新源县加朗普特滑坡发育特征、形成机理及治理

曹小红 尚彦军 弓小平 孟和 候雪滢 艾比拜尔·买买提

摘   要：对新源县则克台沟加朗普特滑坡现场调查勘测表明：区内地下水主要是基岩裂隙水和松散岩类孔隙水两大类;该滑坡由3个同时发生的大型滑坡组成，滑体多见层状坚硬-较硬碎屑岩组和黄土状粉土与砂砾石，滑床为离石黄土，风化软弱的古近系泥岩、砂岩与上层第四系厚度不一的粉土及角砾层构成滑坡体的软弱结构面，为滑坡主控因素。研究表明，加朗普特滑坡的发生与大气降水集中入渗导致坡脚蠕动-变形，与修路开挖、采矿活动、采挖中草药、局地过度放牧诱发有一定关系。对该滑坡較适宜的工程治理措施是主滑体采取适当削方减载辅以排水，堰塞湖坝体周边采用暗管+明渠排水。

关键词：加朗普特滑坡;发育特征;形成机理;工程治理

新疆伊犁哈萨克自治州新源县地质灾害主要为滑坡、崩塌，由于灾害点所处工程地质环境和影响因素差异，不同灾害点地质灾害具不同的发育特征及形成机理。加朗普特滑坡为新源县较典型滑坡，位于新疆伊犁哈萨克自治州新源县北部阿吾拉勒山区则克台沟上游加朗普特附近，距则克台镇约15 km（图1-b），中心地理坐标为东经83°19′21″，北纬43°38′32″。省道S316线从尼勒克县种蜂场沿则克台沟从北向南穿过研究区。山区路段长约20 km，至则克台镇与国道218线相连，交通较方便。2002年5月10日加朗普特滑坡发生后，阻断了S316线2年多，堰塞湖边修有便道可通行汽车，交通条件较差。本次研究以加朗普特滑坡及加朗普特滑坡体与滑坡中下部未滑动黄土组成的加朗普特潜在滑坡为研究对象，在野外勘察基础上，基于前人大比例尺地面测绘，辅以钻探、山地工程（浅井、槽探）等技术手段❶，结合近年来研究成果，对滑坡形成机理及危害进行分析。初步查明地质灾害岩土体结构、规模，获取了岩土体基本物理力学参数，并进行稳定程度和危险性评价，提出适宜该滑坡的治理方案。

1  地质环境条件

1.1  地形地貌

则克台沟发源于阿吾拉勒山分水岭南侧，穿越研究区地段为浅切割的缓顶中山地形，海拔1 300～1 800 m（图1-a）。新源县地貌形态和地形变化较大，山坡较陡峻，谷坡坡度为25°～40°或大于40°[1-3]。则克台沟内北高南低，谷底纵坡坡度10‰～20‰[4-5]。

1.2  地层岩性

研究区周边出露地层主要为上石炭统伊什基里克组、下—中二叠统乌郎组、中二叠统铁木里克组、下—中侏罗统三工河组和第四系（图1-b）。其中加朗普特滑坡区内出露地层主要为铁木里克组、古近系和第四系。铁木里克组岩性为紫红色砾岩、粗砂岩、砂岩加夹粉砂岩。坡体表面多被第四系中、上更新统冰水沉积、风积黄土、滑坡堆积层所覆盖，黄土与下伏基岩（铁木里克组砂岩、砾岩）呈不整合接触。古近系在滑坡区内多有分布，岩性为棕红色泥岩、灰白色砂岩等，多伏于第四系覆盖层之下。第四系出露地层主要有上更新统风积层、中更新统冰水沉积层及全新统冲积层。

1.3  工程地质条件

据研究区出露地层岩性和结构、强度等，将区内岩土体划分为层状坚硬-较硬碎屑岩组、黄土类土单层土体、黄土状粉土与砂砾石双层土体3大类（图2）。层状坚硬-较硬碎屑岩组主要为二叠系碎屑岩类凝灰砂岩、砾岩，凝灰砂岩极限抗压强度为3.90～8.47 MPa，饱水后抗压强度2.18～4.98 MPa。区内该岩组多被黄土类土单层土体所覆盖，在则克台沟支流或沟谷狭窄处有出露[6]。黄土类单层土体在研究区广泛分布，厚10～70 m，主要岩性为原生黄土，湿陷性明显，大孔隙和垂直节理较发育，常形成3～10 m高的垂直陡壁，为黄土滑坡的形成提供了有利条件。加朗普特滑坡后壁陡立与该类土体特性有关。黄土状粉土与砂砾石双层土体分布于则克台沟及支沟中，系坡上黄土或黄土状粉土经滑动或流水搬运后沉积形成，厚15～20 m[7]。

