伊犁地區喀拉亞尕奇黃土滑坡群類型及發育特征研究

摘" "要：喀拉亞尕奇滑坡群地處新疆伊犁地區黃土覆蓋區域，屬溫帶半濕潤大陸性氣候，春季融雪水及春夏集中連續較強降雨是造成該區滑坡發展的重要因素。通過對該滑坡群的勘查研究，在查明研究區地質環境背景條件的基礎上，通過分析其時空發育證據及形成機制，對滑坡進行類型劃分和具體發育特征研究，將滑坡分為累進破壞型和滑動破壞型2類；通過對主要滑坡的邊界、落水洞、裂縫、沖溝等發育證據的分析，明確研究區滑坡形態、滑坡體積、主滑方向、剪出口、威脅對象等基本特征，并對該滑坡群的發展趨勢進行分析研究。

關鍵詞：地質災害；黃土滑坡；發育特征；發展趨勢；伊犁

新疆伊犁地區廣泛發育新近系風積黃土，在平原區、山前、丘陵區、低中山區均有分布。風積黃土結構疏松、構造孔隙大、濕陷性較強，力學性質較差，顆粒成分以粉粒為主，均勻無層理，垂直節理發育，風積黃土為滑坡發生創造了基本物質條件[1]。該區冬季降雪厚度大，融雪性地表水較多；夏秋雨水充沛，黃土0.005～0.05 mm粒組含量達60%以上，具一定靜態液化勢，對雨水入滲作用敏感[2]，充沛的大氣降水特征成為本區滑坡發生的主要誘因。該區滑坡的發生在時間和空間上呈一定規律性，以發生濕陷、層間滑動、泥巖接觸面滑動等破壞形式為主。黃土滑坡在該區成為易發的地質災害之一，一定程度上制約著本區工農業的發展，對當地人民生命財產安全構成一定威脅。前人從區域上對該區滑坡進行研究，莊茂國等對皮里青河流域滑坡類型進行了分析研究；楊龍偉等對克孜勒賽滑坡成災機理進行了分析研究，上述研究成果對本文的借鑒意義重大?？瓉嗘仄婊氯涸谠搮^有一定代表性，研究該黃土滑坡群的發育類型及發育機理，能有效掌握滑坡的發育特征，有利于更好地實施切實可行的滑坡災害防治工作。

1" 地質環境條件

研究區大地構造位于天山褶皺系（一級構造單元）、伊犁地塊（二級構造單元）的伊犁山間坳陷（三級構造單元）北部，以北中高山區為博羅科努復背斜，基底為中生界和古近系、新近系組成的鞏乃斯復向斜，區域上較大的斷裂主要為博羅霍羅南坡斷裂和伊犁河順河斷裂。地震對該滑坡群有一定影響，但不明顯。

研究區屬溫帶半濕潤大陸性氣候，夏季炎熱，冬季嚴寒，春秋氣溫升降迅速。年氣溫溫差較大，多年平均氣溫10.1 ℃，年均最低氣溫-24.5 ℃，極端最低氣溫-34.3 ℃，年均最高氣溫38.5 ℃，極端最高氣溫39.7 ℃，土壤最大凍結深度75 cm。凍脹作用對表層土體的穩定性、完整性有明顯影響。年平均降水量392.4 mm，年最大降水量536.0 mm（1998年），年最小降水量207.8 mm（2008年），多年平均蒸發量1 631 mm，日最大降雨量30.6 mm（2010年4月13日）。春季融雪水及春夏集中連續較強降雨是造成該區滑坡發展的重要因素。

喀拉亞尕奇滑坡位于伊犁河谷平原北側低山丘陵區（圖1）。滑坡所在山體，地勢東高西低，高程為910～1 070 m。主要地貌形態為黃土組成的低山丘陵和山間溝谷階地，山坡的坡面形態基本呈凸形，多為緩坡，坡度10°～35°。坡向270°～335°，坡長250～650 m，坡高40～150 m，地表牧草茂盛，植被覆蓋率60%～70%；坡面較為破碎，沖溝發育，為主要降水排泄通道。

該滑坡所屬地層主要為新近系上新統風積層，覆蓋于侏羅系碎屑巖之上，厚度隨地形地貌變化較大，巖性為黃土，具濕陷性。研究區黃土最大風積厚度15～25 m，較薄處僅1～2 m。中侏羅統西山窯組出露于研究區東部丘陵區，以磚紅、灰、灰褐色泥巖、細砂巖為主，夾灰黑色粉砂巖、炭質泥巖及煤層，局部有層狀粗砂巖沉積，厚50～263 m，平均厚154 m（圖2）。在研究區西南部丘陵區出露燒變巖，由中侏羅統西山窯組上、中段巖層經煤層自燃高溫烘烤形成，顏色以磚紅色為主，夾淺黃、灰黑色條帶，厚度80～110 m，產狀220°∠15°。

