特克斯達坂滑坡災害發育特征、成因機制及防治措施

曹小紅 尚彥軍 弓小平

摘 ?要：地形、巖土性質與巖土結構、降水及融雪為滑坡的發生提供了極有利的條件。通過現場調查、文獻調研，分析特克斯達坂滑坡災害發育特征及孕災機制，計算其穩定性，推測其形成的力學機制為推移式;揭示特克斯黃土+泥巖結構、黃土+基巖（灰巖）結構、黃土+砂礫石+軟巖（泥巖）巖土體結構主要滑坡類型的致滑機理;對研究區內不穩定斜坡采用“內外鋼絲網+橫縱混凝土梁+混凝土蓋和防護柱（外壁帶鋼筋倒刺）+黃土中植草”加固。

關鍵詞：滑坡災害;發育特征;成因機制;穩定性;防治措施

地質災害屬自然災害，主要包括崩塌、滑坡、泥石流等，是地殼表層在地球內、外動力共同作用下，對人類生命及生態環境造成破壞的地質作用。地質災害頻繁發生，不僅反映自然地質環境的脆弱性，也反映了人類工程活動與地質環境間的矛盾[1]。地質災害廣泛分布于世界各地，隨著人類活動規模與強度的不斷增大，越來越多地干預地球表層演化的自然過程，導致地質災害發生的頻率越來越高，影響的范圍越來越大。

伊犁是新疆地質災害發生較嚴重地區，近幾年來發生山體滑坡的頻率和面積越來越大，地質災害不僅破壞生態環境，更造成巨大經濟損失和人員傷亡。本次研究選擇天山山脈西段伊犁哈薩克自治州特克斯縣特克斯達坂滑坡災害為研究對象，分析其發育特征，探討其形成機理，為減災防災提供參考。

1 ?地質環境條件

1.1 ?地形地貌

特克斯達坂滑坡位于特克斯達坂公路（K13+543），滑坡所在地貌單元屬新構造運動地殼抬升后剝蝕作用形成的中高山，海拔1 700～1 800 m，地形起伏最大高差100 m左右，新近系之上有黃土覆蓋。特克斯達坂滑坡區地形總體呈西高東低，滑坡體呈上陡下緩的階梯狀斜坡地形，坡度11°～20°。坡體植被發育一般，覆蓋率30%～40%。受降水侵蝕影響，斜坡北部發育一條沖溝，沖溝走向130°左右。

1.2 ?地層巖性

特克斯達坂滑坡范圍內出露地層主要有石炭系、新近系和第四系。石炭系主要分布于勘察區西北及東側切割強烈的山體，為一套淺海相-陸源碎屑、中基性火山巖建造，巖性主要為薄-中厚層狀灰巖、砂質灰巖等。第四系出露地層主要有上更新統風積層及全新統沖積層。

1.3 ?巖土體工程地質類型

如圖1所示，研究區內巖土體可劃分5類工程地質巖組+2類土體，各工程地質巖組分布及工程地質特征分述如下：

（1）塊狀堅硬侵入巖組分布在南部山區的中部，呈EW向延伸，由華力西中晚期侵入巖組成，巖性以花崗巖、細晶花崗巖類為主，巖性均一，完整性好，堅硬、致密塊狀，工程地質性能良好。

（2）堅硬-較堅硬中-厚層狀碳酸鹽巖巖組大面積分布于縣境南部至北部的中山-高山地區，巖性主要為灰綠色凝灰粗砂巖、砂礫巖、粉砂巖、砂質灰巖、灰巖、礫狀碎屑灰巖，局部夾砂巖、鈣質粉砂巖。以層狀結構為主，巖石堅硬、工程地質條件較好，在山區斷裂破碎帶及溝谷深切處易形成崩塌，也易為泥石流提供物源。

（3）互層狀較堅硬-較軟弱以砂巖、泥巖為主的碎屑巖巖組出露面積少，主要分布在闊克鐵熱克鄉東側地區，其次在托斯景牧場北側山坡稍有發育，以砂巖、泥巖及正常碎屑巖為主，抗風化能力強。

（4）塊狀、層狀較堅硬-較軟弱砂巖為主的碎屑巖巖組呈條帶狀分布于縣境北部及特克斯達坂一帶，巖性主要為砂巖、粗砂巖和鈣質粉砂巖等，構造運動強烈，巖石多呈中等-強風化，工程地質條件一般，縣內煤礦多分布于此，易形成地面塌陷。

