（地质工程专业论文）黄土滑坡灾害风险评价研究——以延安市宝塔区典型黄土滑坡为例.pdf

摘要 本文通过对延安市宝塔区黄土滑坡灾害发育特征及规律的探讨，运用不同方法分别 对2 9 个主要滑坡灾害点的稳定性进行分析，在对其进行危险性评价和滑坡承灾体易损 性评价的基础上，进行风险评估，并对黄土滑坡灾害的防治措施进行了探讨。 首先，对研究区黄土滑坡灾害发育特征进行了介绍，并对其发育规律进行了归纳。 研究区滑坡数量多、密度高、变形模数大，规模以中小型为主；滑坡形态典型，剪出口 高；大多已有滑坡属高速滑坡，滑坡的形成机制主要为牵引式，诱发因素清楚。人类工 程活动特别是斩坡活动和降雨双重作用，是诱发滑坡灾害最活跃最积极的因素；滑坡受 自然地质条件和人为因素的制约，在空间上有相对集中和条带状展布的分布规律，在时 间域上也呈现出集中分布的规律。 其次，本文运用数值分析法、极限平衡法和工程地质类比法等不同的方法，对2 9 个危害重大或者典型的滑坡及不稳定斜坡分别进行稳定性定量计算和定性判别，然后对 它们运用不同方法的评定结果进行综合评价。结果表明：2 9 处滑坡和不稳定斜坡中，稳 定的3 处，较稳定的7 处，不稳定的1 9 处。 再次，结合滑坡灾害体的稳定性分析和承灾体的潜在损失分析，先对研究区内2 9 个主要滑坡灾害点进行了危险性定性评价，其中危险性大的灾点有1 9 处，危险性中等 的有6 处，危险性小的有4 处。根据稳定系数与地质灾害发生概率间的关系，定量计算 后发现，其危险性概率在0 1 珈7 5 之间。 接着，本文取滑坡灾害危及承灾体的概率为0 6 ，取财产和人员的时空概率分别为1 和0 7 3 。使用归一化的方法，将受威胁人口和潜在财产损失值转化为其易损性概率，从 而进行风险值计算。参考国外不同的风险评估标准，初步建立了风险评估标准。将人员 风险和财产风险分别评估。结果显示：2 9 处主要滑坡灾害中，高、中等和低风险的滑坡 灾害点分别为1 0 个、1 1 个和8 个。 最后，本文提出“优先考虑应急避让，再实施工程治理措施，同时做好滑坡灾害气 象预警区划及监测预警体系、滑坡灾害防灾预案、防治规划、滑坡灾害信息系统的建设， 加强工作措施”的黄土滑坡防治措施。 关键词：滑坡黄土，发育规律，稳定性分析，危险性分析，易损性分析，风险评价 a b s t r a c t t m sp a p e rt r o u g hd i s c u s s i n gt h el o e s sh i l l s i d eh a z a r dg r o w t hf e a t u r ea n dr e g u l a t i o no f b a o t aa r e a , a n a l y z e dt h es t a b i l i t yo f2 9m a i nh i l l s i d eh a z a r du s i n gd i f f e r e n tm e t h o d b a s e d o na s s e s s i n gt h ed a n g e r o u s n e s sa n dt h ev u l n e r a b i l i t y ，t h ep a p e rc a r r i e do u tr i s ka s s e s s m e n t , a n dt h em e a s u r eo fp r e v e n t i n gl o e s sh i l l s i d eh a sd i s c u s s e d a tf i r s t ，t h i st h e s i si n t r o d u c e dt h ef e a t u r eo fl o e s sh i l l s i d eh a z a r d ，a n dt h er u l ew a s s u m m e du p t h ef e a t u r eo ft h eb a o t aa r e ah i l l s i d ew e r eq u a n t i t y ，h i 曲d e n s i t y ，b i gd e f o r m e d m o d u l u sa n dm a i n l ym e d i u mo rs i n a i js c a l e ；t h ef o r mo fh i l l s i d ei s i t sh i g he x p o r t ；m o s t h i l l s i d eb e l o n gt oh i 曲s p e e d ，t h em a i nf o r mm e c h a n i s mo ft h eh i l l s i d ei sp u l lt y p e ，a n dt h e i n i t i a t ef a c t o ri sc l e a r t h em o s ta c t i v ea n dp o s i t i v ef a c t o ri n i t i a t i n gh a z a r di sh u m a np r o j e c t e s p e c i a l l yt h ed o u b