青海省尖扎县夏藏滩移民安置区岸坡稳定性浅析

摘 要：安置区所在的夏藏滩盆地属黄河Ⅳ级阶地，阶地阶面地形相对平坦，前缘高出黄河260-340m，后缘由相对高差达200-550m、呈圈椅状分布的中山组成，是由黄河向西侧蚀形成的大转弯在历史演变中形成的。夏藏滩为一表面相对平坦的滩地，但其整体为一高出侵蚀基准面达300m的台地，南北两侧分布有两条大冲沟，沟谷切割深、谷坡坡度陡峻，沟谷溯源侵蚀使岸坡稳定性相对较差，尤其是在谷坡地层结构不利地段，由于人类工程活动的影响，有5段约1500m长的岸坡稳定性差，对安置工程构成威胁，需进行有效整治。

关键词：夏藏滩盆地；溯源侵蚀；岸坡稳定；稳定性

前言

黄河公伯峡水电站水库库区移民尖扎县夏藏滩安置区建成于2006年6月，共安置水库淹没区移民590户、2956人。建有藏族村和回民村两个村庄，一所中学，周边新开垦耕地2328亩，配套建设公路4Km，干渠7km，支渠12km。工程建成后，由于受滑坡、崩塌、泥石流等不良地质现象的影响，移民对夏藏滩整体稳定性产生了怀疑，并对场地的适宜性产生了担忧。尤其是相继出现的建筑物开裂、渠道毁坏，农田沉陷，沟谷岸坡滑塌等一系列问题，进一步引起了广大移民的不安，也引起了政府及有关部门的高度重视。

夏藏滩南北两侧沟谷，由于沟谷切割深，岸坡坡度大，一般大于60°，组成谷坡岩性为泥岩、卵石及黄土状土，受沟谷侧向侵蚀、降雨及人类工程活动（农灌）等影响，沟内崩塌十分发育。

1 冲沟溯源侵蚀及岸坡基本特征

夏藏滩盆地相对黄河为一高达260-340m的河流基座阶地，盆地南北两侧分布有两条冲沟，将盆地中心的平原环抱，由于与侵蚀基准面距离近，高差大，冲沟溯源侵蚀明显，表现为源头高差大、塌岸速率高的特点，源头多形成大于10m的陡坎。尤是北侧支沟具有6条小冲沟伸向盆地平原，对滩地进行逐步吞噬。特别是渠道退水、农田灌溉尾水加剧了溯源侵蚀。

夏藏滩盆地两侧两大冲沟所形成的岸坡长达9km，由黄土、卵石、泥岩组成，沟谷均呈“V”型，沟谷蜿蜒曲折，沟底狭窄，岸坡陡峭，坡度达60度以上，坡高达30-120m，均呈高陡边坡，其上植被稀少，小冲沟发育，部份岸坡稳定性差，尤其是土质岸坡，存在卸荷变形现象，其上崩塌发育，农灌活动进一步加剧了岸坡变形。

2 岸坡稳定影响因素及失稳条件分析

依据调查资料，结合地区经验，滩地岸坡危害特点，区内岸坡失稳破坏在与降雨量、地震等因素相关的同时，主要与下列6个要素关系明显。

2.1塌岸、溯源侵蚀与人类工程活动关系密切。

现场调查发现，近期失稳岸坡均与移民工程的水利工程、农田开发工程等有关。人类工程活动是加剧岸坡失稳的最主要因素，主要表现在三方面：一是渠道退水口在沟口源头，溯源侵蚀极度加剧，一次试水就造成上溯10余米；二是农灌水渠密度大，且尾水大多排向岸坡附近，最终排向冲沟，其对岸坡稳定性影响大；三是开发农田过于靠近岸坡前缘，大水漫灌引起的黄土湿陷，加剧岸坡变形。

