（地质工程专业论文）延安凤凰山滑坡灾害风险性研究.pdf

摘要 本文针对近年来滑坡灾害危险性评价这一热点问题，参考相关研究的最新成果，对 延安凤凰山东北麓电影院至棉土沟滑坡群的稳定性和危险性等进行了现状以及预测评 估，并以评估结果为基础，对评价区的主要承灾体进行了易损性评价。本文是滑坡灾害 评价模型建立的一种探讨性研究，也为当地政府制定灾害治理决策提供了必要的参考， 具有一定的实践意义。 通过详细的现场勘察以及大量的调查分析，查明评估区内共有滑坡7 处，崩塌5 处，危险坡体1 处，并对滑坡以及危险坡体进行了稳定性定量评价。同时，采用定性和 半定量的方法对评价区的主要地质灾害进行了现状评估、预测评估和综合评估。在此基 础上依据危险性等级划分标准，将评估区划分为3 个评价单元，同时对各单元的滑坡灾 害进行了危险性分析评价，为滑坡风险性评价奠定了基础。 针对滑坡灾害危险性评价的重点内容一易损性评价，本文合理地选取人员和房 屋财产为主要承灾体指标，然后进行了详细的调查统计和资产核算；同时，参考了具有 长江三峡库区滑坡防治工程技术规定中的标准，尝试建立可接受风险水平，打破传统的 归一化处理手段，将人员和房屋财产两项指标分开进行对比。一方面避免了归一化过程 中各项评价因子的权重的赋值问题，另一方面强调了人员生命价值在灾害风险性评价中 的地位。此方法可操作性强，简便易行，可以有效地解决易损性评价方法的复杂性，为 滑坡灾害危险性评价提供了一种新的思路。 关键词：风凰山滑坡，风险性评价，危险性，易损性，可接受风险水平，评价因子 a b s t r a c t i nv i e wo ft h eh o ti s s u eo fr i s ka s s e s s m e n to nl a n d s l i d ed i s a s t e ri nr e s e n ty e a r sa n d b a s e do nr e l a t e dl a t e s ta c h i e v e m e n t s ，t h i sp a p e rm a d et h ea c t u a l i t ya n df o r e c a s t e v a l u a t i o no nt h es t a b i l i t ya n dr i s ko fl a n d s l i d eg r o u pf r o mc i n e m at om i a n t ud i t c h u n d e rt h en o r t h e a s tf o o to ff e n g h u a n gm o u n t a i ni ny a n a nc i t y b a s e do nt h ee v a l u a t i o n r e s u l t s ，v u l n e r a b i l i t yo ft h em a i nd i s a s t e ro b j e c t sw a s e v a l u a t e d i tw a sa ne x p l o r a t o r y r e s e a r c ho nt h ee s t a b l i s h m e n to fl a n d s l i d ed i s a s t e re v a l u a t i o nm o d e la n do f f e r e d e s s e n t i a lr e f e r e n c ef o rt h el o c a lg o v e r n m e n tt om a k ed e c i s i o no nd i s a s t e rc o n t r 0 1 s oi t l h a sac e r t a i np r a c t i c a ls i g n i f i c a n c e t h r o u g hd e t a i l e ds i t ei n v e s t i g a t i o na n d a l a r g en u m b e ro fi n v e s t i g a t i o na n da n a l y s i s , i t sf o u n do u tt h a tt h e r ew e r e7l a n d s l i d e s ，5c o l l a p s e sa n d1d a n g e r o u ss l o p e t h e q u a n t i t a t i v ee v a l u a t i o no fs t a b i l i t yw a sm a d et ot h el a n d s l i d ea n d t h ed a n g e r o u ss l o p e a c t u a l i t ye v a l u a t i o n ，f o r e c a s te v a l u a t i o na n dc o m p r e h e n s i v ee v a l u a t i o nw e r em a d et