高速遠(yuǎn)程滑坡體的超穩(wěn)性及滑坡土地的開發(fā)利用

魏萬(wàn)鴻，葉偉林，2，宿 星，2，吳瑋江，楊 濤

(1.甘肅省科學(xué)院 地質(zhì)自然災(zāi)害防治研究所，甘肅 蘭州 730000；2.蘭州大學(xué) 資源環(huán)境學(xué)院/西部環(huán)境教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，甘肅 蘭州 730000)

高速遠(yuǎn)程滑坡體的超穩(wěn)性及滑坡土地的開發(fā)利用

魏萬(wàn)鴻1，葉偉林1，2，宿 星1，2，吳瑋江1，楊 濤1

(1.甘肅省科學(xué)院 地質(zhì)自然災(zāi)害防治研究所，甘肅 蘭州 730000；2.蘭州大學(xué) 資源環(huán)境學(xué)院/西部環(huán)境教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，甘肅 蘭州 730000)

高速遠(yuǎn)程滑坡；超穩(wěn)性；土地資源；開發(fā)利用

地質(zhì)災(zāi)害“防災(zāi)興利”模式是地質(zhì)災(zāi)害防治工作的發(fā)展趨勢(shì)。利用高速遠(yuǎn)程滑坡體的超穩(wěn)性特點(diǎn)，合理地開發(fā)利用滑坡土地，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。以甘肅省天水市街子滑坡為例，利用滑坡體的超穩(wěn)性特點(diǎn)，論述高速遠(yuǎn)程滑坡作為建設(shè)場(chǎng)地的可行性，提出滑坡土地利用過(guò)程中需要注意的問(wèn)題及滑坡體治理措施，并對(duì)超穩(wěn)性滑坡作為建設(shè)場(chǎng)地的一些需要重視的關(guān)鍵地質(zhì)問(wèn)題加以說(shuō)明。

1 滑坡體土地資源利用概述

我國(guó)地質(zhì)災(zāi)害分布較為廣泛，每年發(fā)生的各類地質(zhì)災(zāi)害對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民生命財(cái)產(chǎn)安全構(gòu)成了嚴(yán)重威脅。對(duì)于山區(qū)而言，滑坡的存在和發(fā)生嚴(yán)重影響了人民的生產(chǎn)生活。以往的滑坡治理理念多是著眼于保證其穩(wěn)定性，而忽略了將滑坡體作為一種地貌類型和地貌資源加以利用的研究[1]。近年來(lái)，山區(qū)滑坡綜合治理與土地利用引起了廣大技術(shù)人員的重視，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，地質(zhì)災(zāi)害防治正在進(jìn)入“防災(zāi)興利”階段，即由單純的避讓災(zāi)害到科學(xué)利用災(zāi)害體[2]，以緩解山區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與土地資源短缺的矛盾。

將滑坡體作為一種地貌資源加以利用，滿足人們生產(chǎn)生活需要，自古有之，甘肅省隴南山區(qū)的許多村莊就建在滑坡體上[3]。韓宇平等[4-5]研究發(fā)現(xiàn)，由于滑坡能改變?cè)匦蔚孛?，成為塑造新地貌資源的驅(qū)動(dòng)力，因此當(dāng)古滑坡體穩(wěn)定后，為村落建設(shè)和農(nóng)業(yè)開發(fā)提供了大量?jī)?yōu)質(zhì)的土地，并為修建水庫(kù)提供了許多優(yōu)良?jí)沃贰５惹斑@些利用滑坡體的行為大多是不自覺的、被動(dòng)的，有些甚至是不合理的，如由于選址和建設(shè)方案不合理，陜西省子長(zhǎng)縣芋則灣村在新農(nóng)村建設(shè)過(guò)程中在菜園子滑坡體前沿大量挖方，從而引發(fā)了新滑坡[6]。在土地資源緊缺與社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展矛盾日益突出的今天，要將滑坡體作為一種地貌資源加以利用[1]，在滑坡土地開發(fā)性治理的過(guò)程中，滑坡穩(wěn)定性研究和開發(fā)方案合理性論證是前提。只有滑坡穩(wěn)定性滿足要求或治理后滿足要求的滑坡體才可以進(jìn)行土地開發(fā)建設(shè)。