l ee f f e c to fc h o ps l o p ec a m p a i g na n dr a i n f a l l ；t h eh i l l s i d eh a st h e d i s t r i b u t i o nr u l eo fr e l a t i v ec o n c e n t r a t i o na n db a n d i n go ns p a c e ，a l s op r e s e n tt h er u l eo f c o n c e n t r a t i o nd i s t r i b u t i o no nt i m e d o m a i n ，w h i c hr e s t r i c t e db yn a t u r a lg e o l o g i c a lc o n d i t i o n a n dh u m a np r o j e c t s e c o n d l y ，t h i sp a p e ru t i l i z e st h ed i f f e r e n tm e t h o d ss u c ha sv a l u ea n a l y s i sm e t h o d ，l i m i t b a l a n c e dm e t h o da n dp r o j e c t g e o l o g i c a la n a l o g ym e t h o d ，c a r r yo u ts t a b i l i t yq u a n t i t a t i v e c a l c u l a t i o na n dq u a l i t a t i v ei d e n t i f i c a t i o nt o2 9d a n g e r o u so rt y p i c a lh i l l s i d e sa n di n s t a b i l i t y s l o p e ，t h e na s s e s sc o m p r e h e n s i v e l yu t i l i z i n gr e s u l to fd i f f e r e n tm e t h o d t h er e s u l ti n d i c a t e s ： d u r i n g2 9h i l l s i d e sa n di n s t a b i l i t ys l o p e ，3s l o p e sa r es t e a d y ，7s l o p ew e a k l ys t e a d y ，a n d19 s l o p e sa r ei n s t a b i l i t y t h i r d l y ，c o m b i n et h es t a b i l i t ya n a l y s i so ft h eh i l l s i d eb o d yw i t ht h el a t e n tl o s sa n a l y s i so f h i l l s i d e , t h i sp a p e rc a r r i e do nr i s ke v a l u a t i o nt o2 9m a i nh i l l s i d e sf i r s t l y , i nw h i c h ，t h e c a l a m i t yp o i n to fb i gd a n g e r o u s n e s si s19p l a c e s ，m e d i u md a n g e r o u s n e s si s6p l a c e s ，l o w d a n g e r o u s n e s si s4p l a c e s a c c o r d i n gt ot h er e l a t i o nb e t w e e ns t e a d yc o e f j f i c i e n ta n dh a z a r d o c c u r r e n c e ，d i s c o v e rb yr a t i o na f t e rc a l c u l a t i n gt h a ti t sd a n g e r o u s n e s sp r o b a b i l i t yi sb e t w e e n 0 1 0 7 5 t h e nt h i sp a p e rc h o o s e s0 6a st h er a t eo fh i l l s i d e a n dt a k e1a n d0 7 3a st h es p a c e - t i m e p r o b a b i l i t yo fp r o p e r t ya n dp o p u l a t i o n c o n v e r tp o p u l a t i o n 扯r i s ka n dl a t e n tp r o p e r t yl o s s v a l u et oi t sv u l n e r a b