o t h em a i n g e o l o g i c a l d i s a s t e r si nt h ee v a l u a t i o nr e g i o nw i t hq u a l i t a t i v e ；- a n d s e m i q u a n t i t a t i v em e t h o d b a s e do nt h er i s kc l a s s i f i c a t i o ns t a n d a r d s ，t h ee v a l u a t i o n r e g i o nw a sd i v i d e di n t ot h r e ee v a l u a t i o np a r t s s t u d i e so nl o c a t i o n ，a r e a ，s t a b i l i t ys t a t u s a n df o r e c a s tr e s u l to fe a c hp a r tw e r ec a r r i e do u ta n dt h e yl a i daf o u n d a t i o nf o rt h er i s k a s s e s s m e n t i nv i e wo ft h ev u l n e r a b i l i t ye v a l u a t i o nw h i c hi st h ek e yc o n t e n to fl a n d s l i d e d i s a s t e rr i s ka s s e s s m e n t , t h i sp a p e rc h o s ep e r s o n n e la n dh o u s ep r o p e r t ya st h em a j o r h a z a r d - b e a r i n gb o d ya n d t h e nm a d ed e t a i l e di n v e s t i g a t i o ns t a t i s t i ca n da s s e ta c c o u n t i n g w i t hr e f e r e n c et ot h es t a n d a r d si nt h ec o d eo ft h ey a n g t z et h r e eg o r g e sr e s e r v o i r l a n d s l i d ec o n t r o le n g i n e e r i n gt e c h n o l o g y , t h i sp a p e rc o m p a r e dt h ep e r s o n n e la n dt h e h o u s ep r o p e r t yr e s p e c t i v e l yw h i c hb r o k et h et r a d i t i o n a ln o r m a l i z a t i o np r o c e s s i n g m e t h o d i tc o u l da c c e p tt h ec h o i c eo fr i s kl e v e l o nt h eo n eh a n d ，i ta v o i d e dt h ew e i g h t v a l u a t i o np r o b l e mo fe a c he v a l u a t i o nf a c t o ri nt h ep r o c e s so fn o r m a l i z a t i o n ，o na n o t h e r h a n d ，i te m p h a s i z e dt h ep o s i t i o no fp e r s o n n e ll i f ev a l u ei nt h ed i s a s t e rr i s ka s s e s s m e n t t h i sm e t h o dh a sag o o do p e r a b i l i t ya n di ss i m p l ea n dc o n v e n i e n t i tc o u l ds o l v et h e c o m p l e x i t yo fv u l n e r a b i l i t ye v a l u a t i o nm e t h o de f f e c t i v e l ya n dp r o v i d ean e wt r a i no f t h o u g h t f o rt h er i s ka s s e s s m e n to fl a n d s l i d ed i s a s t e r k e yw o r d s ：f i e n g h u a n g s h a n sl a n d s l i d e s ，r i s ka s s e s s m e n t , r i s k , v u l n e r a b i l i t y , a c c e p t a b l er i s kl e v e l ，a s s e s s m e n tf a c t o r i 论文独创性声明 本人声明：本人所呈交的学位论文是在导师的指导下，独立进行 研究i - 秆t - 所取得的成果。