（5）層狀軟弱-較軟弱泥巖為主的碎屑巖巖組主要分布在縣境西北部吾爾塔米斯溝、喬拉克米斯溝、蘇阿蘇溝、巴哈勒克等溝谷的中下游地區，由軟弱的新近系組成，巖性多為棕紅色、棕黃色泥巖，抗風化能力差，是縣內黃土滑坡的高發地區。

（6）砂卵礫石單層土體出露面積小，主要分布在喬拉克鐵熱克鄉東南側，主要為砂石、礫石，磨圓度高，分選性一般。

（7）粉土、砂、礫石雙層土體分布面積較大，主要分布在河谷地帶，沿著鄉鎮呈不規則狀分布，也是縣域內地質頻發區和重災區。

1.4 ?水文地質條件

研究區地下水類型主要為第四系松散巖類孔隙水及碎屑巖類裂隙、孔隙水。第四系松散巖類孔隙水主要分布于勘察區溝谷地帶，主要接受大氣降水的滲入補給，含水層巖性為砂卵礫石層，卵礫石直徑8～20 cm，最大30 cm，地下潛水水位埋深一般小于3 m，單井涌水量100～1 000 m3/d，水量中等，水質較好。碎屑巖類孔隙裂隙水主要賦存于古近系泥巖、砂巖裂隙、孔隙中，裸露較少，以山區大氣降水和冰雪融水入滲補給為主，為HCO3·SO4-Ca·Na型水。由于地表徑流利于地表水的排泄，加之古近系泥巖透水性較差，故碎屑巖類孔隙裂隙水水量欠豐。

1.5 ?人類工程活動

研究區人類工程活動強烈，主要為放牧和修建道路。近年來，隨著人口增長和牲畜數量增大，過度放牧使草場載畜量過大，山坡土體踐踏嚴重，導致草場退化嚴重、地表植被覆蓋率降低、自然生態環境遭受破壞。在降水、地震等因素影響下，勘察區內極易誘發滑坡災害，給社會經濟和人民財產帶來嚴重損失[2]。

2 ?滑坡發育特征

如圖2所示，達坂公路（省道202）從特克斯達坂滑坡體上通過?；滤谏襟w斜坡高120 m，坡長300 m，寬約232 m，面積約6.96×104 m2，平均坡度12°，主滑方向為NE80°?；麦w主勘探線剖面圖見圖3。該滑坡無明顯滑坡后壁，滑坡中部由于切割坡體修路形成陡坎，陡坎高約3～3.5 m，坡體表層為松散粉土層，左右兩側滑坡邊界向下延伸近350 m至溝床?；陋氂械奈⒌孛蔡卣髅黠@，滑坡形成的堆積體分布于坡體中下部（道路下），能觀測到的裂縫僅在滑坡上部和中部道路上有數條，上部裂縫長約8～10 m，寬2～10 cm，中部受滑動擠壓，形成數條長5～20 m的裂縫，最大寬度10～15 cm，整個滑坡下部呈鼓丘狀地形?；虑熬壉欢逊e物覆蓋，滑動帶與剪出口在地面上不可見。根據鉆探，主滑方向滑動帶埋深0.5～8.7 m，經計算，滑坡體積為40.28×104 m3，屬中型規?；?。

3 ?致滑機理分析

致使滑坡形成的原因包括內因和外因兩個方面，二者共同作用在斜坡體上，使斜坡體抗滑力逐步削弱至喪失。內因是斜坡體自身的組構條件，主要是地質因素，包括構造、巖性、水文地質、地形地貌等因素;外因是導致斜坡體抗力削弱至失穩滑動的外在作用，主要包括地震、持續強降雨、融雪作用和人類活動等。

3.1 ?影響因素

3.1.1 ?內因

地形因素 ?地形坡度不僅影響斜坡內的應力分布，且對斜坡表面地表水徑流、斜坡體內地下水的補給與排泄、斜坡上松散物堆積厚度、植被發育等起決定性控制作用[3]，控制著斜坡的穩定性?；麦w平均坡度在12°，滑坡中部坡度大于60°，從地形角度分析，滑坡有著巨大勢能，利于滑坡的發生。