1.4  水文地质条件

研究区地下水主要是基岩裂隙水和松散岩类孔隙水两大类。松散岩类孔隙水分布于上覆黄土、滑坡堆积体和沟谷内全新统冲积层中，主要接受大气降水入渗补给。沿黄土和滑坡堆积体中发育的大孔隙和垂直节理由高向低径流，在沟谷中沿滑坡堆积体和冲积层孔隙由上游向下游径流;基岩裂隙水包括层状岩类裂隙水和块状岩类裂隙水。层状岩类裂隙水分布在研究区东部加朗普特以东及南部则克台沟两侧，含水层岩性主要为二叠系砂岩、砾岩。

1.5  工程地质条件

研究区人类工程活动主要为3方面：一是修路开挖和沿S316公路的交通运输;二是采挖中草药;三是牧民放牧。近年来，随新源县经济发展及则克台镇伊犁钢铁厂生产规模的扩大，途经则克台沟大吨位车辆数日益增加，修复316省道开挖边坡，使斜坡坡脚抗滑力降低，加上大吨位车辆的震动，对局部斜坡稳定性将产生明显影响。人工采挖中草药，坡脚开挖坑洞，加剧了斜坡失稳变形。部分地区牧民过度放牧，地表牧草枯死等导致水土流失、扬尘天气剧增。

2  滑坡发育特征

2.1  加朗普特滑坡

加朗普特滑坡为3个同时发生的大型滑坡组成的特大型滑坡，滑坡后壁分别位于滑体北侧、东侧及东南侧3个方向，形成巨大的圈椅状。滑坡后壁相对高度最高处近110 m，最低处约60 m。东侧滑坡后壁位置切割越过分水岭，后壁近直立，易发生小型崩塌，滑坡后壁下方可见大量崩积物。滑坡中下部基岩埋藏较浅，受基岩阻挡，滑坡体分为南北两支，导致滑体中部凸起，南侧与北侧滑坡土体滑至则克台沟，形成堰塞湖坝堆积体，因后期水流切割侵蚀，滑坡体厚度较薄。滑坡体中下部未滑动地段形成黄土残留体，残留体地势比南北两侧高，前缘较陡。滑坡发生后，滑坡体上部形成滑坡洼地及滑坡湖，靠近滑坡后缘地势相对低洼平坦，低洼处有少量积水，形成滑坡湖。滑坡南北两侧发育有两条滑坡侵蚀沟，分别为南沟与北沟。两条滑坡侵蚀沟切割较深，最深处大于20 m。侵蚀沟长度北沟大于南沟，北沟延伸至滑坡后缘，汇集了北滑坡与东滑坡及部分东南滑坡后壁出露的泉水，因此水量较大。南沟主要汇集了部分东南滑坡泉水，水量稍小。两条滑坡侵蚀沟为该特大型滑坡体地表水及地下水的主要排泄通道。滑坡体中部发育许多鼓丘，为滑坡滑动时滑体堆积形成。滑坡体主剖面显示，滑坡滑动后形成四级台坎，南侧滑坡侵蚀沟穿越的一处台坎高30～40 m，坡度40°～50°。滑坡体从南北两侧滑入则克台沟内，堵塞则克台沟形成滑坡堰塞湖，堰塞湖南北长约570 m，湖水水面面积约10×104 m2（图3，4）。

据钻孔揭露，加朗普特滑坡体土体为黄土状粉土，滑床为第四系中更新统离石黄土。黄土状粉土体呈灰黄-棕黄色，部分地段夹少量碎石，为原状马兰黄土经滑动后形成。加朗普特滑坡滑床为离石黄土，该层土体渗透性、湿陷性较小，土体力学性质较好。