除论文中已经注明引用的内容外，对论文的 研究做f 重要贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。本论 文中不包含任何未加明确注明的其他个人或集体已经公开发表的成 甲 木0 本声明的法律责任由本人承担。 论文作者签名： 乏伊嘶 沙口吕年月乡日 论文知识产权权属声明 本人在导师指导下所完成的论文及相关的职务作品，知识产权归 属学校。学校享有以任何方式发表、复制、公开阅览、借阅以及申请 专利等权利。本人离校后发表或使用学位论文或与该论文直接相关的 学术论文或成果时，署名单位仍然为长安大学。 ( 保密的论文在解密后应遵守此规定) 论文作者签名： 导师签名： 钞d 罗年 沙吁年 乡月多日 毛只r 日 长安大学硕士学位论文 1 1 问题的提出 第一章绪论 国内外对灾害的研究历史非常久远，但灾害风险评估作为灾害研究领域中一 门新的边缘学科，是在近几十年随着灾害损失的日益严重和相关理论技术的发展 而兴起的。目前尚没有形成完整的理论与方法。 二十世纪6 0 年代以前的自然灾害研究主要限于灾害机理及预测研究，重点 调查分析灾害形成条件与活动过程，也就是说是从技术层面上对灾害体本身的研 究较多。二十世纪7 0 年代以后，随着自然灾害损失的急剧增加，一些发达国家在 开始深入研究灾害机理的同时，开始了基于社会层面的灾害系统问题的研究一一 灾害评估工作。 联合国国际减灾十年( i d n d r ) 委员会在1 9 9 1 年提出把灾害评估作为i d n d r 要具体实现的三项目标中的第一项，说明已经认识到了开展灾害评估工作的重要 意义f l 】。国际范围内如此重视灾害评估工作，是由于这项工作不仅是深入认识灾情 状况的基础，而且是制定防治对策、规划防治区域、实施防治措施以及优选防灾 项目，进行项目管理的基础，是灾害研究工作从单纯的技术研究到综合治理的重 要发展。 我国也在二十世纪8 0 年代以后，随着灾害对社会经济影响的日益严重和国 际灾害研究的迅速发展，灾害评估工作开始兴起。在一些领域内进行的灾害评估， 已经在减灾、防灾中发挥了重要作用。不但为国家经济规划和工程建设提供了重 要依据，而且直接指导了减灾工作。但是，除了地震以外的地质灾害迄今还没有 简单科学实用的评估方法、对有关灾情的认识和对地质灾害可能造成的损失基本 上采用经验比拟或简单统计方法进行估算。因此影响了有关管理部门的科学决策 和加强地质灾害的监测与有效防灾工作。所以，进行地质灾害风险评估研究既具 有理论意义，也具有重要的经济实用价值。 近几年随着西部大开发战略的深入，人类经济活动的加剧，地质灾害的发生 已经严重影响和制约了经济的发展，并且对人民生命和财产带来了严重的危害。 为此国家和地方都投入了大量的资金和技术力量用于对地质灾害的治理。其中滑 第一章绪论 坡灾害又是西北黄土地区比较严重的一类地质灾害。尤其延安是中国革命的 圣地，也是陕北政治、经济和文化的中心。由于该市地处黄土高原，为典型的山 间河谷型城市，三山( 清凉山、宝塔山和凤凰山) 夹两川( 延河川和南川) 的地 形决定了城市可利用土地资源的紧缺，城市建设必将向河谷和斜坡地带发展。特 殊的地形、地貌条件、脆弱的地质环境和人类工程建设活动的加剧，导致了大量 斜坡失稳。给城市建设、文物保护、交通等构成了严重的威胁，成为延安城市建 设发展急需解决的问题。同时对延安市地质灾害的研究也在城市地质灾害、黄土 滑坡灾害风险评估、城市防灾减灾规划治理等多个研究领域内具有很好的代表性。 1 2 研究现状和趋势 1 2 1 国内外研究现状 地质灾害风险性评价最初主要侧重灾害自然属性的研究，以认识自然灾害时 空分布规律和形成机理和危险性为研究重点，我们称之为“灾变 研究；之后逐步认 识到灾害社会属性的重要性，以评估灾害对人类社会各种承灾体的易损性和危害性 作为研究的重点，我们称之为“灾度 研究。二十世纪8 0 年代以来，特别是近些年 一些人开始从不同的侧面研究自然灾害损失的不确定性问题，包括未来灾害发生的 可能性和可能达到的危险程度及可能造成的破坏损失程度等，这即为“灾害风险 研究。 目前对灾害风险的定义和解释不尽相同。大部分的权威性辞典的定义为“面 临的伤亡和损失的可能性”；“人们在生产劳动和日常生活中，因自然灾害和意外 事故侵袭导致的人身伤亡、财产破坏与利润损失? j p o1 9 8 4 年，联合国教科文组织 u n e s c o 将其定义为：由于某特定的自然灾害对经济、社会、人口所可能导致的 损失【引。基于自然灾害风险的普遍意义和地质灾害减灾需要，将地质灾害风险定义 为：地质灾害活动及其对人类造成破坏损失的可能性。它所反映的是发生地质灾 害的可能机会与破坏损失程度。 在国外，专门性的地质灾害风险评价研究得到了长足发展。