華池縣北街橋不穩(wěn)定斜坡發(fā)育特征及成因分析

朱利輝

（甘肅省地質(zhì)調(diào)查院，甘肅 蘭州730000）

華池縣位于黃土高原區(qū)，黃土丘陵、溝壑發(fā)育，屬于地質(zhì)災害易發(fā)區(qū)。 北街橋滑坡發(fā)育在白馬鎮(zhèn)王溝門村北街橋安置點北側，距華池縣人民政府約52 km，處于白馬鎮(zhèn)政府北側，毗鄰縣道，交通極為便利。

1 地質(zhì)環(huán)境條件

1.1 氣象、水文

華池縣屬隴中北部冷溫帶半干旱區(qū)，總的氣候特點是干旱少雨，光照充足，溫涼干燥，降雨不均，冬長夏短，霜期較長。 根據(jù)華池縣氣象站資料，多年平均氣溫8.6 ℃，最冷月（一月）平均氣溫－13 ℃，最熱月（七月）平均氣溫28.9 ℃，極端高溫37.5 ℃，極端低溫－23.2 ℃，最大凍結深度1.50 m，無霜期142 ～185 天。

受大陸性季風氣候以及地貌和地形的影響，華池縣域內(nèi)在空間分布上降水呈現(xiàn)出由西北向東南遞增的趨勢。 華池縣東南部南梁—悅樂一帶，年平均降水量536～545 mm 以上；喬川鎮(zhèn)以西年降水量減少至425 mm 以下，縣域中部地區(qū)廟巷—上里塬一帶，年平均降水量為475 ～535 mm；縣域北西部喬川—懷安一帶，年平均降水量達437～469 mm。

研究區(qū)位于涇河水系馬蓮河支流白馬河：屬馬蓮河的二級支流，馬蓮河的發(fā)源地為環(huán)縣樊家川鄉(xiāng)堡子墳灣，由白馬村杏樹咀流入縣域境內(nèi)，于五蛟鄉(xiāng)五蛟村南東側匯入元城河。 馬蓮河全長49.4 km，通過縣域境內(nèi)長34.8 km，河谷比降4.2‰，該河流域面積444 km2，華池縣境內(nèi)流域面積289.3 km2。 多年平均入境流量0.121 m3／ s，過境流量0.374 m3／ s，最大洪峰流量1 140 m3／ s（1977 年），多年平均輸沙量382×104t，侵蝕模數(shù)8 640 t／ km2。 研究區(qū)位于河谷北岸一級階地上，場地距離白馬河150 m，河水對場地無直接影響，研究區(qū)內(nèi)無地表水。

1.2 地形地貌

華池縣位于隴東黃土高原北東部，屬丘陵溝壑區(qū)，溝壑縱橫，地形較為破碎，地勢上由北西部向南東部稍傾斜，最大高差671.6 m，最高處位于縣域西北部的中山梁，海拔1 781.6 m，最低處位于縣域南部林溝口，海拔1 210.0 m。 根據(jù)地貌成因及其形態(tài)特征劃分，區(qū)內(nèi)可分為構造侵蝕黃土梁峁溝壑、構造侵蝕黃土殘塬和構造侵蝕堆積河谷3 種地貌類型。

研究區(qū)位于白馬河河谷區(qū)，為侵蝕堆積河谷地貌。 研究區(qū)位于河谷北岸一級階地上，場地距離白馬河150 m。 階面開闊平坦。 研究區(qū)西側為馬路，北側為人工開挖不穩(wěn)定邊坡，南側、東側為待平整場地。

1.3 地層巖性

研究區(qū)內(nèi)出露的地層比較簡單，主要為第四系全新統(tǒng)沖洪積層（Q4al＋pl），以及人工填土，研究區(qū)南北側出露有風積相馬蘭黃土（Q32eol），現(xiàn)將研究區(qū)及相鄰區(qū)地層巖性特征如下：

風積相馬蘭黃土（ Q32eol）：分布于研究區(qū)北西側，巖性為淺黃色、土黃色粉土，結構疏松，質(zhì)地均一，垂向節(jié)理發(fā)育，具有大孔隙，厚1～1.2 m，總厚度5～20 m。

第四系全新統(tǒng)沖洪積層（ Q4al＋pl）：分布于白馬河的北側臺地上，沿河溝谷呈狹長條帶狀分布，為河流Ⅰ級階地的主要堆積物，具有典型二元結構。 巖性下部為砂礫、卵石層，厚度一般1 ～2.5 m；上部為黃土狀粉土、砂土夾小砂礫石，厚度一般小于10 m。