巖土性質與巖土結構 ?滑坡區內厚度不一的粉土直接覆蓋在新近系泥巖之上，構成滑坡的物質來源，是滑坡發生與發展的物質基礎。經室內巖土測試分析，區內粉土為低液限粉土，上部發育成土壤，由于土壤層透水性強，粉土層蟲孔、大空隙構造和垂直節理較發育，下伏泥巖透水性差，在長期春季融雪水和雨水作用下，上部土層的抗剪強度隨著含水量的增加迅速下降，形成易滑地層。

地下水 ?鉆孔揭示滑坡區內未見地下水出露，不能辨別地下水對滑坡的影響。

3.1.2 ?外因

降水及融雪 ?該滑坡發生于2002年5月，據氣象資料統計，5月份降雨量89 mm，4月16日至5月12日期間，降雨量達143.3 mm，且3-5月又是融雪季節，大量雪水滲入地下，土層飽水程度增高，土體抗剪強度遇到累積性破壞，可誘發滑坡。據以往調查資料統計分析，周邊黃土滑坡主要發生在降水及融雪季節。

地震 ?研究區地震動峰值加速度0.20 g，基本烈度為Ⅷ度。根據收集的資料，特克斯縣有記載的最晚一次地震發生于1970年的5.4級地震，區內潛在滑坡發生時間是2002年，地震活動對滑坡的直接影響缺少判斷依據[4-5]。

人類工程活動 ?研究區內人類工程活動主要為開山修路。由于對坡體削坡、開挖、堆方工程等，且來往車輛眾多，車輛自重長期加載在滑坡體上，破壞了坡體穩定性，易誘發滑坡發生。

3.2 ?形成機理

特克斯縣新近系和古近系砂、礫巖、泥巖上覆第四系黃土地區滑坡發育密集。中高山區滑坡主要發育在第四系風積黃土與古生界堅硬基巖組成的斜坡結構上，大多沿山區公路分布，主要是由于人為開挖邊坡誘發[6]。

特克斯縣的滑坡受黃土分布控制，主要發生在3種巖土體組合上（圖4）：第一種類型為黃土直接披覆于軟巖（泥巖）之上的斜坡結構（圖4-①），滑動帶位于土體和泥巖的接觸面上，這類滑坡在降雨及融雪條件下水分不易下滲，常在表層達到飽和，在坡面加載、降雨等長期作用下易發生滑坡;第二種類型為黃土直接覆蓋于基巖之上（圖4-②），這類滑坡一般形成的坡度較陡，多在30～40°左右，黃土覆蓋較薄，在降雨等條件下多發生高速滑動，屬推移式滑坡;第三種類型為黃土覆蓋于第四系砂礫石之上，而礫巖、泥巖等軟巖又上覆砂礫石層（圖4-③），這類滑坡在降水及融雪水下滲后，常在砂礫石層形成透水層，有些又與泉水混合，滑動帶很難確定，往往發生黃土和砂礫石層一起滑動的情形[7]。

滑坡區主勘探線剖面調查表明（圖3），滑坡體的平均坡度在12°之間，中部坡度大于60°，該滑坡存在較大的勢能，導致斜坡穩定性差?；麦w結構為上部為第四系上更新統風積層，主要為粉土，下伏新近系泥巖，粉土和泥巖構成了滑坡的軟弱結構面，泥巖面具有一定的坡度并傾向臨空面，并且臨空面的坡度大于軟結構面的坡度，此條件下容易導致斜坡失穩。巖土測試表明，滑坡區內的粉土為低液限粉土，上部發育成土壤層，加之粉土層垂直節理和大孔隙構造較為發育，透水性極強，而下伏的泥巖層透水性極差，導致粉土層的含水量增加，隨著含水量的增加，粉土層的抗剪強度下降，形成極易滑坡的地層。該滑坡體發生在2002年5月。氣象資料表明，5月份區內降雨量89 mm，在4月16日至5月12日期間，降雨量達143.3 mm，且3～5月又是融雪季節。土體的自身容重隨著降水量的增加而增加，土體抗剪強度遇到持續的累積性破壞，土體沿著軟弱結構面向下運動，發生滑坡。該滑坡的成因結構模式為圖4-①。按滑坡體受力運動形式，滑坡可分為牽引式和推移式滑坡。其中，牽引式滑坡變形特征一般為土體向臨空方向的剪切蠕動，坡體上產生自地表向深部的拉裂，進一步明顯變形產生貫通良好的拉裂縫，然后剪切進一步貫通，地表裂縫增多，伴有局部崩滑、掉塊產生，最終滑動面產生坍塌;推移式滑坡的變形特征一般表現為土體向臨空方向迅速剪切滑動，剪切面由已有軟弱結構面控制，坡體變形是由深部潛在剪切面逐步向地表發展，滑坡體后緣與剪切口位于地形變化轉折部位。根據現場對特克斯達坂滑坡特征的分析，該滑坡屬于推移式滑坡。