2.2岸坡破坏与坡体岩性及结构关系密切

夏藏滩两大冲沟中，现有岸坡失稳与坡体结构及组成岩性关系下十分密切，小型崩塌及变形剧烈的岸坡多分布在具有湿陷性的黄土及黄土状土中，在卵石类土及泥岩岩组中分布较少。同时，在单一结构的湿陷性土层、或双层结构湿陷性土层厚度大于16m时，失稳发生的可能性最大，占60%以上，双层结构湿陷性土层厚度12—16m时，失稳发生的可能性次之，双层结构湿陷性土层厚度8-12m时，失稳发生的可能性较小，双层结构湿陷性土层厚度小于8m时，失稳发生的可能性极小。单一结构的卵石，自稳能力较好，发生坡体失稳的可能性较小，且局部失稳不对滩地造成很大影响。单一结构的泥岩，分布在滩地南侧支沟及北侧支沟的北岸，自稳能力相对较好，坡体塌岸速率小，对滩地不构成大的影响。

2.3岸坡破坏与岸坡坡度关系密切

据区域资料，岸坡失稳与坡度有明显的非序选择性，表现为30°—45°坡角的斜坡稳定性最差，岸坡失稳与岸坡变形关系密切次之，60°—90°更次，小于30°的岸坡稳定性较好。区内岸坡平均坡度大于55°，作为岩土边界系统的主要因素对于整个岸坡的稳定有着重要的影响。

2.4岸坡破坏与岸坡高度具有关联

现场调查与区域资料显示，坡高是影响岸坡失稳或欠稳的几何要素之一。区域上岸坡高度大于5m，坡体就有失稳现象，滩地冲沟中，岸坡30-60m之间的岸坡失稳最为明显，大于60m、15-30m岸坡失稳次之，小于15m较少。

2.5岸坡失稳与岸坡变形关系密切

调查及相关资料表明，岸坡上崩塌、滑坡愈发育、卸荷拉裂等变形愈明显，坡体愈易失稳。区内岸坡上崩塌较为发育，在溯源侵蚀地带以及退水口附近，拉张裂缝极为发育，拉张裂缝宽度0—25cm，长度数米至数十米不等，这些变形对岸坡稳定性具有很大影响。

2.6岸坡失稳与主应力方向有关联

研究表明，岸坡失稳与岸坡走向与现代构造应力场面最大主应力方向之间相关较为密切。当两者夹角为65°—90°时，失稳的可能性大，45°—65°次之，25°—45°失稳的可能性较小，小于25°时失稳的可能性最小。区内主应力方向为27°，沟道总体方向与其夹角不利岸坡稳定。

区内降雨量、地震、植被等对岸坡稳定性均有较大影响，但总体处于同一强度上，影响水平相当。

3 岸坡稳定性评价

3.1评价原则与方法

3.1.1评价原则

岸坡的稳定性相对划分为不稳定、次不稳定、基本稳定、稳定四级。不稳定区以若不采取治理工程必将产生滩地流失为标准，次不稳定以只需采取一些防護措施就能避免大片滩地流失为标准，基本稳定区在现状条件下，岸坡失稳的范围不影响农田区为标准；稳定区为岸坡失稳的可能性很小区。