2.2  加朗普特潜在滑坡

加朗普特潜在滑坡为加朗普特滑坡体与滑坡中下部未滑动部分黄土组成。野外勘察和综合分析可知，加朗普特滑坡滑动后一段时期内基本稳定，但加朗普特滑坡中下部，316省道切坡上部斜坡土体易产生滑动。滑坡坡面中部隆起，316省道切坡地段坡面较陡，前缘存在临空面，发育有次级小滑坡。潜在滑坡后缘地势较平坦，但滑坡周界的两条侵蚀沟切割较深，侵蚀沟已切割至加朗普特滑坡滑床，这两条侵蚀沟呈近于交汇状态，将潜在滑坡体圈闭起来，构成潜在滑坡周界。潜在滑坡中下部地形坡度较大，坡面可见拉张裂隙，裂隙深1.5～2.5 m。据滑坡成因，该潜在滑坡属牵引式滑坡，主滑方向为285°。潜在滑坡周界（滑坡南北沟）及滑坡前缘均有泉水出露，为接触下降泉，出露在黄土与离石黄土接触面上。推测滑带为二者接触处近饱和状黄土（图5，6）。

加朗普特潜在滑坡滑体组成以黄土状粉土为主，棕黄-灰黄色，局部地段夹少量碎石，规律性较差。其间杂乱无序地夹有腐植土，褐黑色。据钻探揭露，滑坡体厚度平均为25.39 m，其中北侧厚度较大，大于30 m，滑坡后缘稍薄，约20 m。滑体下伏地层为棕黄色、硬塑-坚硬状第四系中更新统离石黄土，断口有光泽，且发育不同程度裂隙，断面可见油脂光泽。

3  形成机理分析

3.1  形成机理

风化且软弱的古近系泥岩、砂岩与上层第四系厚度不一的粉土及角砾层地层分界面构成了区内滑坡体的软弱结构面。造成软弱结构面应力集中以致破坏的基本条件是：（1）软弱结构面具有一定坡度，并倾向临空面，且临空面坡度大于软弱结构面坡度;（2）下伏泥岩具良好的隔水性能，地表水下渗遇到泥岩被隔挡，形成地下水富集带，使滑带岩土体软化，抗剪强度降低，从而产生蠕动-变形滑动[8]。

3.2  影响因素

滑坡的形成和发生不仅取决于斜坡本身所具备的有利于滑坡发生的地形地貌、地层岩性、地质构造、岩土体工程地质条件、水文地质条件等内在条件，还与斜坡受到的营力作用（包括自然及人为因素）有关，它们是滑坡产生的外部影响因素。

地形地貌因素  滑坡区地貌类型以中低山为主，山坡坡度20°～40°，表层植被覆盖较好，但未见灌木及乔木等，主要为草类植被，固土性较差。则克台沟从研究区中间穿过，水流侵蚀切割坡脚形成临空面，为坡体滑动创造了力学条件[9]。加朗普特潜在滑坡坡面坡度总体较缓，但坡面较少的植被覆盖及局部地段较陡的地形，是潜在滑坡形成的因素之一。

岩土性质与岩土结构  加朗普特滑坡发育于黄土堆积层内。滑床为第四系中更新统离石黄土，该土层具渗透系数低、粘粒含量高、力学性质好、湿陷性小等特点，为相对隔水层。上覆第四系上更新统黄土大孔隙发育、松散，有利于地下水入渗，加之该地层具较高的湿陷性，为滑坡的形成提供了物理力学及物质条件。加朗普特潜在滑坡滑体为加朗普特滑坡堆积体黄土状粉土与加朗普特滑坡中下部未滑动的原状黄土组成，松散的黄土状粉土为滑坡发生提供了物质条件。