i l i t yp r o b a b i l i t ym a k eu s eo fn o r m a l i z a t i o n m a k er e f e r e n c et ot h ef o r e i g n d i f f e r e n tr i s ke v a l u a t es t a n d a r d t h er i s ke v a l u a t es t a n d a r de s t a b l i s h e di n i t i a l l y , e v a l u a t e p e r s o n n e lr i s ka n dp r o p e r t yr i s kr e s p e c t i v e l y t h er e s u l ti n d i c a t e s ：t h em a i n2 9h i l l s i d e s m e d i u m ，h i g h ，m e d i u ma n d1 0 wr i s kg od o w nc a l a m i t yal i t t l ed i f f e r e n c ei s10 ，l l 诚m 8 f i n a l ，t h i sp a p e rp u tf o r w a r dt h el o e s sh i l l s i d ep r e v e n t i o na n dc u r em e a s u r e ：c o n s i d e rt o m e e ta nu r g e n tn e e dt oa v o i df i r s tl e t i m p l e m e n tp r o je c ta g a i nt oa d m i n i s t e rm e a s u r e a tt h e $ a l l l et i m e ，w o r kw e l le a r l y w a r n i n ga r e ao ft h es l i p p e r ya s c e n td i s a s t e rw e a t h e rt or o wa n d m o n i t o re a r l y w a r n i n gs y s t e m ，t h eh i l l s i d ed i s a s t e rp r e v e n t i o nt op r e p a r eac a s e ，t h e p r e v e n t i o na n dm a n a g ep r o g r a m m i n g ，c o n s t r u c t i o no ft h ea s c e n td i s a s t e ri n f o r m a t i o ns y s t e m ， s t r e n g t h e nt l l ew o r km e a s u r e ” k e y w o r d ：l o e s sh i l l s i d e ，d e v e l o p i n gr u l e ，s t a b i l i t ya n a l y s i s ，h a z a r da n a l y s i s ，v u l n e r a b i l i t y a n a l y s i s ，r i s ka p p r a i s e m e n t 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 究工作所取得的成果。除论文中已经注明引用的内容外，对论文的研 究做出重要贡献的个人和集体，均已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果。 本声明的法律责任由本人承担。 论文作者签名：移伊f 害厶加憎寥年办月f 己日 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： 砷f 孑厶 聊年杉月f 日 季衣罗匙即睁勰毛b 长安大学工程硕士学位论文 第一章绪论 1 1 论题的提出及其研究意义 黄土高原地区是我国生态环境最为脆弱的地区之一，黄土滑坡是黄土高原地区分 布较广的自然地质现象和环境地质问题之一。 宝塔区是陕西省延安市人民政府所在地，是陕北地区政治、经济、文化中心，是 以煤炭、石油资源开发为重点的国家能源化工基地之一，地处黄土高原腹地。 随着经济的快速发展，农林牧业活动、城镇与农村建设、道路工程建设、水利工 程建设、矿产资源开发等人类工程活动越来越频繁，规模越来越大。各种人类工程活 动破坏了自然平衡，使原本一些不构成威胁的滑坡等地质现象的威胁性逐渐显现出 来。同时，这些人类工程活动多数存在因管理松懈而造成选址和建设的随意性与盲目 性，极有可能诱发新的地质灾害，威胁城镇与农村居住区人民的生命安全。人类工程 活动已成为区内滑坡灾害的直接诱因和巨大驱动力。 仅自2 0 0 0 年以来，宝塔区以滑坡为主的地质灾害共造成1 5 人死亡，直接经济损 失4 3 4 4 万元，威胁人数1 3 9 2 1 人、房屋1 1 7 7 0 间。