人工填土（ Q4ml）：分布于研究區(qū)，為新近堆填土，厚0.5 ～1 m，呈褐黃色，其成分主要為黃土并夾有砂巖、泥巖碎塊，土質(zhì)不均勻、結構松散。

1.4 地質(zhì)構造與區(qū)域地殼穩(wěn)定性

1.4.1 地質(zhì)構造

華池縣處于鄂爾多斯地塊西南部的隴東盆地內(nèi)，屬中生代內(nèi)陸拗陷盆地，自中晚元古代以來基本上處于長期穩(wěn)定狀態(tài)，構造簡單微弱。 隴東盆地主要構造為天環(huán)向斜，向斜兩翼地層產(chǎn)狀平緩，接觸關系平合，其他各種線性構造不甚發(fā)育。 研究區(qū)位于天環(huán)向斜東翼北側，上部為黃土覆蓋，深部無大型斷裂通過，巖層產(chǎn)狀近似水平。

1.4.2 新構造運動與地震

研究區(qū)及其周圍新構造運動十分頻繁，其主要特征是以大面積整體性隆起運動為主，溝頭溯源侵蝕現(xiàn)象較為普遍，最終導致主、支溝快速向下切割，形成了特殊的侵蝕溝壑地貌。 溝谷兩側坡面重力侵蝕強烈，溝上部邊岸不斷水平擴展，表現(xiàn)出發(fā)育旺盛期的溝谷特點，由此可見研究區(qū)內(nèi)新構造運動十分活躍。

根據(jù)國家地震區(qū)劃圖，華池縣位于華北地震區(qū)鄂爾多斯西南緣地震帶，該地震帶歷史上曾發(fā)生多次大的地震，最早地震記載為公元前965 年的慶陽、環(huán)縣5 級地震，受影響最大地震為1920 年的寧夏海原8.5 級特大地震，華池縣境內(nèi)未發(fā)生過大震，主要是來自鄰近地區(qū)地震的影響［1］。

根據(jù)《 中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》 （ GBI8306—2001），華池縣抗震設防烈度為Ⅶ度，地震動峰值加速度為0.15g［1］。

2 工程地質(zhì)條件

根據(jù)甘肅省工程地質(zhì)分區(qū)，華池縣屬隴東黃土高原較不穩(wěn)定工程地質(zhì)亞區(qū)。 依據(jù)《巖土體工程地質(zhì)分類標準》（DZ／ T0219—2004） 及《巖土體工程地質(zhì)分類標準》（DZ／ T0219—2004）對區(qū)內(nèi)巖土體進行工程地質(zhì)分類，主區(qū)內(nèi)主要為土體，現(xiàn)敘述如下：

根據(jù)土體的組成物質(zhì)和結構連接的基本特征，可將土體劃分為：黃土狀土、砂礫石雙層土體、黃土以及人工填土3 類。

2.1 黃土狀土、砂礫石雙層土體

分布于研究區(qū)內(nèi)及周圍，具有雙層結構，上部黃土狀土，稍密-松散，物理力學主要性質(zhì)：天然容重17.0～18.25 kN／ m3，干容重16.66 ～19.60 kN／ m3，比重2.67 g ／ cm3，天然含水率2.25% ～5.76%，孔隙比70.7% ～80.4%，內(nèi)摩擦角27° ～30o，液限21.0% ～22.3%，濕陷性系數(shù)0.013～0.024，屬弱濕陷性黃土，地基承載力特征值fak＝90 ～115 kPa；下部為卵石砂礫層，成份以弱變質(zhì)的砂巖為主，次棱角狀，分選性差，物理力學主要性質(zhì)：天然含水量1.57% ～2.15%，天然容重21.27～21.95 kN／ m3，孔隙比20%，內(nèi)摩擦角50° ～55°，地基承載力特征值fak＝300～400 kPa。

2.2 黃土

分布于研究區(qū)北西側，為灰黃色、淺黃色黃土，巖石較為酥松且具有大孔隙，質(zhì)地較為均勻，節(jié)理垂直發(fā)育。 物理力學主要性質(zhì)：天然含水率1.36% ～5.57%，內(nèi)摩擦角34°～36.5°，天然容重值14.58～16.06 kN／ m3，比重：2.7 g／ cm3，干容重13.80～14.20 kN／ m3，孔隙比90.1% ～95.3%，液限23.0% ～23.4%，濕陷性系數(shù)0.089 ～0.127，濕陷深度12 ～19.8 m，屬于強濕陷性黃土，地基承載力特征值fak＝50～100 kPa。

