甘肅省環縣天池鄉干溝不穩定斜坡地質災害特征及治理研究

陳昊東

(甘肅省地質礦產勘查開發局第二地質礦產勘查院，甘肅 蘭州 730020)

天池鄉干溝不穩定斜坡位于甘肅省環縣天池鄉人民政府所在地東南側約100 m處，該斜坡每年以10～15 mm的速度不斷向斜坡后緣(天池鄉政府居民區所在地)地帶下切侵蝕、滑塌，已造成了居民房屋及耕地不同程度的財產損失。隨著時間的推移，斜坡會繼續以后退式垮塌方式向天池鄉政府所在地的居民區地帶前進，屆時將嚴重威脅到天池鄉人民政府、衛生院、天池中心小學、派出所等機關企事業單位共計5 157人的生命財產安全。為提高天池鄉干溝斜坡體的穩定性，降低地質災害的威脅程度，本文對該斜坡進行預防治理研究。

1 地質環境條件

勘查區位于華北地臺鄂爾多斯盆地西南部。鄂爾多斯盆地為一中生代構造盆地，盆地內沉積了巨厚層的中生界地層，僅下白堊系巖層厚度就達1 000多米。盆地內沉積的產狀近乎水平且厚度巨大的中生界地層說明鄂爾多斯盆地是比較穩定的地塊，總體構造作用比較微弱，構造形跡也不十分明顯。

勘查區地處隴東黃土高原，屬黃土高原丘陵溝壑區。境內丘陵起伏、溝壑縱橫，地形總的趨勢是西北高、東南低，海拔高程1 340～1 400 m，相對高差50～60 m。上覆黃土的厚度一般為幾十米，由于雨水的強烈侵蝕切割，尤其是線狀侵蝕的結果，形成了溝壑、梁峁與掌灣、臺地并存的地貌景觀，地形支離破碎、溝壑縱橫。根據地貌的成因類型及形態特征，區內地貌類型可劃分為黃土臺地、溝壑區。

2 不穩定斜坡基本特征

天池鄉干溝不穩定斜坡平面形態呈“條帶”狀，斜坡坡腳高程1 381～1 390 m，坡頂高程1 398 m左右，坡腳至坡頂高差為8～18 m，斜坡坡面坡度為50°～70°，斜坡南北縱軸向長約170 m，東西寬約35 m，斜坡平面總面積約4 956 m2，主坡向約93°。斜坡體前緣受水流沖刷侵蝕形成了高8～18 m的陡立臨空面，大部地段近直立，斜坡體巖性為黃土狀粉土，土體結構松散，坡體表面裂隙發育，凹凸不平，坡體裸露，植被不發育，風化剝蝕及水流沖刷侵蝕作用強烈，每逢暴雨季節滑塌現象時有發生。

目前坡體上縱橫向拉張裂縫發育，前緣受水流沖刷侵蝕，大部近于直立(圖1左)，坡體變形跡象十分明顯。據調查，該斜坡已多次發生規模大小不等的滑坡(圖1右)，且每年以10～15 mm的速度不斷下切侵蝕、滑塌，向斜坡后緣方向垮塌前進，已造成了居民房屋及耕地不同程度的財產損失。

圖1 干溝不穩定斜坡全貌(左)、斜坡坡腳局部發生坍塌(右)

3 斜坡穩定性及發展趨勢分析

3.1 不穩定斜坡穩定性評價

根據不穩定斜坡所處位置的地質環境條件、變形破壞歷史及實時變形破壞跡象，對比已有不穩定斜坡發生的條件，結合崩塌、滑坡穩定性評判依據，判定不穩定斜坡的穩定性。采用地質歷史分析法和工程地質類比法，即在分析不穩定斜坡所處的地質環境的同時，重點依據斜坡變形史、破壞跡象及以往不穩定斜坡災害發生的條件進行類比[1]。干溝不穩定斜坡穩定性評價表1。

表1 干溝不穩定斜坡穩定性評價表

3.2 不穩定斜坡穩定性定量分析

在分析斜坡穩定性定性基礎上，根據斜坡地質結構、斜坡類型和可能出現的破壞形式，選取相應的方法和參數對該斜坡的穩定性進行定量評價。根據野外勘查及室內分析，該斜坡以滑移的形式變形破壞，潛在滑面近似圓弧形，因此本次斜坡穩定性評價采用圓弧法進行穩定分析計算，搜索最危險滑裂面[2]。本文選取典型的坡面進行分析，計算結果見表2。