此外，还有多家学校、企事业单 位及部分铁路、公路和农田基础设旌都不同程度地受到滑坡灾害的威胁。据评估，潜 在直接经济损失高达1 1 2 6 5 4 万元。 黄土分布区的黄土滑坡灾害的数量和规模均有增无减，对人民生命财产构成严重 威协，直接影响着各种建设的顺利实施，制约着宝塔区的经济发展。因此，研究黄土 滑坡灾害的发育规律，开展黄土滑坡风险评价，寻求黄土滑坡的有效防治措施途径， 有助于城乡规划和各项工程建设，对促进当地经济、社会、环境的和谐发展，具有十 分重要的意义。 1 2 国内外研究现状 1 2 1 国外研究状况 2 0 世纪6 0 年代以前，滑坡灾害研究主要限于灾害机理及预测研究，重点调查分析 滑坡灾害形成条件与活动过程。7 0 年代以后，随着滑坡灾害破坏损失的急剧增加，促使 人类把减灾工作提高到前所未有的程度。美国、法国、意大利、日本以及前苏联等发 达国家和一些学者首先拓宽了滑坡灾害研究领域，在继续深入研究滑坡灾害机理的同 时，开始进行滑坡灾害评估研究工作。美国首先对加利福尼亚州包括滑坡等在内的l o 第一章结论 种自然灾害进行了风险评价。通过该项研究，得出1 9 7 0 2 0 0 0 年加利福尼亚州1 0 种自 然灾害可能造成的损失为5 5 0 亿美元；如果采取有效的防治措施，生命伤亡可减少9 0 ， 经济损失也可以明显减少。pjf i n l a ya n dr o b i nf e l l ( 1 9 9 7 ) 从滑坡风险辨识和可接受滑 坡风险水平出发，对澳洲和香港的滑坡灾害风险进行了研究，其成果包括滑坡灾害的 调查、土地开发原则、滑坡灾害的分类、滑坡灾害造成的生命财产损失可接受概率等。 pjf i n l a y ，gr m o s t y na n drf e l l ( 1 9 9 9 ) 用统计学原理，对香港1 9 8 & - - 1 9 9 3 年的3 0 0 0 多 个滑坡灾害纪录数据库进行了统计分析研究，建立了基于滑坡灾害几何条件的预测滑 坡灾害水平运动距离的多元回归模型。fcd a ia n dcf l e e 对滑坡灾害的危险性进行研 究，研究了降雨与滑坡灾害频率及其体积间的关系。c o n rgs m y t ha n ds t e par o y l e ( 2 0 0 1 ) 以n i t e r o i 城市为研究对象，研究了滑坡承灾体城市居民的易损性，分析了滑坡致 灾因子及其影响，并提出了相应的滑坡灾害风险管理措施。f a u s t og u z z e t t i ( 2 0 0 0 ) 建立 了意大利1 2 7 9 - 1 9 9 9 滑坡灾害导致生命死亡的数据库，对致命滑坡的发生频率及其致 命率的评估进行了系统的研究。ra n b a l a g a na n db h a w a n i ( 1 9 9 6 ) 在ra n 2 b a l a g a n ( 1 9 9 2 ) 前期关于同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，建立了风险评价矩阵( r a m ) 。au r o m e i h ya n dm rm a h d a v i f a r ( 2 0 0 0 ) 用滑坡灾 害分区图评价滑坡灾害的潜在风险。m a r i om e j i a r n a v a r r oa n de l l e new o h l ( 1 9 9 4 ) 在 分析哥伦比亚的m e d e l l i n 地区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 技术将二者合成产生了风险评价分区图。ac a r r a r aa n dfg u z z e t t i ( 1 9 9 9 ) 用g i s 研究 了滑坡灾害分布图。j o h nrd y m o n da n dm u r r a yrj e s s e n ( 1 9 9 9 ) 用g i s 研究了在暴雨下 滑坡灾害发生的概率。p i y o o s c hr a u t e l a la n dr a m e s hc h a n d n al a k h e r a ( 2 0 0 0 ) 利用 g i s 和遥感技术对印度的g i r ia n dt o n sr i v e r s ( 在h i m a c h a lh i m a l a v a ) 流域的滑坡灾害 进行了风险评价研究。bt e m e s g e na n dmum o h a m 2m m e d ( 2 0 0 1 ) 利用g i s 和遥感技术 研究了滑坡灾害与致灾因子之间的统计关系，并用风险系数值 o ，1 来评价滑坡灾害风 险。这些研究为开展黄土滑坡灾害风险评价提供了可供借鉴的方法。 1 2 2 国内研究状况 国内近年在地质灾害领域风险评价开始兴起，2 0 世纪8 0 年代以前，地质灾害研究 主要局限于对灾害分布规律、形成机理、趋势预测等方面的分析。8 0 年代以后，地质 灾害研究开始突破传统的研究模式，研究水平不断提高，研究内容日益丰富，开始向新 的独立学科发展，随之，灾害风险评价开始起步。