关中地区黄土台塬地区滑坡成因分析

关中地区黄土台塬地区滑坡成因分析

泾阳县是关中地区的一个倾斜山坡，存在严重的地裂缝发育，尤其是南部黄土台广场的斜坡。地形高差大，坡度陡斜，直接以陡坡的形式与泾河漫滩相连。此外，泾河继续侵蚀，人类工程密集地区经常发生崩塌。这类滑坡主要发生在太平、蒋刘、高庄三乡镇21个行政村，对当地人民的生命财产造成了较大威胁。1滑动发育特征1.1滑坡、外典型案例滑坡形态典型，大多保持了较明显的圈椅状，陡崖后壁，台阶以及垄状前缘等特殊的微地貌景观，已滑过的多呈微凹状态。滑坡多发生于农田灌溉及雨后，尤其是大旱之年强灌溉后，多产生滑动或蠕动，易成灾，对当地人畜、公路、建筑等造成损失或威胁（表1）。南塬地带自70年代中后期至今先后发生滑坡、崩塌28次，滑动土方532×104m3，毁坏耕地113.33ha，造成29人死亡，27人重伤的严重后果。如1984年12月2日零时40分蒋刘大滑坡，发生前后缘即现明显裂缝，且突然加宽，有关部门也已预测到，但因组织不力未设立警戒线，村民思想麻痹，终至造成20人死亡，20人重伤的严重后果。近年来，由于当地政府高度重视，部分居民搬迁，再未出现大的人员伤亡事故。2002年1月6日蒋刘乡付家村组监测人员在付家—修石渡一线发现塬边后缘裂缝、即上报县主管部门。县地滑办实地调查后，加强了监测力度，重点的不间断进行监测，同时采取措施，在塬上塬下设警界线。1月24日18时该滑坡滑动，长度260m，宽360m，坡高68m，滑动土方量110×104m3，毁坏耕地亩，生产路一条。由于监测及时，组织得力，未造成人员伤亡。1.2滑坡的基本情况(1)成带状分布：泾阳南塬滑坡崩塌带，西起太平镇临泾村，东至高庄镇聂冯村，全长27.1km。塬面高程为450～580m，地面坡度4‰～9‰，塬边以陡坡形式与泾河漫滩相接，塬边高差30～90m，受特殊的地形地貌条件控制，并孕育着滑坡崩塌，沿塬边呈带状分布。(2)滑动速度快：南塬滑坡由于斜坡高差较大，坡度较陡，前缘无障碍，一旦整体滑动速度很快。如1984年蒋刘滑坡滑动时间仅有10s，滑体体积约120×104m3，毁坏耕地13.33ha，死亡20人，重伤20人，滑体向前滑移近100m。在老滑坡区内多系黄土滑坡的复活及原地后壁多次再滑，从其现存的地貌牲可以清楚地判断出过去曾有滑坡发生，主要特征为圈卷状地形明显，滑坡平台或堆积体清晰可见，滑坡后壁依然高达30～50m。如蒋刘滑坡在短短的7～8年中，在原地就滑了三次。在这些地段中古土壤层特别发育，由于这种典型的黄土地层结构，在河流深切和人为灌溉因素的作用下，为滑坡的复活创造了有利条件。(3)季节性强：与降雨及农田灌溉有明显的相关性。调查结果表明全区80%的滑坡都发生在农田灌溉及秋雨或连阴雨时节，还有一部分滞后一段时间。这正如当地群众所言“大雨大滑，小雨小滑，无雨不滑，但有时也滑”。2滑动和坍塌的形成2.1塬面高差大、坡度大、稳定性差近现代以来，由于泾河隐伏断裂的影响，其南部隆起并沉积了第四系黄土，形成了黄土台塬地貌，其塬边高差为30～90m，同时泾河不断向南侵蚀塬边坡角，塬边以陡坡形式直接与泾河漫滩相接，使斜坡带临空面较大，坡体易失稳、变形，为滑、崩提供了有利条件。在不同地段，由于斜坡顶底高差，坡度有所差异，其破坏形式亦有所差异，总体而言，塬东端即高庄镇一线，塬面高差相对较小，其破坏形式是小型浅层滑坡为主，在塬面某些缓坡及冲沟地带，由于人类工程活动频繁，村民依山势挖窑而居，破坏了土体的稳定性，易发生崩塌（图1）；而在中部地区，即蒋刘一线至太平寨头村附近，由于塬面高差大，坡度大，多以大中型滑坡为其破坏形式，西端张村湾—陈员一线，由于塬边坡度陡，土体稍密实，沿塬边节理发育多以崩塌为破坏形式。区内沿塬边地带，是本区滑崩灾害的高发地带，陡峭的地形，使斜坡带临空面加大，坡体易失稳变形。由此说明地形地貌是区内崩、滑灾害发育的决定性因素。2.2平均硬度和抗剪强度构成黄土台塬的地层主要为中上更新积风积黄土，以粉质粘土为主，具湿陷性，其垂直节理发育，夹5～7层古土壤层，所夹古土壤为棕红色，团粒结构明显，干燥状态下其硬度较高，抗剪强度大，遇水后迅速软化泥化，其抗剪强度大大降低，多形成天然的软弱滑动面。黄土状粉质粘土和古土壤层相间排列，黄土层本身较松散，垂直节理发育，渗透性强而夹层古土壤相对隔水或弱透水，上部降水垂直渗入沿古土壤层润滑，使其饱水度增加，迅速软化泥化，大大降低了接触面的抗剪性和粘聚力，加速了斜坡的破坏而产生滑动变形。