巖土體性質及結構是形成滑坡災害的物質基礎。研究區內低山丘陵地帶的坡體表面均覆蓋新近系上新統風積層，下伏中侏羅統西山窯組。黃土結構較疏松，蟲孔、大空隙構造和垂直節理較發育，屬低塑性粉土，遇水后極易膨脹和濕陷[3]。據15組顆粒分析試驗結果顯示，黃土0.005～0.050 mm粒組含量為65.5%～81.4%，具明顯的靜態液化勢，使土體在靜水壓力作用下變得結構松散，失去相應強度，從而為土體的變形破壞提供條件。坡面橫向拉張裂縫發育，透水性強，持水性好。研究區黃土具明顯的濕陷性，據60組原狀樣室內測試結果，黃土濕陷系數δS有50組大于0.015，其中40組為0.030～0.070，表明區內黃土普遍存在中等濕陷，有5組大于0.070，表明局部濕陷強烈，斜坡發育大量落水洞、后緣陡坎等，印證了本區黃土存在強烈濕陷作用。而下伏侏羅系泥巖為相對隔水層，土體與巖體間接觸面有一定坡度，約20°～26°，HP3滑坡底部接觸面坡度局部達35°。在降雨或融雪水作用下，在滑體前緣基巖接觸面一帶抗剪強度急劇降低，而上部土體因飽和度增加，自重荷載隨之增大，極限平衡雙向打破后，土體沿基巖接觸面發生滑動，導致滑坡變形破壞。

2" 滑坡發育類型

目前黃土滑坡的研究和發展日趨成熟，據滑體厚度可劃分為淺層滑坡、中層滑坡、深層滑坡、超深層滑坡[4]；據滑體同下伏基巖的接觸關系可劃分為順層滑坡、切層滑坡以及逆層滑坡[5]；據滑坡的滑動形式可分為推移式與牽引式；據滑動面所在層面可劃分為黃土層內滑坡和黃土-泥巖接觸面層間滑坡[6]。對喀拉亞尕奇滑坡群開展專項勘查研究，發現其破壞形式非單一類型，而是具獨特組合型特點。據坡體破壞階段大致劃分為累進破壞型階段、滑動破壞型階段2個類型。累進破壞型階段是遭受破壞的土體以垂向位移為主，黃土在降水條件下，垂直節理擴大，充水后在靜水壓力作用下形成拉張裂縫，局部產生蠕滑，疊加液化作用，導致剪切變形加劇，通過多期溯源，滑動面貫通后形成整體滑動。加之局部黃土在濕陷作用影響下發生濕陷，在濕陷部位前后緣形成剪切裂縫，利于坡面水沿裂縫向下滲透，加深該部位的垂直濕陷深度，形成臨空面，造成后緣土體應力釋放，形成拉張裂隙，地表水沿拉張裂隙入滲，軟化土體，降低力學性質，在臨空面處發生垮塌，形成新的臨空面。如此反復，后緣滑體向前緣不斷垮塌，直至垮塌范圍延伸至后緣分水嶺（經調查目前坡面形態的形成經過了近80年，待到達分水嶺該過程可能還會持續幾十年）。據現場勘查，坡面裂縫垂直延展深度為0.5～2.5 m，滲水試驗水頭滲透深度為1.2 m，因此疊加判斷其1次垂直變形破壞深度最大為3.7 m。說明在黃土覆蓋層較薄處垂直破壞已達基巖面，在黃土埋深較厚處，該累進式破壞過程會繼續進行，直至到達一定深度發生水平的整體滑動破壞。滑動破壞型階段為中后緣黃土發育較厚處，滑體在經過累進破壞型階段的垂直變形破壞后，使得坡面變得高低起伏，松散破碎，水體沿黃土垂直節理面或落水洞向斜坡優勢內部入滲，使土體含水率快速增加，由于黃土液化勢的存在，黃土遇水后迅速軟化、泥化，強度大幅降低，在黃土層內形成天然的軟弱滑動面[7]，由于滑動面的貫通，在重力作用下失穩，發生水平滑動變形破壞，推動滑體向前緣運動。在滑體前緣上部黃土、下部泥巖形成的“雙層異質”坡體結構是滑坡啟動的軟弱剪切面，巖土體物理力學性質較差，水敏性強，遇水后強度急劇降低[8]，在基覆界面處發生較大變形破壞，疊加中后緣滑體的推動作用，發生水平位移破壞，形成黃土滑坡。該階段按照滑動面所在層面可細分為黃土層內滑坡（黃土覆蓋層較厚處）、黃土-泥巖接觸面層間滑坡（黃土覆蓋層較薄處）2種類型。