张梁( 1 9 9 4 ) 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。刘玉恒( 2 0 0 1 ) 等建立了 2 长安大学工程硕士学位论文 土坝滑坡灾害风险计算模型，采用蒙特卡罗法计算了某水库土坝滑坡风险。赵其华 ( 2 0 0 2 ) 等以川藏公路二郎山隧道西出口的和平沟滑坡灾害为研究对象，对滑坡灾害 的可能失稳规模、方式及其危害性进行了研究。朱良峰( 2 0 0 2 ) 等研究开发了基于g i s 的区域地质灾害风险分析系统，对全国范围的滑坡灾害进行了危险性分析、易损性分 析和最终的风险评估。成都理工大学引入g i s 技术，构建了基于g i s 的地质灾害综合 数据库，建立了一套适合山区流域和水库区岸坡危险性评价的指标体系，采用多元统 计、信息量法、模糊综合评判、神经网络等数学模型进行危险性评价和预测。任春林 ( 2 0 0 5 ) 以历史灾害规模、岩土体工程地质条件、人类经济工程活动等1 8 个因子为一 级评价因子，以历史灾害强度、孕灾环境、社会易损性、物质易损性、经济易损性为 二级评价因子，以地质灾害综合危险性和受灾体综合易损性为三级评价因子，建立陕 北黄土区地质灾害风险体系及评价模型，运用多级模糊综合评价方法进行地质灾害风 险评估。另外，2 0 0 0 年以来开展的建设用地地质灾害危险性评估，开展了大量的不同 等级的线状或点上的地质灾害危险性评估工作。 2 0 世纪8 0 年代完成的陕西黄土工程地质研究、延安城市工程地质及9 0 年代之后为高等级公路、铁路建设和水电站建设开展的沿线或点上的工程地质勘察工 作，从工程地质方面着手，对黄土区包括滑坡在内的不良地质开展了较多的研究工作。 1 9 9 7 年出版的黄土地区典型滑坡预测预报及减灾对策研究，以甘肃省天水市为研 究区研究了黄土滑坡预测预报的理论与方法。2 0 0 4 年1 2 月陕西省地质学会提交了陕 北黄土崩塌灾害形成机理及防治对策研究，对陕北黄土崩塌灾害的特征、成因及其 防治对策作了较系统地总结。2 0 0 5 年起由中国地质调查局西安地质调查中心开展的 “延安市宝塔区地质灾害详细调查”项目，系统地调查了该区各类地质灾害的发育等 情况，为研究该区黄土滑坡提供了较为丰富的基础资料。 目前国内外有关滑坡灾害风险研究的内容已经得到了很大的扩展，但涉及到黄土 滑坡的内容很有限，特别是在典型黄土发育区的延安市宝塔区如何开展黄土滑坡灾害 风险评价，理论还不成熟，研究尤其薄弱。随着经济的快速发展和城市对土地的不断 需求，今后更多的工程建设将会在斜坡上进行。因此，开展黄土滑坡灾害风险评价方面 的研究就显得迫切而且具有重要的现实意义。 1 3 本文的主要研究内容及技术路线 本文主要研究内容可用下图表示。 3 第一章结论 研究区自然地理及地质环境 自然地理概况ii 地质环境条件i1 人类工程活动 宝塔区黄土滑坡灾害发育规律 黄土滑坡灾害发育特征 形 态 与 规 模 特 征 边 界 特 征 表 部 特 征 内 部 特 征 滑 动 特 征 黄土滑坡灾害发育规律探讨 地 形 地 貌 控 制 作 用 地 层 岩 土 体 结 构 水 与 滑 坡 灾 害 植 被 与 滑 坡 灾 害 人 类 活 动 与 滑 坡 滑 坡 空 间 分 布 规 律 滑 坡 时 间 分 布 规 律 典型黄土滑坡灾害风险评价 主要滑坡灾害点滑坡稳定性分析ll主要滑坡灾害风险评价 不同方法下的边ii 主要滑坡灾害点li 主要滑坡体il 主要滑坡承灾fj 主要滑坡灾 坡稳定性分析il 稳定性分析 il 危险性分析il 体易损性分析li 害风险评估 黄土滑坡防治体系 4 长安大学工程硕士学位论文 2 1 自然地理概况 第二章研究区自然地理及地质环境 研究区介于北纬3 6 0 l l 3 7 0 0 2 ，东经1 0 9 0 1 4 1 1 0 0 0 7 之间，南北长9 6 k i n ，东西 宽7 6 k i n 。该区目前已成为西北地区的重要交通枢纽，是西安连接晋西北、内蒙、宁夏、 甘肃以及陕北能源化工基地的要冲。境内西延铁路、神延铁路、西延高速和2 1 0 国道等 交通动脉纵贯南北。 研究区位于黄土高原中部，属于黄土梁峁沟壑区，西高东低中部隆起，南部汾川河 流域地形相对平缓，北部地形起伏较大。区内黄土梁峁地区地形破碎，沟壑纵横，冲沟 下切强烈，地形坡度较大，水土流失严重，谷坡稳定性较差，极易发生滑坡等不良地质 现象；河谷地区地形相对平缓，谷坡稳定程度较高，侵蚀作用相对要弱，滑坡灾害发生 频率明显低于黄土梁峁地区。 本区地处西北内陆，属半湿润半干旱大陆性季风气候。春季干燥少雨，气温回升迅 速，气候多变，有大风扬沙天气；夏季炎热多雨，多见阵雨天气，有时伴有冰雹；秋季 降温迅速，相对湿润；冬季雨雪稀少，晴朗干冷，多西北风。多年平均降水量为5 6 2 1 m m ， 最大为8 7 1 2 m m ，最小为3 3 0 m m ；8 0 年代后，降水量有减少趋势。受季风影响，旱、 雨季分明，降水量年内分配很不均匀。6 - - 9 月平均降水量占全年降水量的7 0 左右， 且多以雷阵雨形式降落；降水量日最大1 3 9 9 m m ( 1 9 8 1 年) ，时最大6 2 r a m ( 1 9 7 9 年) 。 降雨是本区诱发滑坡灾害最活跃最积极的主要因素之一。 