2.3 人工填土

分布于場地的表層，巖性為混雜粉土，厚度1.0～3.0 m。 地基土承載力（fak）120～150 kPa。

3 水文地質(zhì)條件

根據(jù)地下水的賦存條件、含水介質(zhì)和分布的性質(zhì)，研究區(qū)及周圍地下水類型主要為松散巖類孔隙水。 其又包括黃土孔隙裂隙潛水和河谷沖積層潛水。

3.1 河谷沖積層孔隙潛水

分布于研究區(qū)所在的白馬河谷北側上。 其含水層主要為卵石、砂礫層，礫石粒徑多為0.8 ～2.9 cm之間，最大深度可達4.8 cm，巖性為砂巖、砂質(zhì)泥巖，呈次圓狀，分選性較差。 含水巖組厚度較薄，含水層埋深6～8 m，一般在1～3 m 之間。 單井涌水量小于100 m3／ d，富水性貧乏。

3.2 黃土孔隙裂隙潛水

分布于研究區(qū)北西側。 水位埋深在斜坡坡腳泉水出露處較小，厚度15～50 m。 因溝谷切割，單泉流量一般小于1.0 m3／ d。

4 不穩(wěn)定斜坡特征

目前研究區(qū)內(nèi)項目建設已基本結束，經(jīng)現(xiàn)場實際調(diào)查和對已有成果資料的綜合研究和分析，研究區(qū)內(nèi)發(fā)育的地質(zhì)災害主要為不穩(wěn)定斜坡，其次為黃土狀粉土濕陷。 不穩(wěn)定斜坡為安置區(qū)北西側。

發(fā)育特征：位于場地北西側，走向南東（約50°）展布，坡寬約73 m，坡高16 m，坡度約80°。 該坡經(jīng)過簡單的削坡處理，未進行錨構處理，坡頂灌木類植被較為茂密，坡面巖性為黃土狀土。 發(fā)生滑坡、崩塌的可能性較大。 其剖面圖見圖1。

圖1 北街橋不穩(wěn)定斜坡剖面圖

5 不穩(wěn)定斜坡形成原因分析

通過實地調(diào)查和收集資料綜合分析，研究區(qū)內(nèi)不穩(wěn)定斜坡主要由地質(zhì)條件、氣象水文條件和人類工程活動共同作用形成。 研究區(qū)內(nèi)不穩(wěn)定斜坡的形成與地形地貌、地層巖性、降水和人類活動有較為密切的關系。

地形地貌：研究區(qū)內(nèi)的不穩(wěn)定斜坡發(fā)育在黃土溝谷地區(qū)，地形地貌較復雜。

地質(zhì)條件：不穩(wěn)定斜坡主要由全新統(tǒng)黃土狀土組成，結構疏松，具有濕陷性，濕陷系數(shù)0.050 左右，濕陷等級為Ⅰ、Ⅱ級（中等） 非自重濕陷性黃土，黃土結構疏松，具大孔隙，易溶鹽含量較高，節(jié)理裂隙發(fā)育。 其土體特性有利于斜坡失穩(wěn)產(chǎn)生滑坡、崩塌地質(zhì)災害［2］。

氣象水文條件：研究區(qū)降水量分配不平衡，汛期（5～10 月）降水量、降水強度較大，充沛的降水引發(fā)不穩(wěn)定斜坡失穩(wěn)的主要因素之一。 雨水入滲后，加大了坡體自身的重量，降低了土體原有的粘聚力，加大了顆粒滑移的力度，同時在地表水的大量入滲作用下潛蝕作用加強，在溝坡地段發(fā)育大量的黃土陷穴、侵蝕形成的溝槽地等破碎微地貌地段，使坡體朝不穩(wěn)定的方向不斷轉化，進而使斜坡失穩(wěn)產(chǎn)生滑坡、崩塌等地質(zhì)災害。

人類活動：不穩(wěn)定斜坡均是由于平整場地時所形成的人工開挖邊坡。 坡體巖性由黃土狀土構成，人工開挖后，斜坡坡度增大，達80°；坡高較大，最高16 m。 坡面裸露，增大降水的滲入面積，進而使斜坡失穩(wěn)產(chǎn)生滑坡、崩塌等地質(zhì)災害。

6 結論

本文通過實地調(diào)研，從滑坡形成的地質(zhì)環(huán)境、工程地質(zhì)特征、水文地質(zhì)特征等方面入手，總結了北街橋不穩(wěn)定斜坡的發(fā)育特征，并且分析了其形成因素有4 個方面：地形地貌、地質(zhì)條件、氣象水文條件以及人類工程活動。