3" 滑坡發育特征

研究區共發育4處大的滑坡（圖3），依次為HP1、HP2、HP3、HP4，其中HP2、HP3為老滑坡，滑體已搬運至皮里清河及其階地；HP1、HP4為新滑坡，滑體變形運動跡象明顯，為本次研究的重點。

HP1滑坡位于研究區北部，相對高差64 m，滑坡體坡向270°，坡度12°～25°，坡體中部凹，呈凹面坡?；w巖性為黃土，滑床為侏羅系泥巖，滑體南北長317 m，東西寬415 m，體積約344 191 m3，為一處中型推移式滑坡?；录舫隹谖鱾?60 m為縣道及居民區。在HP1滑坡范圍內發育2處典型的次級滑坡，體積為小型，編號分別為HP1-1、HP1-2（圖4）。

HP1-1滑坡呈舌形，EW向發育，長233.7 m，寬70 m，面積16 466 m2?；w兩側沖溝發育，基巖出露，后緣發育拉張裂縫，長20～50 m，寬度0.05～0.65 m，垂直延伸1.2～2.5 m，未到基巖；沿裂隙發育串珠狀落水洞及后緣壁，高度1.98～4.30 m；中部發育SN向沖溝，將滑體分割為東西兩塊，沖溝寬10～15 m，深5～5.4 m?；麦w巖性為黃土，滑體厚度2～10 m，體積98 796 m3，為小型滑坡。

HP1-2滑坡呈扇形，SN向發育，長76 m，寬174 m，面積12 979 m2。滑體周界明顯，滑坡后緣發育落水洞及后緣壁，高度2.0～5.4 m不等，目前該滑坡仍進行累進型破壞，局部有水平滑動跡象。滑體巖性為黃土，滑體厚度平均5 m，體積約6.49×104 m3，為小型滑坡。

HP4滑坡位于研究區斜坡南部，EW向發育。相對高差151 m，滑坡體坡向320°，坡度在13°～19°，滑坡整體形態呈扇形。據滑坡前緣鉆孔巖心顯示：在黃土與泥巖接觸層位0.2～0.5 m的地層明顯存在泥巖碎屑，且該層位巖心較軟弱，個別鉆孔該層位巖心含水量略大，呈塑性狀態，判斷前緣處滑體沿該層位滑動變形；在滑坡中后緣，據探井揭露顯示：在黃土層中存在明顯垂向裂隙并有充水痕跡，HP4-1、HP4-2、HP4-3滑體中在3～4.5 m、3～6.5 m、5～10.7 m等層位出現尖滅，盡管這些裂隙發育延展的寬度、深度有所不同，但大體隨上部黃土覆蓋層的厚度變化呈線性規律，判斷貫通后會成為層內滑動面。因此判斷該滑坡主要滑動層面在黃土層內，局部埋深較淺處在黃土與泥巖接觸面滑動?；聳|西長620 m，南北寬230～650 m，體積約85.73×104 m3，為中型推移式滑坡。在HP4滑坡范圍內發育6處次級滑坡，編號分別為HP4-1至HP4-6，現就較為典型的HP4-1、HP4-2、HP4-3進行研究。

HP4-1滑坡呈舌形，近EW向發育，上部滑體巖性為黃土，下部滑床巖性為泥巖，長174 m，寬84 m，滑體厚度為1～4.5 m，平均厚度3 m，體積6.66×104 m3，為小型滑坡（圖5）。滑體兩側沖溝發育，前緣基巖出露，后緣發育拉張裂縫，后緣壁高度1.7～3.1 m?；w南側沖溝切割，使滑體周界明確，滑體表面在拉裂、濕陷垮塌作用下較為破碎。