研究区东距黄河干流3 1 3 1 0 7 3 k m ，中- ：t g 部为延河流域中游，面积2 3 4 7 m 2 ；南 部为汾川河流域，面积1 2 0 9 k m 2 。全区多级支流发育，沟壑密布。夏季地表河流易形成 具有较强侵蚀能力的水流，常引发滑坡等地质灾害。 2 2 地质环境条件 研究区内主要发育中一新生代地层，包括三叠系、侏罗系、新近系和第四系，第四 纪黄土分布几乎遍布全区，其余时代地层多沿河谷两侧零星出露。第四系不整合于新近 纪三趾马红黏土或中生界砂、页、泥岩之上，厚度多为1 0 0 - - 一1 2 5 m ，由北向南逐渐变薄， 由西向东逐渐增厚，最厚在1 5 0 m 以上。黄土主要包括中更新世黄土( q p 2 ) 、晚更新世 5 第二章研究区自然地理及地质环境 黄土( q p 3 ) 和全新统( q h ) 。第四纪沉积物成因类型有风积、冲积、冲洪积、坡积及坡 洪积等，与滑坡灾害关系最密切的为中一晚更新世风积黄土( q p 2 。3 酬) 。 宝塔区地处华北陆块鄂尔多斯地块中东部，无显著的构造改造。第四系黄土中节理 十分发育，区内多数黄土滑坡坡面和裂隙的走向与走向为6 0 7 0 0 、3 5 0 , - - - 3 6 0 0 的节理相 近。基岩产状近于水平，无明显褶皱和断裂，而节理裂隙构造较为发育。区内新构造运 动主要为地壳的不均匀抬升，形成了基座阶地，表现为延河、汾川河及其支流的强烈下 切，在河流两侧形成1 2 级侵蚀堆积阶地，河谷两侧出露大片基岩。如延河河谷西北川 及西川河段两岸斜坡基岩出露形成1 0 2 0 m 的陡坎，凸岸阶地比较发育，凹岸很少，延 河东川段河谷宽缓，约9 0 0 。1 0 0 0 m ，左岸形成了宽约8 0 0 m 的河漫滩及一级阶地，右岸 仅保留部分高漫滩和一级阶地。杜甫川河谷阶地有零星分布，基岩出露很少。基岩中发 育较多的张性节理和卸荷裂隙，裂隙面常与坡面平行，极易发生基岩崩塌，影响坡体的 稳定。 区内岩土介质可划分为岩体和土体两大类。其中土体类型及特征见表2 1 。 表2 1 土体类型划分及特征表 岩土体类型建造类型结构类型强度或状态分布范围 砂砾石土河流冲积 层状结构松散延河、汾川河及其支流 一般粘性土河流冲积 层状结构可塑 河谷普遍发育 土 新黄土( q p 3 ) 风积 柱状体块裂结构半干硬一可塑 全区梁峁地带 体 老黄土( q p 2 ) 风积 楔形体块裂结构半干硬 黄土下部，不整合断续 红黏土河湖相沉积层状块裂结构干硬 上覆于三叠侏罗系 研究区区域上没有统一、连续的地下水流场，地下水顺地势向附近沟谷排泄，形成 相互独立的地下水流系统，地下水总体十分贫乏。但是局部的不连续的地下水活动却常 常引发滑坡灾害发生。不同地段和斜坡的不同部位地下水的类型和活动不同，对斜坡稳 定性产生的影响各异。如水库或淤地坝附近，地表长期积水，最直接的影响是使地下水 位抬升，在较大范围内形成地下水，通过地下水对斜坡稳定性造成明显影响。 延河以南以落叶阔叶林为主；延河以北地带则以森林灌丛草原为主，具有明显的过 渡特色。植被可以起到护坡和防止水土流失的作用，对斜坡的演化和稳定性具有一定的 影响。全区植被覆盖率较低，且分布极不均匀，汾川河流域森林植被较好；而延河左岸 无天然次生林，只有部分稀疏退化草场，右岸森林覆盖率也仅为3 4 ，水土流失严重。 6 长安大学工程硕士学位论文 2 3 人类工程活动 人类工程活动主要包括农林牧业活动、城镇与农村建设、道路工程建设、水利工程 建设以及油气钻井场地、加热加压站、输送管线开挖等矿产资源开发活动。 随着经济的快速发展，城镇建设规模扩大，各项功能增强，对建设用地的数量和质 量均提出了较高的需求。特别是2 0 世纪9 0 年代以来，城区规模不断扩大，城市道路扩 展和增加，新建高楼鳞次栉比，新建和重建了火车站、飞机场与宽阔的百米迎宾大道， 各单位房屋建筑拆旧翻新，并扩大范围，斜坡坡脚、山沟沟口等地都开辟成为建筑场所。 区内受“三山夹两j l i ”地势制约，低平地形少，可用于建设的土地面积极为有限，不得 不向斜坡要地，大量开挖斜坡，严重干扰和破坏了地质环境的原有平衡，增加了遭受滑 坡灾害的危险程度。 在农村建设中，削坡建窑要对原始黄土斜坡进行开挖，导致黄土斜坡稳定性变差， 形成滑坡隐患。随着农村经济的发展、农民生活水平日益提高，以及农村人口的增加， 大量的农民从过去破1 目的黄土窑洞中搬出，对建筑用地提出了更多更高的要求。在滑坡 体前缘进行一系列的削坡建窑、建房活动，极易诱发老滑坡复活。如李渠镇碾庄沟居民 在老滑坡滑体前缘斩坡建房，导致老滑坡体前部失稳，引发新滑坡。2 0 0 4 年7 月动工斩 坡建房，1 0 月底2 1 间新建砖房竣工不久，滑坡随即发生，摧毁新房1 8 间。 区内有铁路1 条、高速公路、省道、区道等各类公路通车里程超过1 6 0 0 k m 。这些 交通线路多沿沟谷坡角修建，特别是在乡村交通线路的建设中，很少对沟谷两侧斜坡进 行稳定性分析，大多采取盲目削坡、进行截弯取直、削坡填平的施工活动，使斜坡变陡， 失去支挡，稳定性降低，形成了高陡边坡，为滑坡的发生埋下了隐患。 区内一些较大冲沟内修建有若干座水库和淤积坝等水利工程，多数库、坝建在黄土 地层上，水库( 坝) 蓄水，使塬区地下水位抬升，浸润和软化周边土体，有的地区沿滑 坡内部软弱层渗流而出，加大岩土体中的静、动水压力，易导致滑坡的发生。