高速遠(yuǎn)程滑坡是一種滑動(dòng)距離長(zhǎng)、滑后沖擊力大的滑坡類型，具有滑動(dòng)速度快、距離遠(yuǎn)、破壞范圍大、危害嚴(yán)重等特點(diǎn)[3,6]。但由于其高速、遠(yuǎn)程的特點(diǎn)，滑坡體勢(shì)能釋放充分，滑坡體堆積過(guò)程中往往形成一定的起阻滑作用的滑坡體結(jié)構(gòu)，滑坡后期穩(wěn)定性進(jìn)行調(diào)整并產(chǎn)生后生固結(jié)，滑動(dòng)后其他沉積物掩埋滑舌部分，使得滑坡體具有超穩(wěn)定性特點(diǎn)，因此整體復(fù)活可能性小[7]，從而為滑坡體土地開發(fā)利用提供了地形地貌基礎(chǔ)。比如，1990年甘肅天水鍛壓機(jī)床廠滑坡發(fā)生后，相關(guān)部門在論證機(jī)床廠重建方案時(shí)，考慮到該滑坡為高速遠(yuǎn)程滑坡，滑體穩(wěn)定系數(shù)為2.3，處于超穩(wěn)定狀態(tài)，因此在靠前布置的原則下，采取原址重建的方案，最大限度地節(jié)約了資金，合理利用了土地資源[3]。

2 街子滑坡體治理工程及工程選址方案

甘肅省天水市麥積區(qū)麥積鎮(zhèn)地處著名的麥積山風(fēng)景名勝區(qū)內(nèi)，歷史悠久，自然人文景觀豐富，名勝古跡星羅棋布，境內(nèi)有國(guó)家AAAAA級(jí)旅游景區(qū)麥積山風(fēng)景名勝區(qū)，匯聚麥積山石窟、仙人崖、凈土寺及麥積煙雨、仙人送燈、凈土松濤等景觀，更有植物園、溫泉、溢香洞、羅漢崖、石蓮谷等景點(diǎn)，適合修建養(yǎng)老示范基地，然而區(qū)內(nèi)地貌以山地、丘陵為主，缺乏可用于建設(shè)的土地資源。為此，經(jīng)精心選址、全面論證，決定利用高速遠(yuǎn)程滑坡的超穩(wěn)性特點(diǎn)，將位于麥積鎮(zhèn)街亭村北坪的街子滑坡體所在區(qū)域作為天水麥積全國(guó)綜合養(yǎng)老示范基地建設(shè)場(chǎng)地，并進(jìn)行滑坡地質(zhì)災(zāi)害的勘察工作[8-9]。

2.1 滑坡概況

2.1.1 滑坡平面及空間形態(tài)

街子滑坡位于甘肅省天水市麥積鎮(zhèn)街亭村北側(cè)，平面形態(tài)呈不規(guī)則舌形?；w坡面長(zhǎng)約1 300 m，平均寬約550 m，面積約0.75 km2，平均坡度10°左右，主滑方向203°。滑坡后壁呈圈椅狀，滑坡段相對(duì)高差200～240 m，主滑滑距約為1 000 m，屬遠(yuǎn)程滑坡。滑坡體在主滑方向呈上陡下緩狀，中部及前緣較緩，滑體前緣擴(kuò)散堆積于東柯河右岸二級(jí)階地上，臨空面小，平均坡度6.5°左右，坡體已經(jīng)人工改造為梯田。滑坡后壁高8～20 m，坡度為30°～60°，局部地段近直立，滑坡后壁多處產(chǎn)生次級(jí)滑坡，穩(wěn)定性較差。街子滑坡地形地貌見圖1。