HP4-2滑體呈舌形，近EW向發育，上部滑體巖性為黃土，下部滑床巖性為泥巖，長305 m，寬94 m，滑體厚度2～6.5 m，平均厚5 m，體積13.81×104 m3，為中型滑坡（圖6）。滑體北側沖溝發育，基巖出露。后緣發育拉張裂縫、落水洞，后緣壁高度1.50～4.50 m。探井揭露滑體后緣黃土厚度達6.4 m，向前緣逐漸變薄。在其前緣有明顯水平滑動跡象，邊界存在明顯錯臺及位移，據探井揭露該部位泥巖界面處巖土體明顯相較于其他地段松散，破碎，判斷該滑動面位于黃土-泥巖接觸面。因黃土厚度在垂向上的變化導致大氣降水入滲深度不同，前緣黃土較薄處水易至泥巖面軟化泥巖，使其抗剪強度降低，發生變形滑動。在滑坡的不同地段，抗剪強度不同，穩定性也不同，形成局部滑移段和局部阻滑體[9]，這就是為什么在同一個滑坡體中會發生局部變形滑動的原因。

HP4-3滑坡呈舌形，近EW向發育，上部滑體巖性為黃土，下部滑床巖性為泥巖，長470 m，寬150 m，滑體厚度3～10.7 m，平均厚度5 m，體積30.64×104 m3，為中型滑坡（圖7）?；w周界明顯，滑體南側發育EW向沖溝，溝底泥巖出露?；w后緣、中部發育拉張裂縫及串珠狀落水洞，后緣壁高度2.6～3.7 m，落水洞深度5.3～7.8 m。

4" 滑坡發展趨勢

由于滑坡形態、所處微地貌類型不同，其發展趨勢在同一研究區內也不盡相同，每個滑坡的發展趨勢對開展滑坡防治工作均具有重大意義。據現場勘查及綜合分析，對重點滑坡的發展趨勢按照累進破壞型-滑動破壞型來進行論述。

HP1滑坡運移破壞形式主要為在強降雨作用下，滑體自重加大，滑面處土的力學指標降低，當阻滑力小于抗滑力時，滑坡從后緣向前緣推移滑動，沖出剪出口，對西側人工林、縣道、居民區進行掩埋（圖8）。剪出口位于前緣隘口處，滑坡體沿主滑方向由東（滑坡后緣）向西（剪出口）滑動。目前整體已完成累進破壞型階段，處于滑動破壞型階段，局部處于累進破壞型階段，但已接近尾聲，向滑動破壞型發展。

HP1-1滑體南北兩側沖溝切割，使滑體周界明確?；w前緣隘口處對滑體有一定阻擋作用，但由于南北兩側沖溝的存在，降水融雪不斷沖蝕滑體前緣，使滑體前緣失去支撐，發生向西滑動，當滑體下滑至隘口，滑體又處于穩定狀態，待下次沖蝕后，再次滑動，周而復始。

HP1-2滑坡剪出口位于前緣沖溝，前緣臨空，沿主滑方向上，滑坡體由南（滑坡后緣）向北（剪出口）滑動，滑動后與HP1-1滑體重疊（圖9）。滑體后緣黃土覆蓋厚度達12 m，向前緣逐漸變薄，直至坡腳泥巖出露。由于滑體北側（前緣）發育沖溝，沖蝕作用下使得前緣臨空，黃土在降雨入滲作用下達飽和狀態，抗剪能力急劇降低，上部土體失去支撐，向前緣（臨空處）垮塌，逐漸向后緣擴展。

目前HP1-1已完成累進破壞，發展到滑動破壞階段，存在確定的滑動面形態（折線-圓弧形）。前半部由于下伏基巖起伏的變化而呈現折線型（在黃土-基巖面滑動），后半部由于黃土覆蓋層厚度較大呈圓弧形（黃土層內滑動）。由于HP1-2滑坡目前正處于累進破壞型階段，據黃土覆蓋厚度及基巖起伏情況判斷，HP1-2滑坡的假想滑動面前段在黃土-泥巖接觸面，后段在黃土層內。

HP4滑坡垂向累進破壞已經歷了近80年，滑坡后緣逐漸在向山體后緣分水嶺發展，由此判斷目前HP4滑坡整體運移破壞形式以累進破壞型為主，變形破壞范圍逐年向后緣分水嶺擴展，局部在持續強降雨的作用下發生滑動破壞，已發生如HP4-2的前緣滑動（圖10）。滑體沉陷至一定深度后，整體在黃土層內及層間（黃土與強風化泥巖界面）處發生推移式滑動，即進入滑動破壞型階段。

（1） HP4-1滑坡基巖埋深相對較淺，通過露頭及探井揭露泥巖埋深0～4.1 m，滑體南側沖溝底部及坡面可見強風化青灰、磚紅色泥巖出露。目前處在累進破壞階段，由于黃土厚度較小，判斷將很快進入滑動破壞型階段，推測發生滑動的位置為黃土和泥巖接觸面（黃土-基巖面滑動）。