例如1 9 9 6 年 j e f f e r i e s 等提出了用b a y e s i a n 方法进行风险概率的评估。c r o s s 于1 9 9 8 年采用滑 坡敏感性指数l s i ( l a n d s l i d es u s c e p t i b i l i t yi n d e x ) 作为定量化指标进行滑坡灾害危 2 长安人学硕上学位论文 险性区划，并在英国进行了实践。m a r i o 和e l l e n l 9 9 4 年在分析c o l o m b i a 的m e d c i l i n 地区滑坡、泥石流等斜坡不稳定性引起的区域地质灾害敏感性和土地及生命易损 性的基础上，利用g i s 技术将两者合成了风险评价分区图。r a n b a l a g a n 和b h a w a n i s i n g h ( 1 9 9 6 ) 在r a n b a l a g a n 前期关于山区滑坡灾害评估和区划制图研究的基础 上，提出了风险评价制图的新方法一一风险评价矩阵( r a m ) 【3 l 。r a g o z i n 等于 2 0 0 0 年提出了应用于滑坡灾害风险评价的危险性指标和易损性指标以及相应的表 达式。a r a g o z i n 从理论上研究了滑坡灾害风险性评价中的危险性、易损性和风险 性，提出了考虑评估目标有效期限在内的单个滑坡灾害危险性指标，并用其主要 控制因素的概率乘积表示；对于区域性滑坡灾害评估，提出用给定地区的面积、 滑坡发生面积、滑坡数量和时间之间的关系建立定量模型。 国内近年来，在国家支持下，有关部门也开始了崩塌、滑坡、泥石流、地面 沉陷等重大地质灾害的专门勘查工作。并对危害严重，特别是对直接危及大中城 市，县级以上城镇的灾害体组织实施防治工程。在实施灾害勘查、防治项目的同 时，有关部门和专家也开始注重地质灾害评估方面的工作。例如，有国家计委国 土司和地质矿产部地质环境司共同组织的全国地质灾害现状调查，对全国地质灾 害损失程度和分布情况进行了估算评价。张业成、张梁等在对全国近4 0 年地质 灾害灾情分析的基础上，运用a h p 法分析评价了中国地质灾害的危害程度，进行 了全国范围内的危险性区划；胡瑞林等将计算机技术应用于地质灾害评价，初步 提出了地质灾害评价的计算机模型预测系统与应用方法；罗元华、张梁、孟荣等 在借鉴国外和国内其他领域研究成果的基础上，根据环境经济理论，对地质灾害 评估与经济损失分析的理论基础进行了探讨等等。向缉熙【5 】等以灾害经济学为指 导，系统研究了以地面变形等灾害为主要对象并侧重人为地质灾害的风险预测和 评估，创建了“地质灾害经济评价系统”。所有这些都为地质灾害的防治提供了依 据，也为理论上和实践上的灾害风险评估提供了宝贵的经验。 在进行专业灾害评估研究和实践的同时，不少专家对自然灾害风险评估理论 和方法进行了日益深入的探讨和总结。例如：于光远提出了灾害经济学是守业经 济学；马宗晋提出了用“灾度 表示自然灾害破坏损失规律的意见；高庆华提出 了建立自然灾害评估系统的总体构想；张梁、张业成【5 j 等根据环境经济学理论，初 步论证了地质灾害的属性特征和风险评估的经济分析方法；黄崇福【6 l 等提出了自然 灾害风险评价的模型体系。虽然目前还没有建立形成系统完善的理论和方法，但 3 第一章绪论 是已有的工作为今后的深入研究奠定了重要的基础。 1 2 2 灾害风险评估的趋势 当前，地质灾害风险研究作为自然灾害研究的一个重要组成部分，其研究应该跟 上时代经济和社会发展的需要。面对日益严重的灾害威胁和严重损失，更要在深度和广 度上开展地质灾害风险评价的相关研究工作。从目前看其发展趋势是： ( 1 ) 单学科研究走向多学科联合发展 ( 2 ) 从定性分析走向定性分析和定量评价相结合 ( 3 ) 从单要素分析走向综合要素分析 ( 4 ) 从单一手段走向多种技术和网络化发展 ( 5 ) 逐步建立规范统一的评价方法和评价目标 ( 6 ) 细化不同评价体系中的风险评价标准 ( 7 ) 从减灾向以防为主，防治结合的灾害管理发展 1 2 3 灾害风险评估存在的问题 问题。 虽然目前滑坡风险评价的相关研究越来越多，越来越深入，但是仍然存在着很多 ( 1 ) 评价目标不够明确，不便于相互比较和参考。 ( 2 ) 评价方法不统一，无论是危险性评价还是易损性评价模型，其理论方法还需 不断完善和发展。 ( 3 ) 指标体系不够完整，各指标的选取主观性较大，量化不一致。 ( 4 ) 没有规范可接受的风险水平，使评价结果难以成为有力的决策依据。 1 3 论文的研究工作和技术路线 本文在凤凰山东北麓滑坡风险性评价研究中，通过野外调查、室内试验以及数值 分析相结合的方法，研究了评价区滑坡灾害的稳定性，采用定性和半定量的方法对滑坡 灾害的危险性和易损性进行了评价。主要内容有以下几个方面： ( 1 ) 采用钻孔、电法勘探、探井、探槽以及平硐等技术手段，获得了斜坡物质组 成和岩土物理力学性质等资料，并且调查收集了有关气象、水文等方面的资料，查明了 4 长安人学硕一j ：学位论文 该区工程地质环境条件和滑坡的分布规律及其基本特征。 ( 2 ) 通过在滑带上直接取样经多组实验确定的统计结果，采用目i i 土坡稳定性评 价中常用的毕肖普法和剩余推力法进行了滑坡稳定性的分析计算；采用能自动搜索最危 险滑面的极限平衡法和有限元数值模拟分析法分析危险坡体的稳定性。 ( 3 ) 分别对各种灾害体的大小、位置、灾害发育特征以及与承灾体的相互关系做 出现状评估并进行了预测。在以上工作的基础上按照评估原则，参照危险性等级分级表， 采用定性分析结合半定量的方法，对灾害危险性综合评估并分区，绘制灾害危险性分区 图。 ( 4 ) 在危险性综合评估分区的基础上，合理地选取人口和房屋财产两项因子为主 要承灾体指标，参考长江三峡库区滑坡防治工程技术规定中的标准，做为可接受风险水 平，对凤凰山滑坡进行了易损性评价。 本文研究的技术路线框图如图1 1 。 5 第一章绪论 图1 1 研究技术路线框图 6 长安大学硬士学位论文 2 1 自然地理概况 第二章区域工程地质环境 延安是陕北政治、经济和文化中心，具有悠久的历史、灿烂的文化和丰富的自然 资源。凤凰山滑坡群地处延安市中心，延河与南川河的交口处，地貌上属于黄土梁区， 地理位置十分重要。研究区交通便利，g 2 1 0 国道、黄延高速公路和延榆铁路均穿过本 区( 图2 - 1 ) 。 一 ， 一一 211 气象 、 南 矗 图2 1 交通位置围 延安地处内陆，地势较高，气候干燥，冷热不均，温度变化幅度较大，属大陆半 干旱季风气候。 据多年气象资料统计，延安市平均气温9 3 ，极端最高气温达3 9 7 ，极端最低 气温为2 54 。 受东南季风影响较弱，因此，年降水量偏小，多年平均降水量为5 5 5 8 m m ，最大降 水量8 7 2 1 r a m ，最小降水量3 3 0 r a m 。降水量的年际变化比较明显，枯水年与丰水年相 间出现，一年内的降水量分配极不均匀，7 、8 、9 为集中降雨天气，可占全年总降水量 的6 0 - 8 0 ，夏季以雷阵雨为主，降水短暂集中，1 小时最大降水量高达6 2 m m ，2 4 小 第二章区域- t 程地质环境 时最大降水量达1 3 9 m m ：秋季降水多以连阴雨出现。多年平均年蒸发量1 5 8 2 7 m m ， 最大年蒸发量1 7 9 3 5 m m ，最小年蒸发量1 2 8 5 5 m m ，蒸发量相当于降水量的3 倍，因此 气候较干燥，多年平均相对湿度为6 2 左右，干燥度为1 2 - 1 3 。 延安市四季较分明，一般初冰期在9 月下旬，终冰期在4 月下旬，无冰期日数1 4 0 1 7 0 天。土地冻结期为1 2 月一3 月，冻结深度一般达6 0c m 左右，最大冻结深度为7 9 c m 。 2 1 2 水文 延河及其支流是流经市区的主要河流，为黄河水系，河流主要特征是年流量变化 悬殊，延河平均流量在2 2 4 9 7 1 m 3 s 之间，最大流量为7 2 0 0 m 3 s ，但却经常断流，南 川河最大流量为6 5 0 m 3 s ，最小时断流，河流主要迳流量集中在7 、8 、9 三个月，可占 全年总径流量的6 0 8 ，而特大暴雨造成的洪水与平时流量相差十分悬殊。 延河及南川河的另一个特点是含泥砂量高，由于主要流经区为黄土高原，降雨多 以暴雨形式出现，强烈的冲刷作用，各支沟中的泥砂输送到主河道中，特别是洪水季节， 河水携带大量泥砂，6 8 月平均含沙量为2 5 3 7 8 2 5 6 4 3 k g m 3 ，最大含沙量达1 3 0 0k g m 。 2 1 3 植被 延安地区地处东部季风区和内陆干旱过渡地带，因而在植被上也有过渡的特色， 即从暖温带落叶阔叶林带向温带森林灌丛草原过渡。延安市区及外围植被覆盖率较低， 森林稀少，灌木草丛较多，且分布极不均匀，市区附近的几个山梁，如凤凰山、宝塔山 等植被较多，但多属人工营造林，以刺槐、松柏为主，总体覆盖率约3 0 ，但在坡度大 于4 0 。左右的坡段，几乎无植被。 2 2 地形地貌 延安市位于陕北中部，延河中游，地形以黄土梁、峁、丘陵为主，延河、南川河 通过市区并在宝塔山前交汇。宝塔山、凤凰山、清凉山三山对峙，两川呈“y 字型央 于其间，市区座落于两河河谷阶地上，为典型的黄土高原区山问河谷型城市。 市区地形较为平坦，高程9 5 5 - - - 9 9 0 m ，山顶高程l l o o m 左右，凤凰山最高处1 1 6 7 m ， 相对高差1 5 0 一- - 2 0 0 m 。山顶以峁为主，沟谷切割较为破碎，边缘地带均为3 0 , - - , 5 0 。的陡 坡。 8 长安大学硕l ：学位论文 延安市为黄土高原典型的山区河谷型城市，黄土幔覆于起伏不平的基岩顶面之上， 并承袭了下伏基岩的古地形，在较稳定抬升的新构造运动影响下，黄土经流水( 主要是 延河、南川河及其支流等) 长期侵蚀下切，形成了今日梁峁起伏、河谷深切的地形地貌。 根据形态、成因和物质组成，将市区划分为两大类型，即黄土梁、峁和河谷区。 黄土梁、峁由凤凰山、清凉山和宝塔山及其它山系组成，平均海拔高度1 1 0 0 m 左 右，相对高差7 0 - - 一1 5 0 m ，山顶为峁状，局部为梁、峁相间，中间以沟壑相隔。由于该 区抬升较快，土质疏松，水流作用侵蚀强烈，冲沟十分发育，较大冲沟切至基岩，沟坡 陡峻，一般在4 0 。