2.3地形地貌是滑坡发育的基本条件区内新构造运动强烈，它通过继承性发展来改造控制区内地貌形态。据省地震局黄家地震台观测，其北部山区近多年呈缓慢上升趋势，年升幅约1.2mm/a，这种新构造运动引起升降运动，控制着地形地貌，而地形地貌又是滑坡发育的基本条件。3影响因素：滑动和崩溃3.1地下水平斜断坡形成机理如前所述，区内降水年内分配不匀，每年7～9月份多以暴雨和连阴雨为主，最大日降水量达91.5mm。大量统计资料表明，降雨频次高的年份地质灾害发生频率明显高于正常年份，夏秋多雨季节地质灾害高发。区内农田灌溉使地表水大量进入斜坡，致使潜水面升高，从而增大了静、动水压力，对斜坡起到浮托作用，降低了土体的抗剪（滑）强度；另一方面由于水位的升高在斜坡处又形成较大的水力坡度，增加水对斜坡的侧压，从而使斜坡失稳。因此，在水位变化时极易发生滑坡。大量的地下水在短期内灌涌斜坡，进入土体颗粒孔隙之中，不仅加大了单位岩土体积的重量，而且也加大了孔隙水压力，破坏了斜坡土体强度，增大了剪切下滑力。处于泾河岸边的斜坡，经常遭受河水的侧蚀作用，使斜坡减少或失去支撑力，而发生滑坡、崩塌。斜坡处于上部灌溉及下部泾河侧蚀部位。将会富集多种不同来源的地下水，这时会发生一系列的扩溶膨胀、潜蚀、淋溶等物理化学作用，改变原有土体的颗粒结构和化学成份，降低粒间粘结力，增加润滑力，促使不同结构软化变弱，减小了滑动面（带）的抗剪强度而发生滑坡。3.2住宅建造的位置人类工程活动对地质灾害的影响，主要表现在随意开垦山坡开挖边坡，造成环境恶化，滑坡崩塌频发。由于境内人口密度大耕地较少居住环境有限，人们往往就地取材，开挖坡体或坡脚，挖窑而居，建设住宅，有的为了方便，选择沟道出口处宽缓场地建房，形成居住分散，灾害遍布的局面，特别是住宅选址的位置是关系到灾害轻重的关键因素，如坡体坡脚多受滑坡崩塌威胁。开挖边坡修建公路等工程建筑活动，也是导致本区灾害频发的影响因素之一，如在南塬斜坡地带修建公路，大量开挖坡体和坡脚，形成人工边坡危土体，又不进行护坡处理，加之爆破等手段的使用，破坏了坡体的稳定性，常常导致滑坡崩塌灾害的发生。4典型滑动分析4.1大型黄土滑坡滑坡体位于泾河南岸黄土台塬塬边，塬上为果园，塬下为正建的西北航空公司污水处理厂，塬面高差81m（图2）。斜坡呈凸形，坡度73°，植被稀少，仅有少量杂草，坡体岩性为黄土状粉质粘土，下部有近1.2m厚古土壤层。滑体长260m，宽360m，厚43m，体积>110×104m3。属中型黄土滑坡（图3）。2001年3月坡体后缘因灌溉引起裂缝，走向近东西，锯齿状延伸，宽10～60cm，长度110m，调查时仍可见其明显迹象。据果园主人介绍，暴雨后裂缝即显现，可见该滑体活动强烈。变形原因为大水漫灌，塬顶底高差大，水流渗入土体，使其饱和度增加，土体承载力下降；坡脚地处泾河漫滩，又存在软弱的古土壤层，遭受水流浸润、软化、泥化造成坡脚失稳。根据以上分析判断认为，该滑坡稳定性差，目前处于强烈蠕变阶段，有滑动可能。因此，应停止西航污水厂的建设项目，建议能搬迁的尽可能搬迁，另选新址，并做好安全性评价。塬边严禁灌溉，并搞好排水工作，加强监测，防止发生灾害。4.2小型黄土边坡水岸坡体崩塌位于泾河南岸黄土台塬塬边，县乡公路南侧，斜坡下部坡度较陡呈陡坎状（图4），中上部坡度稍缓为50°左右。坡体岩性为中上更新统黄土状粉质粘土，垂直节理发育，含有少量姜结石。坡体上杂草丛生，坡下有取土痕迹，坡角开挖严重。坡体长60m，宽300m，厚5m，体积9×104m3。前后缘海拔分别为396m和436m，坡向25°，属小型黄土滑坡（图5）。斜坡体后缘已出现裂缝，目前发现有三条裂缝，相距2～3m，走向300°，宽度0.5～5cm，裂缝近乎直立，且呈台阶状下错，断续延展长度近60m。坡下高庄村一户村民所居住的窑洞已产生下错，窑顶裂缝近300°，于坡体裂缝走向一致，该坡体活动强烈，变形原因为开挖坡角取土，形成高陡坎，使斜坡临空面加大，支撑力下降，降雨及塬上土地浇溉又使塬边水力坡度加大，坡面土体饱水承载力下降，遇大暴雨或连阴雨则可能致坡体失稳，形成崩塌或崩滑。根据以上分析判断认为，该坡体稳定性差，目前处于强烈蠕变阶段，有崩塌可能。因此应禁止开挖坡角取土，以保持其稳定性；在危险区应设立警示牌，以提醒坡下小路行人重视，防患于未然，并加强监测工作。5降低滑坡灾害损失的措施泾阳县南塬滑坡崩塌多发生于70年代中后期，滑坡主要沿泾河南岸