表2 穩定性及下滑力計算結果表

通過不同剖面綜合分析，干溝不穩定斜坡在天然狀態下穩定性系數Fs為0.89～1.149，處于基本穩定—不穩定狀態；在自重+地震狀態下穩定性系數Fs為0.857～1.128，處于基本穩定—不穩定狀態；在自重+降雨狀態下穩定性系數Fs為0.833～1.041，處于欠穩定—不穩定狀態。

3.3 不穩定斜坡危害程度分區

依據斜坡危害對象情況并結合實地調查獲得的有關人口密度、社會單位和建筑物分布局面、財產集中程度、承災對象易損性等資料，進行系統分析后，將本區劃分為危險性大區和危險中等區[3]。

(1)危險性大區。分布在不穩定斜坡以西及西北側地帶即天池鄉政府所在地區域，斜坡所影響范圍面積62 586 m2，區內分布有天池鄉人民政府、衛生院、天池中心小學等機關企事業單位共計5 157人，鄉村公路1 km，居民人口、社會財產高度集中，潛在威脅資產約5 800萬元。

(2)危險性中等區。主要為不穩定斜坡危險性大區以外的區域，影響面積25 785 m2。由于該區域不穩定斜坡變形破壞對周圍耕地及坡體穩定性造成威脅，間接威脅天池鄉政府所在地以西地區的鄉鎮建筑物、社會財產約200萬元，可能會影響該區正常的社會秩序和居民的生產生活及區內地質環境。

4 治理工程

4.1 工程地質條件

擋土壩位于不穩定斜坡東側溝腦卡口地帶，擋土壩依溝谷地形修建。據勘查區淺井及臺坎坡面出露地層編錄連線，結合橫剖面勘探點揭露地層綜合判斷，擬建擋土壩區地層簡單，兩側坎肩及基礎開挖所遇的地層為黃土狀粉土，呈淺黃色，成分以粉粒為主，結構松散，具大孔隙，垂直節理及裂隙發育，遇水易軟化崩解，其中砂質含量高，手捻有砂感，最大揭露厚度5.5 m(未揭穿)。

4.2 工程治理研究

根據天池鄉天池村不穩定斜坡的自然地理環境、坡體結構、巖土體工程地質特性及成因等條件和危害特征，提出了地表、溝道排水+坡腳回填反壓+擋土壩的綜合治理措施。擬設擋土壩工程場地地層巖性主要為第四系上更新統黃土狀粉土，結構松散，力學強度較低，工程地質性能較差，擋墻地基需進行加固處理，即擋墻基礎開挖后先對原土進行夯實處理，再在擋墻基礎底部采用三七灰土進行換填，以提高地基承載力。

(1)在斜坡體后緣地帶布設截排水渠，將干溝溝腦地表匯水統一排泄至斜坡東側的沖溝下游地段：對原有破損排水管拆除重修，將城鎮排污、排洪管網廢水排泄至斜坡東側的沖溝下游地段；

(2)對斜坡坡腳形成的溝壑區進行回填、反壓坡腳；

(3)在填方區前緣溝腦卡口原有土壩地段布設擋土壩，起到抗滑穩固填土方的作用，同時保護周邊耕地，還可恢復生態環境，與天池鄉城鎮整體建設規劃相協調。

5 結論

(1)天池鄉干溝不穩定斜坡平面形態呈“條帶”狀，坡腳至坡頂高差在8～18 m之間，斜坡坡面坡度為50°～70°，斜坡南北縱軸向長約170 m，東西寬約35 m，坡向約93°，溯源侵蝕強烈，溝壑兩側斜坡陡立，后緣拉張裂縫發育，已威脅到當地人民群眾的生命財產安全。

(2)坡體主要由黃土狀粉土組成，土體結構疏松，大部分地段近直立，斜坡穩定性較差，潛在危害區域較大，分為危險性大區和危險性中等區。

(3)通過對工程地質條件分析，工程治理采用地下、地表排水+坡腳回填反壓+擋土壩的綜合治理方案，可得到較好的生態、經濟和社會效益。