4 ?特克斯達坂東側滑坡穩定性計算

采用瑞典圓弧滑動法分析、計算特克斯達坂東側斜坡在天然自重、自重+暴雨和自重+暴雨+地震3種工況下的穩定性。分析結果表明，該斜坡天然狀態下基本穩定，暴雨或持續降雨條件下不穩定，暴雨和地震雙重作用下不穩定。影響滑坡穩定的有利滑坡的地形條件、不利于穩定的巖土體性質及結構、地下水等內部因素，還有降水、融雪入滲、地震、地表水和人類工程活動等外在因素，誘發滑坡的主要控制因素為降水、融雪入滲和人類工程活動。

人類活動對斜坡穩定性影響表現為牛羊踩踏植被改變或破壞斜坡形態、斜坡表層土體疏松、雨水入滲條件改變、人工削坡等，結合現場勘察，建立上部為黃土+泥巖的滑坡結構模式邊坡簡化模型（圖5），在FLAC軟件模擬計算中通過降低土體抗剪強度指標粘聚力、內摩擦角的形式計算，不考慮地下水的作用，輸入表1中的力學參數，計算天然狀態下該邊坡穩定性系數為1.18（圖6）;圖7是考慮過度放牧、人類工程活動改變斜坡形態、雨水入滲條件的穩定系數0.99，可看出過度放牧、人類工程活動使坡體穩定性系數降低。圖8顯示計算時長0.2 s后坡體后緣拉張破壞、坡腳受剪破壞區逐漸增大。據潛在滑坡現今活動特征，綜合分析各種影響因素，參考斜坡穩定性計算結果，可以認為：目前滑坡處于較穩定狀態，今后如果發生強烈地震、強降雨或有較大規模擾動坡腳的人類工程活動，發生較大規?；碌目赡苄约眲≡龃?。

5 ?不穩定斜坡防治措施

邊坡體在被厚層巖石破碎帶、斷層破碎帶穿過時，大部分邊坡體的下滑力較大，需要采用重型支護結構進行防護，如采用錨索、抗滑樁、錨索抗滑樁、抗滑樁板樁墻、錨索抗滑樁板樁墻等[8]。一般采用抗滑樁或錨索抗滑樁;抗滑樁板樁墻或錨索抗滑樁板樁墻等結構進行邊坡防護的費用較錨索為高。當采用錨索進行防護時，由于錨索設置的間距一般較大，坡面巖土體又比較破碎，單獨采用錨索無法保證錨索間邊坡體淺層的滑動或崩塌，因此，需要錨索和另外一種支護結構相結合，形成復合支護結構。在已有復合支護結構類型中，錨索墩（板）為“錨索+墩（或板）”這一復合支護結構由于其底面積有限，不可能形成對錨索間破碎巖體的有效防護;錨索地梁為“錨索+ 鋼筋混凝土梁”這一復合支護結構只是形成一個個毫無關聯的條帶狀約束，地梁的約束范圍也是有限的;錨索間破碎巖土體的崩塌、滑動問題不可能得到有效解決;錨索格構梁為“錨索+ 十字交叉鋼筋混凝土梁”由于其為十字交叉結構，大大約束了坡面破碎巖土體的變形，但框格中心部分的破碎巖體還會在四周錨索及格構梁的強力約束下繼續垮落、崩塌，且解決不了巖石的繼續風化、剝落等問題;錨索網為“鋼帶+ 錨索+ 錨桿+ 鋼筋網”四者形成的復合支護結構，主要用于煤炭采掘巷道的支護，其大大限制了錨索間表面破碎巖土體的變形，防止了表層破碎巖土體的滑動、崩塌與墜落，但由于破碎巖土體表層沒有封閉，此種復合支護結構解決不了永久邊坡坡面巖土體的風化及剝落問題。