圖1 街子滑坡地形地貌

2.1.2 滑坡物質(zhì)組成及結(jié)構(gòu)特征

滑坡體物質(zhì)組成主要為泥巖、泥質(zhì)砂巖重力堆積碎屑及粉土、粉質(zhì)黏土，滑坡后壁上部為第四系黃土層，下部局部有泥巖、泥質(zhì)砂巖露頭，基巖層產(chǎn)狀近水平，滑面貫穿上部第四系地層及下部基巖層，滑坡剪出口已為滑體土所覆蓋，推測(cè)剪出口位于場(chǎng)地北側(cè)道路一帶。屬巨型中層黃土泥巖切層滑坡，滑體厚度前緣薄、中后部厚，一般為10～20 m，滑體平均厚度15 m左右，體積約為1 600萬(wàn)m3?，F(xiàn)場(chǎng)勘察發(fā)現(xiàn)，建設(shè)場(chǎng)地北側(cè)及場(chǎng)地中部地下水埋深較淺，局部形成積水洼地及溢水點(diǎn)，并有次生鹽漬化現(xiàn)象。

2.1.3 滑坡穩(wěn)定性分析

為評(píng)價(jià)滑坡穩(wěn)定性，本次勘察布置1個(gè)主剖面(A-A′剖面)、3個(gè)輔助剖面(B-B′、C-C′、D-D′剖面)，查明了滑面的空間位置，發(fā)現(xiàn)滑動(dòng)面呈折線形。對(duì)于滑坡后壁各次級(jí)滑坡，其穩(wěn)定性計(jì)算采用圓弧法，由Slide軟件搜索出潛在滑動(dòng)面。穩(wěn)定性計(jì)算參數(shù)是在試驗(yàn)資料的基礎(chǔ)上，結(jié)合滑帶土參數(shù)反算的方法，并參考有關(guān)經(jīng)驗(yàn)值綜合確定的(表1)。

對(duì)主剖面全段及分段進(jìn)行穩(wěn)定性計(jì)算，結(jié)果表明，其中擬建場(chǎng)地上部(剪出口以北)坡體穩(wěn)定系數(shù)為1.274，擬建場(chǎng)地(剪出口以南)坡體穩(wěn)定系數(shù)為3.140，滑坡方向上整體穩(wěn)定系數(shù)為1.541，主滑面方向滑坡體整體呈超穩(wěn)定狀態(tài)(圖2)。

表1 滑坡穩(wěn)定性計(jì)算參數(shù)

圖2 滑坡穩(wěn)定性計(jì)算剖面(A-A′剖面)

為研究場(chǎng)地以北滑坡體穩(wěn)定性，布置3個(gè)輔助剖面(B-B′、C-C′、D-D′剖面)，其穩(wěn)定系數(shù)為1.267～1.531(表2)，說(shuō)明場(chǎng)地以北滑坡體穩(wěn)定性較好。

表2 滑坡穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果

滑坡后壁各段邊坡穩(wěn)定性較差，后緣坡體上部可見較多弧形拉張裂縫，并形成0.2～0.5 m下錯(cuò)，前緣有多處滲水點(diǎn)及積水坑，坡體前緣形成滲水、飽水帶，穩(wěn)定性差，局部有隨時(shí)復(fù)活滑動(dòng)的可能。穩(wěn)定性計(jì)算表明，滑坡后壁各段邊坡正常條件下穩(wěn)定系數(shù)為1.012～1.092，處于欠穩(wěn)定狀態(tài)，與野外現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查分析的結(jié)果基本一致。