岸坡稳定性评价以工程地质类比为预测基础，充分考虑区域性特点，结合滩地实际。

3.1.2评价方法

为了合理评价岸坡稳定特征，本次采用“模糊综合评判”预测法，以隶属函数和隶属度区分岸坡的不稳定类到稳定类。具体步骤：

（1）建立评判对象因素集U={u1，u2，…，un}。

（2）建立评判集V={v1，v2，…，vn}。即判别样本的归属问题。

（3）建立单因素评判，即建立一个从U到F（V）的模糊映射

，1≤ i≤ n，1≤ j ≤m

由f可以诱导出模糊关系，得到模糊矩阵

称R为单因素评判矩阵，于是（U，V，R）构成了一个综合评判模型。

（4）综合评判：由于对U中各个因素有不同的侧重，需要对每个因素赋予不同的权重，它可表示为U上的一个模糊素集

A=（a1，a2，…，an），且规定

在R与A求出之后，则综合评判模型为B=A ×R。

3.2影响因素分级标准与隶属函数

3.2.1影响因素分级标准

据上述岸坡失稳条件分析，岸坡的变形和破坏是很多因素综合作用的结果。结合本次岸坡评价原则，建立人类工程活动（u1）、坡体结构类型（u2）、岸坡坡度（u3）、岸坡坡高（u4）、河谷走向与最大构造主压力方向夹角（u5）、岸坡现有变形特征（u6）等因素的稳定性等级划分标准（表1）

表1 影响因素稳定性等级划分标准

等级

标准

因素 不稳定 次不

稳定 基本

稳定

稳定

U1 人类工程活动 强烈（退水口

或大于5条毛渠） 较强烈

1-3条 较弱

1条渠 弱

（無）

U2结构类型 单层结构

或黄土>16 双结构

16-12 双结构

12-4 双结构

<12

U3岸坡坡度 >72 54-36 36-18 <18

U4岸坡坡高 >60 60-45 45-30 <30

U5岸坡现有变形特征 >12 12-9 9-6 <6

U6河谷走向与最大构造

主压力方向夹角 >80 80-60 60-40 <40

3.2.2隶属函数

利用柯西公式法，确定各主控因子隶属函数的α、β值，各主控因子的隶属函数为：

（1）人类工程活动（u1）隶属函数：

不稳定区：

次不稳定区：

基本稳定区 ：

稳定区：

（2）易滑地层（u2）隶属函数：

不稳定区：

次不稳定区：

基本稳定区：

稳定区：

（3）坡度（u3）隶属函数：

不稳定区：

次不稳定区：

基本稳定区：

稳定区：

（4）坡高（u4）隶属函数：

不稳定区：

次不稳定区

基本稳定区

稳定区

（5）变形特征（u5）隶属函数：

不稳定区：

次不稳定区

基本稳定区

稳定区

（6）坡向与主压应力方向夹角（u6）隶属函数：

不稳定区

次不稳定区

基本稳定区

稳定区

3.2.3权重集确定

将因素集中的元素两两比较得到比较矩阵A：

由Aω=λmaxω得知：

λmax=2.38，CR=0.022<0.1，即权集ω=（0.15 0.21 0.08 0.12 0.25 0.19）

3.3岸坡稳定性评价

3.3.1评价段划分：

岸坡评价单元的划分以保持地形地貌和工程地质条件的完整性为原则确定，共划出29段。

3.3.2稳定性评价

对各斜坡单元进行综合评价，根据隶属度最大原理，得到29个斜坡段的归属结果，见表2。

例如对8号斜坡单元进行评价，将主控因子量化值带入相应的隶属函数中，得到评判矩阵：

从而得到评判集：

B=ω×R=[ 0.67 0.42 0.40 0.34]

根据最大隶属度原则，8号斜坡单元属于不稳定区。

其中：8、14、15、17段为不稳定岸坡，3、6、11、16、24段为次不稳定岸坡，1、5、7、9、10、18、25、28、29段为基本稳定岸坡，2、4、12、13、19、20、21、22、23、26、27段为稳定岸坡。