水文地质条件  研究区东部山区上覆第四系风积黄土和冰碛砾石层中赋存松散岩类孔隙水，分布于不連续呈透镜体状埋藏与下伏新近系接触面附近。研究区未发现有泉水出露。

气象条件  据2001年至2006年气象统计资料，年总降雨量介于474.0～671.5 mm，全年降雨量的70%以上集中在3—9月，降雨峰值在4—8月，因此历年4—8月都是地质灾害多发季节。该区滑坡多次较明显的滑动变形甚至滑动，均发生于大暴雨期间或连绵阴雨之后，表明大气降雨的集中入渗是斜坡失稳变形的主要因素之一。2002年5月10日加朗普特滑坡发生后，新源县则克台镇附近71团气象站观测资料显示，4月平均气温10.3 ℃，较历年同期平均值偏低1.0 ℃，月最高温度27.2 ℃，出现在4月11日，月最低温度-0.7 ℃，出现在4月7日。4月总降水量为150.9 mm，较历年同期平均值偏多182%;一日最大降水量为35.6 mm，出现在20日;最大连续降水日数7天（4月24—30日），降水总量81.1 mm;9—11日有大风、降温、雷暴、暴雨天气出现，暴雨及降水量突然增大加速了加朗普特滑坡的发生[10]。

区域地质构造条件  研究区构造活动较弱，区域地质构造条件对区内滑坡灾害的形成诱发影响微弱，主要表现在新构造运动强烈上升使得第四系、新近系分布在较高位置，易滑地层具有较高的势能，从而发生滑坡。

地震作用  研究区地震动峰值加速度0.20 g，基本烈度为Ⅷ度。2003年12月1日，昭苏发生6.1级地震，主震位于特克斯河断裂西端，震源深21 km，震中距研究区约200 km，余震分布与特克斯河断裂走向一致。由于特克斯河断裂呈NNE向从研究区东部恰甫其海通过，倾向南，受6.1级地震影响断裂以南及周边地区山体顶部出现大量裂缝。

人类工程活动  加朗普特滑坡位于新源县则克台镇北部，属伊犁哈萨克自治州重要畜牧区，牧业较发达。该地区矿产资源较丰富，则克台镇有伊犁钢铁厂，则克台沟两侧有铁矿开采，矿车运输量大。研究区草场丰富，水源充足，每年春末至夏秋两季，牧业活动几乎全部集中在该地段周围山区。过度放牧、山坡打草和开挖中草药造成的植被破坏对斜坡的稳定性产生较大影响。矿业开采活动在阿吾拉勒山区也有分布，矿山爆破、车辆通过等造成的震动荷载影响着潜在滑坡的稳定性。省道316线从滑坡中下部通过，每天拉矿渣、焦碳及煤炭等车辆少则几十辆，多则数百辆，且部分超载严重，每天对坡脚的碾压及震动时刻威胁着斜坡稳定，有可能成为局部崩塌与滑动的诱发因素。

由上所述，区内地质环境条件非常脆弱，在降雨、融雪和人类工程活动影响下，极易发生地质灾害。

4  治理方案

对加朗普特潜在滑坡的治理，主要为3方面：①减小滑坡体下滑力，防止滑坡整体滑动;②对边坡进行防护，防止水土流失及崩塌等;③保证地表、地下水的正常排泄，排除静水和动水压力对坡体的作用，避免岩土体强度及坡体抗力的进一步降低。选用削方减载辅以排水措施的综合整治工程方案最适宜（图7）。具体治理方案：将原滑坡体南北两侧侵蚀沟之间潜在滑坡体上明显高起的不稳定黄土和高陡斜坡削掉，修成较缓的阶梯状马道缓坡地形，使地表坡度减缓;将削掉的土方回填到西部的低洼地带，使不稳定黄土鼓丘和陡坡坡度减缓;将削坡土方回填到公路两侧（主要是公路以西）及ZK16号孔以南低洼部分，可起到反压坡脚的作用。潜在滑坡上部ZK14号孔附近地形较平缓，可不考虑削坡措施。削坡范围为东侧以ZK13和ZK14之间1/2处为削坡起点，西侧以S316省道为界，南北两侧以原滑坡体南北侵蚀沟为边界。该范围内初步设计10级横向马道缓坡，纵向上组成阶梯状。最上一级高程控制在1 528～1 546 m，最下一级高程控制在1 468～1 472 m，高差总计60～74 m。上面五级马道每级高差设计8 m，下面五级马道每级高差设计5～7m，马道阶面由后缘向前缘和由中间向两端修成缓坡平面，坡度分别控制在2%～5%。马道前缘阶梯斜坡坡度按1∶1.25设计，斜坡坡面采用格构护坡工程进行防护，防止斜坡面水土流失。马道阶面前缘0.5～1.0 m范围内修建横向截水沟，汇集坡面地表水。马道北侧侵蚀沟可作为纵向总排水沟加以利用，对局部不稳定地段采用格构进行护坡。马道南侧两条侵蚀沟，内侧侵蚀沟填平，外侧泄水沟修成纵向总排水沟渠。