（2） HP4-2滑坡基巖埋深相對較淺，鉆孔及探井揭露泥巖埋深0～5.4 m，滑體北側沖溝底部及坡面、滑體中部、滑體前緣可見強風化青灰色泥巖出露，推測HP4-2發生的滑動位置為中前緣在黃土和泥巖接觸面，后緣在黃土層內。在滑體中部有2處泥巖露頭，滑體北側邊界及前緣均有泥巖出露，對滑體滑動有所阻擋。目前滑坡中后段以累進破壞型為主，態勢為向滑坡后緣擴展。滑坡前段已有滑動破壞型跡象，主要原因為前段黃土厚度較薄，垂向變形破壞過程相對短，較早完成了累進破壞型階段的發展。

（3） HP4-3滑坡基巖埋深相對較深，通過鉆孔及探井揭露泥巖埋深0～17.6 m，滑體南側沖溝底部及坡面、滑體前緣可見強風化青灰色泥巖出露，對滑體滑動有所阻擋，推測HP4-3發生的滑動位置為中后緣黃土層間，前緣在黃土和泥巖接觸面（圖11）。目前破壞形式為累進破壞型疊加滑動破壞型，兩階段發展同時存在。滑體中部至后緣表層土體較破碎，后緣擠壓跡象明顯，坡面高低起伏，縱橫裂縫交錯，說明累進破壞還在向后緣擴展。中部發育串珠狀落水洞，方向自東北至西南，上部獨立，下部貫通形成地下暗溝，暗溝直徑約0.8～1.5 m，流水痕跡明顯，推斷存在二次累進破壞?；w中下部坡面較完整，表面僅在南側沖溝周界處發生垮塌現象，受后緣滑體的推動擠壓作用，在剪出口附近有明顯隆起跡象，推測存在蠕動變形。

5" 結論

（1） 喀拉亞尕奇滑坡群整體處在累進破壞型階段，以垂向塌陷破壞為主，該階段對坡面的完整性及植被發育破壞較大，影響當地旅游業及農牧業發展。局部黃土發育較薄處沿基巖面存在滑動破壞型階段發展，其規模較小，危害性不大。

（2） 研究區黃土具顯著的濕陷性及液化勢，具強烈的水敏性，該特殊性質決定了其自身在水作用下的不穩定性，同時黃土-泥巖的“雙層異質”坡體結構更為滑坡變形破壞提供了條件。研究區在多種條件作用疊加下滑體發生垂向及水平變形破壞，即發生累進破壞型階段、滑動破壞型階段。

（3） 研究區防治工作重點應以恢復坡面完整性為主，對塌陷、落水洞、沖溝、裂縫等進行回填夯實封閉，對坡面水進行因勢利導，以確保其不再沖擊坡面，在存在整體滑動部位設置攔擋工程，確保局部滑動不牽動后緣滑體的失穩。

（4） 由于項目資金、研究方向及筆者水平所限，對該區黃土滑坡內在的微觀力學指標及詳細滑動機制等研究不足，本文目的在于拋磚引玉，望關注新疆伊犁地區黃土滑坡的廣大同行開展專項研究，為該區滑坡的防治做出貢獻。

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A Study on the Types and Development Characteristics of Kalayagaqi

Loess Landslide Group in Ili， Xinjiang

Jing Guangxiu1， Wu Shaoying2， Tu Yonggang1

（1.The First Hydrological Team of Xinjiang Bureau of Geology and Mineral Resources，Urumqi，Xinjiang，840000，China;

2.Xinjiang Institute of Geological Environmengt Monitoring， Urumqi，Xinjiang，840000，China）

Abstract： The Karayagaqi landslide group is located in the loess covered area of the Ili region in Xinjiang， belonging to the semi humid continental temperate climate zone. Spring snowmelt water and concentrated and continuous strong rainfall in spring and summer are important factors causing the development of landslides in this area. This article conducts exploration and research on the landslide group， based on identifying the geological environment background conditions of the study area. By analyzing the spatiotemporal development evidence and formation mechanism， the landslide is classified into two types： progressive failure type and sliding failure type; By analyzing the development evidence of major landslides such as boundaries， sinkholes， cracks， and gullies， the basic characteristics of landslide morphology， landslide volume， main sliding direction， shear outlets， and threat objects in the study area are obtained. Analyzed and studied the development trend of the landslide group.

Key words： Geological hazards; Loess landslide; Developmental characteristics; Development trends; Ili