表2 评价结果统计表

斜坡段 不稳定 次不稳定 基本稳定 稳定 评价结果

1 0.27 0.53 0.54 0.44 基本稳定

2 0.39 0.54 0.47 0.58 稳定

3 0.30 0.57 0.58 0.49 次不稳定

4 0.13 0.35 0.72 0.80 稳定

5 0.17 0.58 0.86 0.53 基本稳定

6 0.37 0.74 0.60 0.39 次不稳定

7 0.32 0.46 0.76 0.57 基本稳定

8 0.67 0.42 0.40 0.34 不稳定

9 0.45 0.53 0.57 0.46 基本稳定

10 0.27 0.62 0.84 0.49 基本稳定

11 0.48 0.69 0.54 0.43 次不稳定

12 0.21 0.42 0.65 0.70 稳定

13 0.26 0.43 0.59 0.63 稳定

14 0.59 0.56 0.48 0.30 不稳定

15 0.53 0.52 0.48 0.31 不稳定

16 0.68 0.91 0.63 0.37 次不稳定

17 0.38 0.37 0.51 0.46 不稳定

18 0.26 0.31 0.52 0.65 基本稳定

19 0.18 0.26 0.46 0.72 稳定

20 0.23 0.43 0.50 0.63 稳定

21 0.21 0.42 0.54 0.64 稳定

22 0.31 0.45 0.49 0.58 稳定

23 0.16 0.40 0.62 0.68 稳定

24 0.49 0.66 0.51 0.43 次不稳定

25 0.23 0.46 0.79 0.54 基本稳定

26 0.22 0.37 0.56 0.66 稳定

27 0.34 0.41 0.59 0.61 稳定

28 0.36 0.44 0.62 0.61 基本稳定

29 0.29 0.49 0.70 0.66 基本稳定

3.4岸坡稳定对场地稳定性影响

3.4.1不稳定岸坡

分布在北测冲沟中下游两条长支沟的顶部、及下游长支沟的两岸。两支沟的顶部，组成岩性为黄土状粉土，为单一结构的湿陷性土体，坡高在30m左右，坡度65度左右，坡体上植被不发育，岸坡稳定性条件差。同时，这一地带沟谷溯源侵蚀强烈，沟谷分支较多，加之坡体周边为农田分布区，人类工程活动强烈，渠道排水口分布密集，致使岸坡变形十分明显，塌岸、拉裂现象发育。岸坡失稳将快速吞农田，对场地稳定性影响大。

下游长支沟两岸不稳定斜坡区，组成岩性为单一结构的湿陷性土体，坡高在30m以上，坡度在70度左右，岸坡稳定性条件差，但是，由于该段岸坡周边人类活动不强烈，附近无农田分布，岸坡的天然塌岸速率较低，因此岸坡失稳对场地稳定性影响不明显。

3.4.2次不稳定岸坡

分布在北侧冲沟上游、中游及冲沟上游长支沟的西岸、下游长支沟的东岸部分地段。组成岩性多为卵石、黄土状土双层结构土体，坡高大于30m，坡度较陡，岸坡稳定性条件较差。但岸坡天然塌岸速率低，岸坡失稳对周边农田影响不明显，对场地稳定性影响较小。

3.4.3基本稳定岸坡

分布在南侧冲沟上游、下游段，北侧冲沟上游及该冲沟上游长支沟中下游。组成岩性为单一结构的卵石或泥岩。岸坡稳定条件相对较好，坡体天然塌岸对以农田主的场地稳定性影响小。

3.4.4稳定岸坡

分布在南侧冲沟的中游、北侧冲沟的中、下游。组成岩性多为单一结构的泥岩。岸坡稳定性条件好，坡体对场地稳定性影响小。

4 结语

夏藏滩周边分布有滑坡、崩塌、泥石流等不良地质现象，其中，滑坡现状稳定性相对较好，对场地稳定产生影响较小，崩塌因加剧岸坡失稳对场地的稳定性有较大的影响。特别是南北两侧冲沟溯源侵蚀的加剧对安置区的农田及水利设施产生了较大的威胁，需要采取有效合理的防治措施。在采取適当防治工程后场地适宜居民安置。本次通过不同的影响因子，对南北两侧冲沟岸坡的稳定性进行了分段评价，划分出了不稳定、次不稳定、基本稳定、稳定四个等级，并针对其提出了对应的防治措施。

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作者简介：

王锦涛（1990.5），男，汉族，青海西宁人，大学本科，毕业于青海大学资源勘查工程专业，工学学士学位。2015年12月任水工环助理工程师，就职于青海煤炭地质局。研究方向：主要从事工程地质勘查和环境地质专业技术工作。