左右，局部地段可达7 0 。以上，因此，这些地带崩塌、滑坡极为发 育，水土流失严重，土地可利用率极低。 河谷区主要是延河及其支流侵蚀堆积而成，在市区纵断面比较平缓，横断面比较 开阔，最宽处可达1k m 以上，海拔高程9 5 0 9 8 0 m ，河谷内的次级地貌类型为河谷一、 二级阶地和河漫滩，其中一级阶地分布面积大而且相对连续，二级阶地和河漫滩断续分 布，在二级阶地后缘分布有坡、崩积物，一些大的冲沟沟口发育有冲洪积锥( 扇) 等。 地貌发育和演变过程体现在继承性和不断抬升侵蚀的过程，在黄土堆积之前，长 期抬升侵蚀形成了基岩丘陵，后堆积了厚度巨大的离石黄土，马兰黄土堆积之前，又发 生过一次强烈剥蚀作用，在相对稳定中马兰黄土幔覆于侵蚀面之上，近代抬升继续进行， 强烈的流水侵蚀形成了今日的梁、峁地形和河谷地貌。 延安城市主要座落于延河和南川河河谷区的一、二级阶地上，由于城市规模不断扩 大，目前斜坡和较大的冲沟中已成为居民居住的主要场地。 2 3 地质构造 2 3 1 地层岩性 根据调查和资料分析表明，延安市区地层比较简单，未见有中生代以前的老地层 出露，主要为第四纪黄土及其下部的一套中生代的内陆河湖相碎屑岩沉积岩系，岩层走 向一般为s n 向或略呈n e 向，倾向w 或n w ，倾角一般在3 。以下，局部地层有褶曲 现象，倾角可达5 1 0 。 市区出露地层从老到新依次为： ( 1 ) 侏罗系延安组( j l y ) ：该岩组以河湖相沉积为主，根据岩性变化可分为三段， 9 第二章区域t 程地质环境 依次为富县段( j 1 ，1 ) ，主要为紫红色为主的杂色泥岩和杂色砂砾岩互层；宝塔山段( j l y 2 ) ， 主要为一套灰白、灰黄色厚层状中粗粒石英砂岩，交错层理发育，含有煤层；枣园段 ( j l y 3 ) ，主要为杂色泥页岩和砂岩互层，其中宝塔山段在市区出露最广，是构成河谷两 侧坡脚地带基岩陡坎的主要岩层。 ( 2 ) 第三系仅有上新统的三趾马红土层( n 2 ) ，该层岩性主要为棕红色粘土，夹 有钙质结核，富含锰质斑点，风化后成碎块，层中含有三趾马等动物化石，厚度5 6 m ， 中部为棕红色疏松的细砂岩，厚度1 - 4 m ，底部为砾岩，钙质胶结，坚硬致密，厚度1 2 m 。 三趾马红土层主要堆积于侵蚀面上的低凹地带，分布不均匀，厚度变化比较大，一些地 方缺失。 ( 3 ) 第四系地层以黄土为主，遍布全区，不整合于前第四系一切老地层上，厚度 变化较大，一般在数十米到百米之间，最厚处可达1 5 0 余米。根据调查，本区黄土地层 由老到新划分为中更新统的离石黄土和上更新统的马兰黄土，午城黄土在本区不甚发 育，其中离石黄土是构成黄土梁、峁的主要地层，马兰黄土幔覆于离石黄土之表层，厚 度几米到十几米。 另外，在河谷区沉积有更新统和全新统河流相沉积，坡脚处堆积有坡积层和坡洪 积层，大的冲沟沟口和低洼地带堆积有冲洪积层。 2 3 2 地质构造和新构造运动 延安地区地处华北地台的鄂尔多斯地台向斜的中部，区内构造简单，地层平缓， 无火成岩侵入，是华北陆台最稳定的部分，全区总体为一轴面走向n n e ，倾向n w ，倾 角仅有1 4 。的单斜构造，局部可见岩层中出现平缓的小褶曲( 倾角2 1 0 。) 和长度仅 百米级的小断层，没有发现大的褶皱和断裂，构造形迹相对简单。 延安地区在新生代以来，一直处于相对稳定抬升状态。区内第三系厚度很小，断 续不整合于前第三系地层之上，第四系最大厚度不超过2 0m ( 不包括风成黄土的沉积厚 度) ，一般仅数米至十几米，最大洪水位高差仅为1 0 m 左右，所以本区第四纪期间最大 沉降幅度不超过1 0 m 。延河及其支流发育有二级阶地，冲洪积扇以及斜坡地带大量的滑 坡、滑塌和崩塌等均说明白第四纪以来本区的上升幅度远远大于沉降幅度，现今仍处于 整体抬升的状态。 在整个鄂尔多斯台地内部，地震活动极其微弱，延安市附近几乎无4 级以上地震 1 0 长安大学硕上学位论文 发生，基本烈度为度。 2 4 岩土类型及其工程地质性质 据野外调查、钻探、探井及物探资料，该段斜坡顶部覆盖厚约3 - 1 9 m 的马兰黄土 ( q 。训) ，结构疏松，根系、虫孔发育。斜坡主体由离石黄土( q ：刊) 组成，厚约7 0 - - 一9 0 m ， 可见5 - - 1 0 层古土壤，结构致密，发育n w 和s w 向两组垂直节理。黄土之下为侏罗系延 安组宝塔山段( j 。，。) 砂岩，倾向n w ，倾角1 - - - 3 。砂岩顶面高程9 8 0 - - - 9 8 5 m ，仅在局 部地段出露。 该区斜坡地带自下而上发育着侏罗系砂岩、离石黄土( q ：耐) 和马兰黄土( q 。引) 自老而新的地质结构，其物理力学性质对斜坡的稳定性影响巨大。 马兰黄土结构疏松、具大孔隙，垂直节理发育，颗粒组成以粉粒为主，孔隙比平 均为o 9 4 ，压缩系数平均为0 1 9m p a 一，湿陷系数为0 0 3 0 - - - 0 0 9 9 ，属中压缩、中强湿 陷性土。具体指标如表2 1 。 