩体分布较密集，多呈（面）片状大面积排列分布，故按其主要分布区域圈划为危岩带，由于勘查区单个危岩体分布较密集，多呈（面）片状大面积排列分布，故按其主要分布区域圈划为危岩带，共划分出7个危岩带，从东至西依次编号为BT1~BT7，如图1所示。

2.2 崩塌危岩带特征

研究区总计调查崩塌危岩带数量7处，均为土质崩塌危岩带。危岩带分布于为勘查区中部及东部陡崖上，山体土层产状为近水平状，陡坡的坡度与坡顶节理裂隙基本一致为74°~90°，在崩塌灾害发生后，崩塌堆积体脱离上部山体滚落至坡脚堆积，未崩塌的土体呈整体块状或层状矗立在陡坡上，受雨水、车辆震动及地震作用极易发生崩塌灾害，威胁引水渠、道路及过往行人、坡脚施工人员的安全。研究区BT5崩塌危岩带如图2所示。

图2 BT5研究区BT5崩塌危岩带

陡坡上分布的崩塌危岩带编号分别为BT1至BT7，危岩带主导裂隙产状与坡体基本一致为144°∠74°~90°，大多数为整体块状矗立在陡坡上，少数危岩带存在节理裂隙。危岩带BT1长6m，宽0.6m，高3m，土体产状为近水平状，危岩带后缘有贯穿上下的节理裂隙，裂隙产状144°∠74°，裂隙长2.8m，裂隙宽度5~15cm；BT2~BT4、BT6~BT7为整体状崩塌，陡崖坡度在80°~90°，坡高20~50m，宽度40~200m，后缘无明显裂隙，崩塌坠落物为表层风化脱落或呈块状掉落堆积于坡脚；危岩带BT5长5m，宽1m，高2.5m，危岩带后缘有贯穿上下的节理裂隙，裂隙产状150°∠89°，裂隙长2.2m，裂隙宽度1~4cm，此处坡脚为翠山滑雪场施工人员临时宿舍，陡坡上的土体节理裂隙发育，在降雨、车辆震动及地震作用下极易发生崩塌灾害，研究区BT5危岩带斜坡纵坡面如图3所示。

表1 倾倒式危岩体计算模型参数表

图3 BT5危岩带斜坡纵坡面示意图

2.3崩塌堆积物特征

现扬勘查对坡脚分布的较大的崩塌堆积物进行了调查，经过调查崩塌堆积体堆积于陡坡坡脚处，部分块状土体坠入引水渠。由现场调查BT1堆积体长30m，宽200m，厚2m，体积12 000m3；BT2堆积体长30m，宽180m，厚2m，体积10 800m3；BT3堆积体长40m，宽120m，厚2m，体积9 600m3；BT4堆积体长10m，宽160m，厚1m，体积1 600m3；BT5堆积体长8m，宽60m，厚3m，体积1 080m3；BT6堆积体长6m，宽110m，厚0.5m，体积330m3；BT7堆积体长15m，宽160m，厚1m，体积2 400m3。堆积体分布高程为608~630m，通过对已有的崩塌坠落物调查分析，崩塌区坠落物主要以滚落跳跃向坡脚运移的方式。

3 崩塌灾害稳定性分析

根据崩塌（危岩体）稳定性野外判别表，结合地形地貌、地质结构、水文气象和人类活动等四个方面综合判定崩塌危岩体为稳定性较差。在野外实地调查的基础上，研究区内土质潜在崩塌危岩体破坏形式主要为倾倒式崩塌。危岩带潜在崩塌稳定性计算时选取各潜在崩塌体的典型危岩单体进行计算。

图4 倾倒式崩塌受力示意图

3.1计算模型

针对倾倒式破坏计算采用《工程地质手册》（第四版）中推荐的计算模型进行分析。

倾倒式崩塌的基本图式如图4所示。从图4的左图可以看出，不稳定岩体的上下各部分和稳定岩体之间均有裂隙分开，一旦发生倾倒，将以A点为转点发生转动，检算时应考虑各种附加力的最不利组合。在雨季张开的裂隙可能为暴雨充满，应考虑静水压力；Ⅶ度以上地震区，应考虑水平地震力作用。受力图式见图4中右图，如不考虑其他力，则崩塌体的抗倾覆稳定性系数K可按下式计算：

（2）

3.2计算参数

研究区BT1~BT7危岩带的计算参数如表1所示：

3.3 计算结果

根据《滑坡防治工程勘查规范》（DZ/T0218~2006）稳定性划分标准，研究区内危岩带稳定性为欠稳定—稳定，计算结果见表2所示。

3.4 综合评价

根据定性和定量评价结果，BT2、BT4、BT6危岩带边坡整体稳定性评价结果为稳定性较差，定量评价为基本稳定~稳定，综合评价为欠稳定；BT1、BT3、BT5、BT7危岩带定性评价为稳定性较差，定量评价为欠稳定，综合评价为欠稳定。

表2 危岩体稳定性计算结果表

综上所述，综合评价研究区BT1~BT7危岩带处于欠稳定状态，在融雪、暴雨、地震等条件下可能发生崩塌地质灾害，需及时治理。

4 结语

1）研究区位于天山北麓、准噶尔盆地南缘，地处中山区，总体地貌类型为剥蚀垅岗状丘陵地貌。山东坡边坡呈北东~南西走向，坡脚标高从608~633m，坡顶标高从643~678m，陡坡高度在10~50m。区内出露地层岩性为第四系上更新统~全新统冲洪积卵砾石层和第四系全新统冲积粉土层，局部夹有第四系上更新统冲洪积粗砂层。

2）研究区发育的地质灾害类型为崩塌。崩塌危岩体均分布在翠山东坡坡面，受风化裂隙切割，研究区内危岩体主要以倾倒式崩塌为主。研究区崩塌灾害多呈（面）片状大面积排列分布，按其主要分布区域圈划为7个危岩带BT1～BT7。

3）根据相关行业规范，对研究区崩塌危岩体进行定性和定量评价。评价结果显示，BT2、BT4、BT6危岩带边坡整体稳定性评价结果为稳定性较差，定量评价为基本稳定~稳定，综合评价为欠稳定；BT1、BT3、BT5、BT7危岩带定性评价为稳定性较差，定量评价为欠稳定，综合评价为欠稳定。

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Development and Stability of Collapse on the Eastern Slope of the Cuishan Hill in the South of Shawan City

TANG Jie ZHANG Tian-yi

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

The study indicates that collapse and unstable rock mass are scattered over the eastern slope of the Cuishan Hill in the south of Shawan City and cut by weathering fissures. Most of collapses of the unstable rock mass are dump type collapse. The unstable rock masses BT2, BT4, BT6, BT1, BT3, BT5 and BT7 are understable.

collapse; forming condition; dynamic characteristic; Shawan

P642.21

A

1006-0995（2017）02-0284-04

10.3969/j.issn.1006-0995.2017.02.026

2017-02-12

唐捷（1988- ），男，新疆昌吉人，助理工程师，主要从事水文地质、工程地质和环境地质方面的工作