2.2 建設(shè)工程選址規(guī)劃及治理工程方案

滑坡勘察表明，街子滑坡北段穩(wěn)定系數(shù)為1.267～1.531，處于基本穩(wěn)定—穩(wěn)定狀態(tài)，滑坡整體穩(wěn)定系數(shù)為1.541，南段穩(wěn)定系數(shù)為3.140，具有超穩(wěn)定性特點(diǎn)，可作為建設(shè)場(chǎng)地。經(jīng)廣泛論證，滑坡體前部(第三斜坡帶，即剪出口以南滑坡體)平均坡度6.5°左右，坡度較緩，適宜作為建設(shè)場(chǎng)地，故將擬建的天水麥積全國(guó)養(yǎng)老示范基地建設(shè)場(chǎng)地布置于該部位。滑坡體北部(第二斜坡帶，為次級(jí)滑坡所在區(qū)域)由于坡度較大，處于基本穩(wěn)定狀態(tài)，且與滑坡后壁距離較近，不適宜布置建筑，采取相關(guān)的治理措施后，可作為建設(shè)場(chǎng)地與滑坡后壁不穩(wěn)定坡體的過(guò)渡區(qū)。滑坡后壁(第一斜坡帶)距建設(shè)場(chǎng)地較遠(yuǎn)(230～548 m)，可不進(jìn)行治理，具體見表3。

表3 街子滑坡治理措施建議匯總

滑坡北部(第二斜坡帶)治理措施：一是對(duì)滑坡后緣裂縫進(jìn)行夯實(shí)回填處理，防止地表降水滲入原有滑面，以增強(qiáng)滑坡穩(wěn)定性；二是在滑坡外側(cè)及滑坡體上修建截排水明渠，減少降水入滲，增加坡體穩(wěn)定性?；麦w南部(第三斜坡帶)建設(shè)工程場(chǎng)地總體設(shè)計(jì)采取支擋+盲溝排水方案，同時(shí)盡量?jī)?yōu)化場(chǎng)地豎向設(shè)計(jì)，避免形成高陡斜坡，主要治理措施：一是對(duì)工程建設(shè)所形成的各級(jí)邊坡采取防護(hù)措施，并盡量采取柔性防護(hù)方式，必要時(shí)采取重力式擋土墻及錨桿擋土墻；二是在場(chǎng)地內(nèi)兩處地下水埋深較淺部位設(shè)地下盲溝進(jìn)行排水，人工疏干排泄地下水，降低地下水位，提高地基土強(qiáng)度及邊坡穩(wěn)定性，防止局部鹽漬化，并結(jié)合場(chǎng)地綠化及場(chǎng)地內(nèi)景觀建設(shè)，將地下水引入場(chǎng)地內(nèi)人工湖景點(diǎn)，營(yíng)造水體景觀，做到治理與利用相結(jié)合，合理利用地下水資源。同時(shí)，建立監(jiān)測(cè)預(yù)警體系，在穩(wěn)定性較差的滑坡后壁及滑坡臺(tái)坎不穩(wěn)定斜坡處設(shè)警示牌，加強(qiáng)邊坡的變形動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)和災(zāi)害預(yù)警，以防患于未然。施工中在坡體上部和兩邊設(shè)置監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。施工結(jié)束后，應(yīng)建立常態(tài)滑坡(邊坡)穩(wěn)定巡查制度，派專人定期對(duì)邊坡及治理工程進(jìn)行巡查，并保證治理工程及排水設(shè)施正常運(yùn)行。

2.3 超穩(wěn)性滑坡場(chǎng)地建設(shè)應(yīng)注意的地質(zhì)問(wèn)題

超穩(wěn)性滑坡可以作為建設(shè)場(chǎng)地加以利用，但有別于一般場(chǎng)地，超穩(wěn)性滑坡建設(shè)場(chǎng)地的選址、規(guī)劃、勘察、設(shè)計(jì)及后期運(yùn)行管理有其特殊性，對(duì)一些地質(zhì)問(wèn)題需加以重視。