ZK16号孔南段回填后，需对滑坡体南侧的侵蚀沟和支沟修建树枝状排水沟渠，并截弯取直，南侧支沟予以保留。几条支沟汇合后至穿越S316公路段修建总排水沟渠。同时，还应考虑对滑坡体南、北两条侵蚀沟穿越316省道修建导流涵洞，并在原滑坡后壁上方拉裂变形带内采取填埋裂缝措施和外围构建铁丝网围栏，以防雨水沿裂缝深入变形带增加土体重度，同时防止放牧人员和牲畜误入危险区造成伤害。

结合堰塞湖坝体周边地质环境，推荐采用暗管+明渠方案较适宜。方案是从堰塞湖坝体泄水口处至坝体南端沿现有泄水沟右侧埋设泄水暗管，将湖水位降低3 m，同时在坝体西半部湖心岛南侧至坝体南端修建泄洪明渠，坝体北部修建从S316线1 461.67高程点到泄洪明渠1454. 85高程点的滑坡体北侵蚀沟泄水明渠，并与堰塞湖泄洪明渠相连接，形成“Y”字形。同时，在湖周设置铁丝网围栏，防止水位降低后牲畜饮水陷入湖周淤泥，造成不必要损失。

5  结论

（1）加朗普特滑坡土体为黄土状粉土，呈灰黄-棕黄色;滑床为第四系中更新统离石黄土，部分地段夹少量碎石，为原状马兰黄土经滑动后形成。

（2）风化且软弱的古近系泥岩、砂岩与上层第四系厚度不一的粉土及角砾层构成滑坡体的软弱结构面，并倾向临空面，且临空面坡度大于软弱结构面的坡度;下伏泥岩具有良好的隔水性能，降雨、融雪形成的地表水下渗遇到泥岩被隔挡，形成地下水富集带，使滑带岩土体软化，抗剪强度降低，蠕动-变形滑动是滑坡主控因素，并伴有采矿活动诱发。

（3）矿山爆破、拉矿车辆通过、人为活动等造成的震动荷载时刻影响着斜坡稳定性，常造成不同规模的崩塌垮落;對主滑体削方减载辅以排水措施的综合工程防护效果较好，对堰塞湖坝体周边采用暗管+明渠防护措施适宜该类滑坡。

参考文献

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[10]  张成文.新疆新源县地质灾害特征与评价研究[D].新疆农业大学，2014.

Development Characteristics， Formation Mechanism and Protection of Jialangpute Landslide in Xinyuan County

Cao Xiaohong1，2，Shang Yanjun1，3，Gong Xiaoping4，Meng He1，Hou Xueying1，Aibibaier·Maimaiti1

（1.Xinjiang Institute of Engineering， Urumqi，Xinjiang，830091，China;2.Xinjiang Agricultural University，Urumqi，Xinjiang，830000，China;3.Institute of Geology and Geophysics， Chinese Academy of Sciences，Beijing，100029，China;

4.Xinjiang University，Urumqi，Xinjiang，830000，China;）

Abstract： Based on-site investigation and research on the Jialangpute landslide in Xinyuan County showed that the groundwater in the area is mainly composed of bedrock fissure water and loose rock pore water; the landslide consists of three simultaneous large-scale landslides. Sliding bodies are often hard-layered—harder clastic rock group and loess-like silt and sand gravel. The slip-bed bed is loess. The weathered and weak Paleogene mudstone， sandstone and upper Quaternary are of different thickness. The silt and breccia layer constitute the weak structural surface of the landslide body and is the main controlling factor of the landslide. The research indicates that the occurrence of the jialangpute landslide and the infiltration of atmospheric precipitation lead to the creep-deformation of the slope， the road excavation， the mining activity， the mining of Chinese herbal medicine， and the local overgrazing induction. It is more suitable for the landslide. The engineering control measures are that the main sliding body adopts appropriate cutting and load reduction to supplement drainage， and the surrounding area of the dam body is concealed by underground pipe and open channel.

Key words：Landslide;Developmental characteristics;Formation mechanism;Engineering protection