表2 1斜坡马兰黄土( 粉土) 物理力学指标统计表 统计指标统计数最大值最小值平均值标准差变异系数 含水量w ( ) 3 02 4 15 91 2 7 24 7 70 3 8 天然容重_ l f , ( g c m 3 ) 2 91 91 3 31 5 90 1 60 1 0 干容重 f d ( g c m 3 ) 2 91 6 81 2 4 1 4 l 0 1 10 0 8 比重g 。 3 02 7 1 2 7 0 2 7 00 00 0 孔隙比e2 91 3 10 6 10 9 40 1 60 1 7 饱和度s ，( ) 2 97 6 01 5 o3 8 8 61 7 00 4 4 液限w 。( )3 02 8 62 6 52 7 1 30 4 70 0 2 塑限( )3 01 7 61 7 11 7 2 50 1 20 0 1 塑性指数i ，( )3 0 1 1 o9 49 8 9 0 3 0 0 0 4 液性指数i - ( ) 3 0o 7 2 0 含水比w w -3 0 0 9o 2 10 4 70 1 80 3 7 液隙比w 。e2 9 4 4 4 1 2 2 52 9 8 45 1 50 1 7 湿馅系数 2 40 0 9 90 0 0 20 0 3 00 0 3 31 1 1 压缩系数a - 一z 2 90 4 90 0 80 1 9o 0 80 4 4 压缩系数a z 嵋 1 10 30 0 9o 1 6o 0 60 3 6 压缩模量e 心( m p a )2 92 6 8 14 4 71 1 9 74 5 00 3 8 压缩模量e ：一。( m p a ) 1 12 0 7 96 4 91 3 1 73 9 60 3 0 c ( k p a )86 2 12 2 13 3 5 41 3 3 30 4 0 直剪 叩( 。) 83 2 21 5 32 4 15 3 10 2 2 第二章区域t 程地质环境 由直接快剪试验可得，马兰黄土的天然抗剪强度指标平均值为c - - 3 3 5 4k p a ，甲= 2 4 1o ；饱和抗剪强度指标c = 1 0 5 3k p a ，印= 1 6 8 5 。 离石黄土属老黄土，结构较致密，垂直节理发育，孔隙比平均0 7 0 ，压缩系数平均 为0 1 3m p a 一，属中压缩、无湿陷性土，具体见表2 2 。 直接快剪试验表明，离石黄土的天然抗剪强度指标平均值为c - - 4 5 4 1k p a ，叩 = 2 9 8 1 。；饱和抗剪强度指标c = 1 4 8 7k p a ，q ) = 1 4 1 2 。 表2 2 斜坡离石黄土( 粉质粘土) 物理力学指标统计表 统计指标 统计数最大值 最小值 平均值 标准差变异系数 含水量w ( )1 2 72 7 9 9 4 1 8 3 93 7 3o 2 0 天然容重y ( g c m 3 ) 1 2 72 1 01 6 81 9 00 0 90 0 5 干容重y d ( g c m 3 ) 1 2 71 8 11 3 81 6 00 0 80 0 5 比重g 。1 2 82 7 22 7 02 7 10 0 10 0 0 孔隙比e 1 2 70 9 6o 5 00 7 0o 0 90 1 2 饱和度s ，( )1 2 79 8 03 8 07 1 9 41 2 90 1 8 液限w - ( )1 2 63 6 4 02 5 82 9 1 61 9 10 0 7 塑限( )1 2 82 0 51 5 91 7 4 60 7 40 0 4 塑性指数i ，( ) 1 2 81 5 99 31 1 7o 2 40 1 1 液性指数i 。( ) 1 2 9 0 9 20 oo 1 7 0 2 01 1 9 含水比w w - 1 2 70 9 70 3 30 6 30 1 20 1 9 液隙比w l e1 2 75 7 0 32 8 5 44 2 5 l5 0 80 1 4 湿馅系数& 50 0 2 00 压缩系数a h 1 2 6 0 3 2o 0 50 1 3o 0 60 4 3 压缩系数a 2 一。 1 2 60 2 50 0 30 10 0 50 4 9 压缩模蕈e 吨( m p a ) 1 2 73 1 5 2 5 7 3 1 5 4 1 5 4 90 3 6 压缩模量e z s ( m p a ) 1 2 65 3 97 0 62 0 6 69 6 60 4 7 c ( k p a )6 07 5 81 0 8 4 5 4 1 1 9 3 3 0 4 3 直剪 叩( 。) 6 04 5 01 3 62 9 8 17 0 60 2 4 从两类黄土相比较可以看出，马兰黄土与离石黄土的天然抗剪强度、密度等相差不 大，因此，斜坡稳定性计算时可视为一类土。另外，斜坡表层的马兰黄土和离石黄土由 于风干作用含水量往往很低，其强度指标一般为c - - 7 3 5k p a ，叩= 3 1 9 。，明显高于斜 坡内部土体的强度值，这是黄土斜坡能够保持一定的外形甚至在较大高度内不被破坏的 主要原因之一。 侏罗系砂岩为一套中厚层状中粗粒石英砂岩，交错层理发育，一般较坚硬致密。 其物理力学参数见表2 3 。 1 2 长安人学硕上学位论文 由于砂岩近于水平，且位于斜坡脚之下，故其对该区斜坡稳定性无不利影响。 