(1)在超穩(wěn)性滑坡體上進(jìn)行工程建設(shè)，除進(jìn)行場(chǎng)地巖土工程勘察外，還要重視建設(shè)場(chǎng)地地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)估工作，同時(shí)應(yīng)進(jìn)行專門的地質(zhì)災(zāi)害勘察及治理工程設(shè)計(jì)，為選址及場(chǎng)地工程布局提供依據(jù)。

(2)超穩(wěn)性滑坡整體處于超穩(wěn)定狀態(tài)，適宜工程建設(shè)，但在滑坡體局部區(qū)域，特別是滑坡后壁及后壁次生滑坡地帶，邊坡穩(wěn)定性較差，建設(shè)工程布置應(yīng)充分考慮各區(qū)域穩(wěn)定性，合理布局，全面考量，綜合治理后才能進(jìn)行工程建設(shè)。

(3)由于場(chǎng)地位于一定坡度的坡面上，勢(shì)必形成不同高度的地塊，因此在滑坡體上布置建筑物時(shí)，需重視豎向設(shè)計(jì)，綜合考慮建筑物、場(chǎng)地內(nèi)道路交通、景觀建設(shè)等，避免形成高陡邊坡、不穩(wěn)定斜坡或引發(fā)滑坡局部復(fù)活[10]。對(duì)于場(chǎng)地內(nèi)形成的各級(jí)臺(tái)坎、邊坡，應(yīng)進(jìn)行專門的穩(wěn)定性分析及加固工程設(shè)計(jì)。

(4)由于建設(shè)場(chǎng)地位于滑坡體上，場(chǎng)地內(nèi)土壤為滑坡堆積物，具不均質(zhì)性及欠固結(jié)性，局部存在軟弱結(jié)構(gòu)面，不適宜直接做建筑物持力層，應(yīng)采取樁基或其他地基處理措施，確保建筑基礎(chǔ)穩(wěn)定。

(5)對(duì)滑坡體內(nèi)存在的滯水等地下水，應(yīng)采取相應(yīng)疏排措施，提高地基土強(qiáng)度及邊坡穩(wěn)定性，防止局部鹽漬化，并結(jié)合場(chǎng)地綠化及景觀建設(shè)合理利用地下水，變害為利。

3 結(jié) 語(yǔ)

山區(qū)滑坡綜合治理與土地利用相關(guān)研究正在深入，地質(zhì)災(zāi)害防治已由單純的避讓災(zāi)害階段進(jìn)入到科學(xué)利用災(zāi)害體的“防災(zāi)興利”階段。在山區(qū)土地資源短缺、用地矛盾突出的地方，利用高速遠(yuǎn)程滑坡的超穩(wěn)性特點(diǎn)，在有效可靠地進(jìn)行滑坡災(zāi)害防治的基礎(chǔ)上，合理地開發(fā)利用滑坡土地具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。本研究以甘肅省天水市街子滑坡為例，對(duì)利用高速遠(yuǎn)程滑坡體作為養(yǎng)老示范基地建設(shè)場(chǎng)地進(jìn)行了選址及勘察、規(guī)劃，并對(duì)滑坡體治理方案及措施進(jìn)行了論述。有別于一般場(chǎng)地，將超穩(wěn)性滑坡作為建設(shè)場(chǎng)地加以利用有其特殊性，針對(duì)一些關(guān)鍵地質(zhì)問(wèn)題、具體的工程情況還須具體研究。

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(責(zé)任編輯 李楊楊)

S157；TU457

A

1000-0941(2017)10-0058-04

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(41362014)；甘肅省科學(xué)院應(yīng)用研發(fā)項(xiàng)目(2013JK-06，2013JK-07，2013QN-13，2014JK-04)

魏萬(wàn)鴻(1968—)，男，甘肅皋蘭縣人，高級(jí)工程師，學(xué)士，研究方向?yàn)榈刭|(zhì)災(zāi)害防治；通信作者葉偉林(1986—)，男，江西上高縣人，助理研究員，學(xué)士，研究方向?yàn)榈刭|(zhì)災(zāi)害防治。

2017-07-01