乌鲁木齐市第56小学滑坡发育特征及稳定性评价

陈伟楠，张天义

(1.新疆地矿局第一水文工程地质大队，新疆 乌鲁木齐 830091；2.中国地质工程集团有限公司，新疆 乌鲁木齐 830018)

0 引言

研究区位于乌鲁木齐市青峰路西七巷的乌鲁木齐市第56小学南侧，行政区划属乌鲁木齐市沙依巴克区管辖，交通条件相对便利。由于边坡主要威胁乌鲁木齐市第56小学师生人数大于500人，威胁学校财产约500万元。因此，本文在对研究区乌鲁木齐市第56小学滑坡孕灾地质环境分析的基础上，并参考相关研究成果[1-5]，对研究区滑坡的发育特征和形成条件进行了分析，并通过定性和定量相结合的方法对该滑坡的稳定性进行了评价。通过对新疆乌鲁木齐市第56小学滑坡地质灾害发育特征及稳定性评价，可以为研究区地质灾害防治工程的实施提供依据。

1 研究区地质环境分析

1.1 地形地貌

研究区属于丘陵地貌，总体地势南高北低，西高东低，最高处位于不稳定斜坡坡顶处，海拔为982.9 m，最低处位于乌鲁木齐市第56小学院内的坡脚处，海拔为963.20 m，相对高差近20 m，不稳定斜坡坡向350°，自然形成，斜坡坡度约18°～20°，斜坡顶部有废弃建筑及彩钢板房，受棚户区拆迁影响，坡面地形高低起伏，凌乱不堪，斜坡东侧存在惠民小区开发过程中开挖坡脚形成的5～8 m高陡坎，已采取了土钉喷锚支护。

1.2 地层岩性

研究区分布的地层主要为二叠系(P)和第四系(Q)，地层岩性特征如下。

1.2.1 杂填土

在研究区内分布广泛，厚度0～4.1 m，主要成分砂砾石、粉土、角砾等，含少量混凝土块、砖块等建筑垃圾，松散-稍密，干燥-稍湿。

1.2.2 粉土

仅在研究区内部分地层分布，厚度较小，呈灰黄色，上部松散干燥，下部稍湿，稍密-中密，局部有胶结，强度不高，含10%～15%左右的细砂及砾石，埋深0～1.4 m，层厚0.5～1.6 m。

1.2.3 角砾(Q3-4el+dl)

主要埋藏于下部风化基岩的顶层，颜色以土黄色居多，层顶埋深0～4.1 m，厚度0.3～2.0 m，稍密，干-稍湿，次棱角状，骨架颗粒少部分点接触，一般粒径2～40 mm，母岩成分为砂岩、页岩等硬质岩成分。

1.2.4 风化基岩(P)

研究区内风化基岩主要为上二叠系妖魔山组(P2y)的泥岩、硬质粉砂岩等，其覆盖于第四系之下，主要呈灰褐色、红褐色互层状，层理、裂隙发育，多呈薄层状，岩层产状约135°∠60°，层顶埋深0.3～5.2 m，局部地段偶有露头，勘探深度内未揭穿此层。

1.3 地质构造及新构造运动

研究区周边主要发育西山断裂(F1)及雅玛里克山断裂(F2)等两组区域断裂构造，其中西山断裂(F1)位于研究区以北，呈近东西向展布；雅玛里克山断裂(F2)位于研究区东北部，呈南西-北东向展布。研究区内未有区域断裂构造及褶皱构造分布。受乌鲁木齐河顺河断裂的控制和影响，形成东西部新构造运动在强度上的差异，总体上西部大于东部。

2 研究区滑坡发育特征及形成条件分析

2.1 研究区滑坡发育特征

2.1.1 滑坡体平面形态及规模

斜坡坡向朝北，整体南高北低，西高东低，坡顶海拔高程最高982.9 m，坡脚海拔高程963.2 m，斜坡高近20 m，坡长85～95 m，坡度约18°～20°，坡向353°。滑坡体主要由风化基岩上覆的杂填土、角砾组成，若形成滑坡，滑坡类型为堆积层(土质)-浅层小型滑坡。滑坡东侧边界为修建惠民小区开挖山体形成的陡坎处，轮廓较明显；西侧边界为学校西侧现状挡墙处；滑坡坡脚下即为56小操场，坡面上建有56小学南侧围墙。滑坡体上未见有后缘裂缝及其它拉张裂缝发育，但围墙局部已出现向北倾斜。

2.1.2 潜在滑坡的滑床

根据研究区地层情况可以看出，潜在滑坡的滑床物质主要为建筑垃圾及角砾层类，下伏基岩的风化程度全-中，现场无法量区产状，根据区域资料，该处基岩产状135°∠60°。其埋藏纵向上总的特征是后缘埋深较深，一般在3～4 m左右；越靠近前缘埋深越浅，埋深在0.5～1.5 m左右。从纵剖面可看出，滑床基本呈直线，无突变现象；滑床横向上的特征主要表现为滑坡中部滑床的东侧埋藏深度大于西侧的埋藏深度。

2.1.3 潜在滑坡的滑带

根据研究区地层岩性，不稳定斜坡上覆的杂填土、角砾层与下伏的泥岩、硬质粉砂岩、页岩层之间的接触面为潜在滑坡的滑带。由于上部土体的结构松散，透水性强，遇水易软化，而下部风化基岩工程性质较好，透水性差。遇强降水条件，滑坡体易软化，滑体沿该层面下滑，导致滑坡灾害的发生。