例如河庄 坪镇赵家岸滑坡由于在万家沟口近年修筑了一座水库，随着水库蓄水致使村内地下水位 不断抬高，滑体前缘有居民院内四孔窑洞已完全被浸透并积水，与其紧邻的村内学校窑 体也已开裂，5 孔窑洞因此被废弃而无人居住。赵家岸村2 5 号民居3 孔窑洞出现裂缝， 其中一孔窑内渗水严重，墙体被浸润高度1 5 m 以上，窑洞后壁坍塌，窑顶剥落严重， 院墙开裂长度达2 m 以上。 所以，人类工程活动已成为区内滑坡灾害的直接诱因和巨大驱动力之一。 7 第三章宝塔区黄土滑坡灾害发育特征及规律 第三章宝塔区黄土滑坡灾害发育特征及规律 3 1 宝塔区黄土滑坡灾害发育特征 宝塔区地处陕北黄土高原中部，特殊的地形地貌和岩土体条件，限定了斜坡变形 破坏的模式，控制了滑坡灾害的发育特征，决定了该区是滑坡灾害的高发地区。研究 区滑坡灾害发育特征总体上表现为：( 1 ) 数量多、密度高、变形模数大，规模以中小 型为主；( 2 ) 滑坡平面形态典型、剪出口高，基本力学模式简单；( 3 ) 诱发因素清楚。 现就滑坡灾害的形态与规模、边界、表部、内部和滑动等特征分述如下； 3 1 1 形态与规模特征 ( 一) 平面形态 研究区滑坡均属黄土滑坡，形态特征明显。滑坡平面形态有半椭圆形、窄三角形、 宽三角形及不规则形等( 图3 1 ) 。滑坡后壁平面形态多呈典型的圈椅状，后壁多处 刀花乡前楼塔滑坡乎面陶李渠镇杨新庄滑坡平丽闭 半椭圆形窄三角形 枣园锁赫店予滑坡平丽豳 宽三角形 榜林锁i “狼俞滑坡平赫翻 不规则 图3 1滑坡平面形态类型示意图 于黄土梁峁斜坡中上部，坡度6 0 0 9 0 。滑坡前缘表现为舌状或长舌状，古滑坡和 老滑坡前缘多遭受侵蚀，甚至仅保留后缘圈椅形态和残留的少量滑体。 8 长安大学工程硕士学位论文 ( 二) 长度、宽度与厚度 长度：滑坡体长度跨度范围较大，自4 0 - - - 5 0 0 m 都有分布，9 0 - - - - 1 5 0 m 者约占半数。 宽度：滑坡体宽度跨度范围亦比较大，在4 0 - - 1 0 0 0 m 。近6 0 集中在1 0 0 - - 3 0 0 m ， 1 0 1 - - , 2 0 0 m 者约占三分之一。 滑坡体长度l 和宽度b 之间存在一定关系( 图3 2 ) ，即滑坡体的长度逾长，其宽 度也逾宽。经回归分析，二则之间大体上呈直线关系，其关系式为： b = 1 0 7 l + 6 0 ( 其中l 大于4 0 m ，小于5 0 0 m ) 相关系数r = 0 6 7 。 大多数滑坡体宽度与长度之比处在o 5 2 0 间( 图3 3 ) 。 8 0 0 i 6 0 0 趟 萋4 0 0 察 2 0 0 0 3 0 凝 餐2 0 袈 01 0 0 2 0 0 3 0 04 0 05 0 06 0 0 滑体长度( m ) 图3 2 滑坡体长度与宽度相关关系图 01 234 滑体宽度，妖艘 图3 3 滑坡体长宽比与滑坡发育数量关 厚度：滑坡体厚度分布范围为2 - - 3 0 m ，2 - - - 1 5 m 者约占滑坡总数的9 2 。 9 第三章宝塔区黄土滑坡灾害发育特征及规律 ( 三) 面积和体积 从以上分析，滑坡体长度主要集中在9 0 一- 2 5 0 m ，宽度主要集中在1 0 0 一- 3 0 0 m ， 厚度主要集中在2 1 5 m 。大多数滑坡面积为( o 9 7 5 ) x 1 0 4 m 2 ，体积为( 1 8 - - 1 1 2 5 ) x 1 0 4 m a 。从滑坡规模看，其大小主要是取决于宽度的变化。 3 1 2 边界特征 ( 一) 滑坡后壁 滑坡后壁是滑坡体最为显著的特征之一，其位置较高，平面形态多呈弧形。后壁 坡度一般较大，在5 0 - - - , 9 0 0 间，坡向与原坡向基本一致，坡度明显大于原坡面；顶部 与原斜坡坡面相交，形成明显的坡度转折棱坎，滑坡越新转折越清晰。后壁中部坡高 最大，向两侧弧形弯曲并降低，高度多在数米至十数米间，大者可达数十米。 壁面总体上较平直。受自然界风化侵蚀，滑坡由老至新，壁面则由破碎趋于完整。 破碎的壁面为古滑坡，仅能从整体上显示出滑坡后壁的形态，多发育有小冲沟，以及 以草丛为主的植被。在后壁破碎严重时，甚至不易发现。完整壁面多为老滑坡和新滑 坡，特别是新滑坡，壁面黄土裸露，表面略显凹凸不平，其上植被不发育，与周边斜 坡可明显区别开来。 ( 二) 滑坡侧界 滑坡侧界分两部分：上部为侧壁，与后壁特征相近；下部为滑体边界，在滑动中 滑体堆积于下方，向两侧扩展。滑坡下滑后，坡面坡度减缓，在斜坡上易形成凹地， 凹地两侧即为上部侧界。随着滑坡发生时间早晚不同，侧界保留的清晰程度也不同。 大多古滑坡和老滑坡侧界已不甚清晰，与原坡面呈渐变过度；由于滑体大多后倾，中 部凸起稍高，两侧边界地势最低，可见发育有同源冲沟。下部滑体顺坡向突出，向两 侧扩展。新滑坡和老滑坡还可见到明显的台坎。边界在长期风化作用下，常与原始坡 面渐混为一体，古老滑坡下部侧边界不易与原坡面区分，呈过渡关系。 ( 三) 滑坡前缘 ( 1 ) 出露位置 滑坡前缘出露于河流或沟谷斜坡坡脚。