表2 3 砂岩物理力学指标统计表 统计最大最小平均标准变异 统计指标 数值值值差系数 饱和容重y ( g c m 3 ) 1 02 7 22 6 62 6 80 0 20 0 1 比重g s 1 0 2 5 4 2 2 32 3 10 0 90 0 3 普通吸水率( ) 1 06 9 26 2 66 5 3o 2 20 0 3 软化系数1 00 7 2o 5 70 6 7 o 0 50 1 1 抗拉强度( m p a ) 1 02 41 51 9 70 2 8o 1 4 单轴抗压强干燥 1 07 5 14 3 06 1 21 0 90 2 0 度( m p a )饱水1 05 1 32 8 24 1 29 0 7o 2 2 弹性模 干变形指标量( m p a ) 1 04 5 8 33 8 6 54 2 0 32 3 3 4o 1 0 泊松比1 00 2 6o 1 70 2 20 0 3o 1 2 c ( m p a )1 04 63 94 2 30 2 4o 1 0 抗剪强度 叩( o ) 1 04 3 54 0 04 1 61 0 00 0 2 2 5 水文地质特征 延安市区地下水埋藏类型和补给关系较单一，水量不足、水质较差是该区地下水的 重要特征。市区地下水按水力特性及埋藏条件，可分为松散堆积层孔隙潜水和基岩孔隙 裂隙潜水、承压水。下面分别简述其主要特征。 2 5 1 孔隙潜水和基岩裂隙潜水 松散层的孔隙潜水主要分布于河谷区，局部存在于黄土梁峁区。孔隙潜水含水层主 要为第四系冲积卵砾石及砂层，广泛分布于河谷阶地及漫滩区，其上部为黄土状粉质粘 土，下部为基岩，含水层厚度一般为4 - - 一6 m ，最厚可达8 m ，单井涌水量一般为1 2l s 。 由于沟谷切割强烈，地形支离破碎，加之黄土厚度较大，垂直补给量极少，因此黄土及 其下部的第三系砂砾岩层基本失去了储水条件，很难形成统一的含水层，仅在个别沟谷 中以下降泉的形式沿三趾马红粘土( n 。) 或基岩顶面溢出，单泉流量小于0 1l s 。 基岩孔隙裂隙潜水主要赋存于砂岩风化壳的孔隙裂隙中，因风化壳的发育受地形条 件、岩性和地质构造等多种因素控制，差异性很大，故风化壳孔隙裂隙潜水的分布很不 均一。在七里铺至延安大学的河谷地段，含水层浅埋于河床及阶地以下，厚度3 0 一- - 6 0 m ， 1 3 第二章区域t 程地质环境 因接受上部松散层潜水及河水的补给，水量较大，单井涌水量一般为5 1 0l s 。在黄 土梁峁区的个别沟谷中，潜水从砂岩层中溢出，泉流量一般0 卜0 5l s 。 孔隙裂隙潜水主要接受大气降水补给和侧向补给，其排泄通道为延河及其支流，在 极个别地段有下降泉出露。在市区河谷地段，人为抽取地下水成为地下水的主要排泄方 式。 2 5 2 承压水 根据勘探资料，延安市区上三叠系及下侏罗系砂岩层中均埋藏有承压水，但主要的 承压含水层是下侏罗系延安组宝塔山段砂岩，岩性由上到下为粗砂岩、砂砾岩，厚度2 0 - - - 2 0 0 m ，隔水顶板为枣园段泥质页岩，隔水底板为富县段或瓦窑堡段泥岩、页岩，主要分 布于杨家崖以西、柳林以南的河谷、梁峁区。 从区域地质构造来看，本区为一单斜构造，宝塔山段砂岩构成自南东向北西倾斜的 自流斜地。在延安城区附近的河谷地段，承压含水层裸露或浅埋于河谷松散堆积层下， 成为自流斜地的一个局部排泄区。总体来看，该区承压含水补给条件差，经流缓慢，水 量较小，单井涌水量小于2l s 。 研究区地表切割强烈、地形坡度大、梁顶面积较小、黄土渗透性差，不利于大气降 雨补给地下水，因而黄土层中很难形成统一含水层。勘探资料表明，研究区内黄土层中 未见地下水，古土壤层面及砂岩顶面附近亦未形成润湿面。地下水主要赋存于坡脚下砂 岩中，整个坡段未见地下水出露。地下水对该区斜坡稳定性影响不大。 2 6 不良地质现象 延安市地处黄土高原，地质环境脆弱，在各种外营力作用下，水土流失、滑坡等不 良地质现象非常发育。 据调查，延安市区共发育各类滑坡1 5 6 处，滑坡、滑塌及崩塌主要分布于凤凰山麓、 宝塔山周围及部分沟谷两侧的斜坡地段，其中8 0 与城市建设直接相关，特别是棉土沟 滑坡群、宝塔山滑坡、市政府后山滑坡以及制药厂滑坡等均位于人口稠密、机关单位众 多地段，小规模的斜坡破坏就会造成巨大的危害。 1 4 长安大学碰上学位论史 2 7 人类工程一经济活动 由于城市建设的不断发展，位于市中心的风凰山北麓斜坡段已成为市区人口聚居地 之一。斜坡坡脚密集分布有3 3 孔窑洞，致使坡脚形成2 0 4 0 余米高的陡崖，远远超过 黄土的自立高度，因而许多窑顶开裂甚至破坏( 照片2 i ) ，坡面局部崩塌和掉块现象时 有发生。由于人工开挖坡脚一般很快，有时是一次进行的，斜坡自身的应力状态往往来 不及调整就已经达到极限状态。因此，人工开挖对斜坡的影响要比自然冲刷和气象等因 素的影响强烈而明显得多。 翟 譬j 筮菱1 曩一 三警t i 二盘芝二_ _ 盔隧t = 二盘 照片2 1 窑洞洞顶开裂 长期以来。由于自然斜坡高陡，人类工程一经济活动强烈，致使该斜坡段滑坡成 群分柿，严重威胁斜坡下方居民的生命财产安全。 第三章凤凰m 滑坡稳定忡评价 第三章凤凰山滑坡稳定性评价 风凰山东北麓电影院棉土沟口斜坡段，坡底高程为9 7 9 m ，坡顶商程1 0 9 0 m 左右