2.2 研究区滑坡形成条件

通过对研究区不稳定斜坡破坏机制进行分析，造成滑坡地质灾害形成的原因主要有以下五点。

2.2.1 地形地貌

研究区内的斜坡在人为堆弃建筑垃圾及学校修建南侧围墙处切坡，不利于坡体的稳定性，山坡坡面松散层厚度较大，厚度越大越有利于滑塌的发生。

2.2.2 地层岩性

研究区内地层以第四系角砾、粉质黏土为主，这类地层结构松散、抵抗斜坡变形破坏的能力低，在有水流入渗的情况下，地层的抗剪强度随着含水量的增加迅速下降，在内部极易形成易滑的软弱结构面，在山高坡陡的地带易失稳发生滑坡。

2.2.3 地震

地震作用对不稳定斜坡的影响主要表现为两个方面：一是触发效应，地震作用使接近临界稳定状态的斜坡瞬间失稳发生滑动；二是累积效应，地震作用使斜坡岩土结构松动，坡肩易出现裂缝，为降水入渗创造条件，易促使斜坡失稳破坏。研究区地处地壳次不稳定区，地震动峰值加速度为0.2 g，对应的地震基本烈度为Ⅷ度，地震的发生可直接诱发滑坡的发生。

2.2.4 气象、水文条件

研究区属典型的北温带大陆性干旱气候，每年5-8月降水频率及降水量均增大，且常出现暴雨天气，具有降雨时间和降雨量集中，短时强降雨量和连续多日降雨量大等特点，同时区内地层为透水不含水层，区内夏季绿化灌溉用水的入渗量也较大。降雨和绿化灌溉水渗入岩土体内降低其抗剪强度，不利于岩土体的稳定，触发斜坡岩土体失稳滑动而形成滑坡。

2.2.5 人类工程活动

研究区内人类工程活动频繁，主要表现在斜坡开挖平台、地表水浸润造成坡脚失稳，导致滑坡体滑动；在地表水的入渗下，增加了土体的自重，使岩土体的抗剪强度降低，导致滑坡体滑动。

3 研究区滑坡稳定性评价

3.1 定性评价

根据现场调查并结合搜集资料反映，现状条件下，斜坡平面形态呈扇形展布，坡面南北长85 m，东西宽110 m，坡度约18°～20°，高约20 m，滑动面土体松散，孔隙度大，在降雨渗入影响下，可形成软弱滑动面。因此，根据国土资源部《县(市)地质灾害调查与区划基本要求实施细则》(修订稿)滑坡稳定性野外判别定性分析方法，综合判定该滑坡体稳定性较差。

3.2 定量评价

研究区为杂填土、角砾潜在滑坡，滑坡上部第四系松散体土层厚度相对较薄，可能的滑动面位于第四系与基岩接触面，采用理正软件6.5版圆弧法自动搜索潜在最危险滑动面根据土工试验成果，其滑坡稳定性及滑坡推力按传递系数法进行计算。

3.2.1 计算模型

滑坡稳定性计算滑动面位于粉土层层内部，滑动面为圆弧形，防治区南侧坡高较大处典型剖面进行稳定性计算。

3.2.2 计算方法

滑坡稳定性计算各潜在滑动面均为圆弧形，滑坡稳定性计算方法采用Bishop法进行计算。坡脚地下水出露，考虑地下水作用，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”。

3.2.3 计算工况

工况Ⅰ：自重+地下水工况，仅考虑滑体自重，地下水位以下土体、按饱和状态考虑。岩土体参数地下水位以上岩土体取天然状态时的参数，地下水位以下岩土体取饱和状态时的参数。

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。

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。

表1 现状滑坡稳定性计算成果表

3.2.4 稳定性计算结果

按照上述工况及方法采用理正岩土(6.5版)软件进行稳定性计算。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，计算结果汇总于表1。

3.3 综合评价

通过对研究区滑坡灾害稳定性定性和定量评价可以看出：该滑坡体在工况I(自重)和工况Ⅲ(自重+地震)状态下，其稳定性系数均大于1.15，为稳定状态，而在工况II(自重+暴雨)状态下，其稳定性系数均小于1.0，为不稳定状态。

4 结语

(1)研究区位于侵蚀构造低山丘陵区，因构造变动和侵蚀剥蚀作用，形成了平顶状丘陵。不稳定斜坡平面呈扇型，斜坡总体地势南高北低，西高东低，在围墙处形成了陡坎，坡高约20 m，斜坡坡度约18°～20°，滑坡类型为堆积层(土质)-浅层小型滑坡。

(2)研究区滑坡体主要由风化基岩上覆的杂填土、角砾组成，潜在滑坡的滑床物质主要为泥岩、硬质粉砂岩、页岩等碎屑岩类，潜在滑坡的滑带主要为上覆杂填土、角砾层与下伏硬质粉砂岩、页岩的接触面；研究区内不稳定斜坡的失稳破坏机制主要受地形地貌、地层岩性、地震、气象水文条件、人类工程活动等因素的共同控制。

(3)对研究区滑坡稳定性进行了定性和定量评价。评价结果表明：乌鲁木齐市第56小学滑坡根据野外判定法综合判定稳定性为不稳定；根据定量评价方法，该滑坡在自重和自重+地震状态下，为稳定状态，而在自重+暴雨状态下，为不稳定状态。