古滑坡和部分老滑坡的前缘基本没有保 存，在长期地质历史中遭受流水侵蚀，已不存在，仅存滑坡体中后部；老滑坡和新滑 坡前缘尚存在，滑坡在下滑时多冲向彼岸，堵塞河道，迫使河流弯曲，在地貌上多表 现为河流凸岸。前缘是滑坡体的堆积区，坡度平缓，多小于3 0 0 。 ( 2 ) 临空面 1 0 长安大学工程硕士学位论文 受流水侵蚀，处于斜坡坡脚的古滑坡和老滑坡前缘多形成滑坡临空面，其高度一 般在数米至十数米，临空面坡度陡，多在4 5 0 以上，甚至直立。表面新鲜地层裸露， 可见有滑动挤压形成的致密纹理。 ( 3 ) 剪出口 剪出口出露的地层因地质结构和河谷所处地段不同而异，剪出口可见四种类型： 黄土层内型：滑坡自黄土层内剪出，滑面或在马兰黄土中，或切穿数层古土壤， 剪出口位置在黄土中，所见出口位置有高有低，在数米至数十米间。 黄土一古土壤型：滑坡自黄土与倾斜古土壤界面剪出，剪出口位置相对其它类型 较高，距沟底十数米( 少数在数米) ，上覆黄土滑体厚度则较薄，在数米至十数米间， 少有数十米的。 黄土一红黏土型：由于红黏土分布稀少，仅在部分沟谷上游分水岭两侧可见，滑 坡体沿红黏土面剪出，剪出部分土体混杂，受强烈挤压形成黄土一红黏土混合挤压带， 剪出口位置相对较低。 黄土一基岩型：是区内较常见的剪出口类型。黄土直接与基岩接触，滑坡体沿基 岩面剪出。由于二者工程地质性质差异明显，上覆黄土厚度大，沟谷切割深，坡体临 空面大，常见滑坡沿此剪出。 3 1 3 表部特征 ( 一) 微地貌 滑坡表面微地貌形态多样。后缘是滑坡体的最高点，由于滑体下滑后形成反倾坡 面，较陡后壁与反倾后缘间形成封闭的洼地，降雨在洼地汇集，积水较多时，向滑体 两侧排泄，形成“双沟同源”现象。洼地内潜蚀发育，特别当滑坡体有复活运动趋向 时，坡体中结构疏松，落水洞发育，直径数十厘米左右，深l m 左右，并向两侧延伸。 区内滑坡主要为牵引式滑动，自前缘到后壁分别逐级滑落，在滑坡体表面自上而 下可见逐级错降的台坎。坎高多在l - 3 m ，坡度陡峭，近于直立或直立。台坎宽2 5 m ，顺坡向下倾，坡度1 0 0 左右或近于水平。 古滑坡体上冲沟发育，完整性差。冲沟规模随滑坡体的大小不同而异，大型滑坡 体上冲沟宽十米至二三十米，沟深可达三四十米，将滑坡体分割成独立的若干部分： 特别是滑坡体中部较两侧更为凹陷；老滑坡和新滑坡完整性较好，冲沟浅且少，深和 宽均为数米，总体上中部凹陷也不明显。由于滑坡体在总体上较周边斜坡凹陷，易于 汇集降水，植被发育较好，明显优于周边斜坡。 第三章宝塔区黄土滑坡灾害发育特征及规律 近代发生的新滑坡保留着典型的滑坡特征。不仅后壁和侧壁黄土裸露，壁面新鲜 明晰，且滑坡体基本没有被侵蚀。在滑体前缘，滑体前行受阻，形成前缘鼓胀，两侧 并发育有数厘米宽的张性裂缝。滑体冲出至沟底，向两侧扩散，形似田陇地埂。受谷 底流水侵蚀，陇埂多不易保存，只留下略显凸起的地形。 ( 二) 裂缝 古滑坡和老滑坡时代久远，滑体上裂缝早已彻底充填，现今没有迹象可寻。但新 滑坡，特别是近期发生的滑坡，其上裂缝清晰可见。滑体两侧有张性裂缝，裂缝宽数 厘米，近似平行排列，间距随滑坡规模而不等，从数厘米到数米都有。2 0 0 6 年5 月发 生的杨崖新滑坡，顺同斜坡走向发育有多条张一张扭性裂缝，长由数米到数十米，最 大张扭裂缝宽近l m ，并伴有o 5 m 左右的正向错落，致其上新建的楼房错裂，被迫废 弃。古滑坡和老滑坡在遭受长期的外动力改造后，形成新的临空面，产生大小不等的 裂缝，如虎头峁滑坡。由于滑坡冲蚀及“双沟同源 现象，在滑坡体上部产生大量的 张性裂缝，长度由数米到数十米，最大张扭裂缝宽近1 5 m 。 3 1 4 内部特征 ( 一) 滑坡体 滑坡体主要由黄土状土组成，土体组成单一。滑体在滑动时松动解体，稳定后在 重力作用下，又重新压密固结。在钻孔内和冲沟中，可以见到固结混杂的土体。仅在 滑坡前缘，出现下部基岩风化壳被错动，可见土石混杂体。由于降水稀少，水土流失 严重，滑坡体内一般不含地下水，在滑坡前缘一般亦无地下水溢出。 ( 二) 结构面与滑带 斜坡结构面主要有节理面与层面两大类。节理面主要表现为黄土的垂直节理和卸 荷节理，主要控制滑坡的后壁拉裂位置，与滑动面关系不大。层面主要有黄土与基岩 接触层面、与红黏土接触层面、与古土壤接触面三种，控制着滑动面的位置，其在黄 土中的位置越高，所形成滑坡的规模就越小。 滑带埋藏于滑体之下，仅在一些滑坡前缘断面处可见其露头，大多数表现为一个 面，较为平直或微显弯曲，滑动面光滑。 据凤凰山滑坡勘查揭露，滑坡主滑面土体挤压破碎，次级错动面发育，节理密集 成带。主滑带发育密集剪切裂隙夹黄土碎片，带宽o 1 o 2 m 。滑带附近滑体发育有 与滑面平行或斜交的多组裂缝，结构破碎。滑带附近滑床为浅黄色黄土，土质均一， 致密坚硬，稍湿，发育有与滑带平行的剪裂缝，裂面平直，缝宽o 1 o 3 m 。 1 2 长安大学工程硕士学位论文 东馨家园滑坡勘查资料显示，滑带土岩性相对复杂，厚0 3 - 0 5 m 。前缘滑带形 成于基岩面上，岩性为碎石土，为砂泥岩强风化带在上部巨大的推滑作用下形成。土 体呈似层状，颜色为黄绿一灰绿色，细粒矿物有定向排列趋势，多出现镜面、擦痕； 中后部滑带形成于黄土中，滑带土为黄土状土，多呈黄褐色，挤压错动迹象明显。 ( 三) 滑床 黄土滑床埋藏于滑体之下，两侧冲沟多未切穿，