本文提出利用“內外鋼絲網+橫縱混凝土梁+混凝土蓋和防護柱（外壁帶鋼筋倒刺）”復合防護體系（圖9），包縱向混凝土梁、橫向混凝土梁、外鋼絲網、內鋼絲網、緊固混凝土蓋和防護柱，內鋼絲網的橫向上設置有橫向混凝土梁，內鋼絲網的縱向上設置有縱向混凝土梁，縱向混凝土梁和橫向混凝土梁交錯處設置有防護柱，防護柱內部設置有緊固鋼筋，防護柱內設置有混凝土層，防護柱頂端設置有緊固混凝土蓋，緊固鋼筋的頂端與緊固混凝土蓋澆筑固定在一起，縱向混凝土梁和橫向混凝土梁的上表面設置有外鋼絲網，外鋼絲網通過緊固混凝土蓋與縱向混凝土梁和橫向混凝土梁貼合固定在一起。注意，防護柱外壁上設置有鋼筋倒刺。外鋼絲網和內鋼絲網之間填有黃土。

這套綜合防護結構簡單，操作方便，通過縱向混凝土梁、橫向混凝土梁將內鋼絲網緊緊貼附在邊坡上，與邊坡成為一體，通過縱向混凝土梁和橫向混凝土梁交錯處設置有防護柱為主要受力構件，以鋼絲網、混凝土等為輔助受力構件共同組成復合防護結構，提高了錨索對破碎巖體的整體支護能力，在實際應用中效果良好，防止了破碎巖土體的進一步風化及剝落，外鋼絲網通過緊固混凝土蓋與縱向混凝土梁和橫向混凝土梁貼合固定在一起，設置雙層鋼絲網進行雙層防護作用;外鋼絲網和內鋼絲網之間填有黃土可以種植草坪起到加固作用。后期跟蹤調查抗滑樁防治初期效果明顯，樁身入土大于1/3樁長;在靠近公路一側采用板樁墻防護，在較陡的層狀泥巖為主的碎屑巖斜坡中，適宜采用上述復合防護體系+黃土中植草加固措施。

6 ?結論

（1）特克斯達阪滑坡為推移式滑坡。

（2）地形、巖土性質與強度、降水及融雪為滑坡的發生提供了極為有利的條件，在災害防治及預警中必須考慮。

（3）采用瑞典圓弧滑動法、FLAC軟件建模分析、計算特克斯達坂東側斜坡在自重、自重+暴雨和自重+暴雨+地震3種工況下的穩定性，特克斯達坂東側滑坡天然狀態下基本穩定，暴雨或持續降雨條件下不穩定，暴雨和地震雙重作用下不穩定;過度放牧、人類工程活動條件下坡體穩定性系數降低，坡體后緣受拉破壞、坡腳受剪破壞區逐漸增大。

（4）對特克斯達坂東側滑坡適宜抗滑樁、板樁墻防治，在較陡的層狀泥巖為主的碎屑巖斜坡中，采用“內外鋼絲網+橫縱混凝土梁+混凝土蓋和防護柱（外壁帶鋼筋倒刺）+黃土中植草”加固措施，效果較好。

參考文獻

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[7] ? ?劉威，廖靈芝.新疆新源縣阿拉善村滑坡地質災害特征分析[J].地下水，2018，40（2）：125-126+162.

[8] ? ?田憲好，安飛，兆軼林.新疆鞏留縣沙尕村地質災害特征與防治[J].西部探礦工程，2010，22（8）：100-102.

Abstract： Topography， geotechnical properties and geotechnical structure， precipitation and snowmelt provide extremely beneficial to conditions for the occurrence of landslides. This paper analyzes the development characteristics of the landslide and the mechanism of pregnancy disaster through field investigation and literature investigation. Its stability is presumed to be a landslide; it reveals the loess and mudstone structure， loess and bedrock （limestone） structure， loess and sand gravel and soft rock （mudstone） rock and soil structure in Turks County. The landslide type causes the sliding mechanism; Adopting "inside and outside steel wire mesh + transverse longitudinal concrete beam + concrete cover and guard column （outer wall with steel bars barbed） + planting grass in loess" reinforce.

Key words： Landslide hazard;Developmental characteristics;Genetic mechanism;Stability; Protection measures