朱利輝

(甘肅省地質(zhì)調(diào)查院，甘肅 蘭州 730000)

慶城縣位于慶陽市中北部，為著名的隴東黃土高原區(qū)，黃土溝壑發(fā)育，屬于地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)區(qū)。東王塬滑坡發(fā)育在慶城縣慶城鎮(zhèn)東王塬村北側(cè)，該村已通柏油路，交通比較方便。

1 地質(zhì)環(huán)境條件

1.1 氣象、水文

慶城縣地處內(nèi)陸腹地，屬溫帶大陸性季風(fēng)氣候，四季分明，光照充足，春旱秋雨，冬冷漫長，夏熱短促，多大雨、暴雨、冰雹等災(zāi)害性天氣。

在地域上，境內(nèi)降水量由西北向東南方向逐漸增加，各鄉(xiāng)鎮(zhèn)降水量差異較大，驛馬鎮(zhèn)一帶最大，年降水量達(dá)560 mm；馬嶺鎮(zhèn)以及蔡口集鄉(xiāng)一帶則小于400 mm，在全縣最小。西北部土橋鄉(xiāng)、翟家河鄉(xiāng)、蔡口集鄉(xiāng)以及馬嶺鎮(zhèn)一帶在環(huán)江、柔遠(yuǎn)河兩岸多年降水量多集中在500～540 mm，南部董志塬北部邊緣多年降水量多集中在525～560 mm之間。

區(qū)內(nèi)主要河道有環(huán)江、柔遠(yuǎn)河和馬蓮河，屬黃河道域渭河支流涇河水系，高發(fā)源于境外，依地形由北向南趁勢而下出境。北部及東部有環(huán)江(西河)和柔遠(yuǎn)河(東河)，在縣城南門外藥王洞匯入馬蓮河，在東部店子坪出境。

柔遠(yuǎn)河：屬馬蓮河二級支流，發(fā)源于境內(nèi)北部的喬河鄉(xiāng)小馬岔村，自北東向南西徑流，于悅樂鎮(zhèn)上堡子與元城河交匯，全長49 km[1]。

馬蓮河：屬涇河水系的二級支流，多年平均徑流量1.78×108m3，年平均流量為6.27 m3/s，含沙量330 kg/m3，多年平均輸砂量為7 420×104t。

經(jīng)走訪調(diào)查，慶城縣境內(nèi)較大的河流及其主要支溝在汛期水位猛漲，流量劇增，易暴發(fā)山洪泥石流災(zāi)害，會給溝口、河谷等地勢較低處居住的村民帶來人員傷亡和財產(chǎn)損失。如1963年暴雨期間，柔遠(yuǎn)河發(fā)洪水，淹沒兩岸農(nóng)田、公路，沖毀村莊、房屋，造成了重大山洪災(zāi)害。

經(jīng)調(diào)查本次評估的19個易地扶貧搬遷點(diǎn)除馬嶺鎮(zhèn)后灣安置區(qū)距離馬蓮河約150 m以外，均離慶城縣境內(nèi)的主要河流較遠(yuǎn)。河流對研究區(qū)影響較小。

1.2 地形地貌

研究區(qū)地處隴東黃土高原腹地，新構(gòu)造運(yùn)動較強(qiáng)烈，境內(nèi)地形南北窄、東西稍長，地勢總體西北高、東南低，最高點(diǎn)位于西北部邊境的蔡口集鄉(xiāng)虎渠村廟山頂，高程1 623 m，最低點(diǎn)為東部邊界馬蓮河與冉河川交匯處，海拔1 018 m。全縣表層廣泛覆蓋黃土，黃土經(jīng)長期的風(fēng)吹雨淋及流水侵蝕切割，形成殘塬與溝壑、梁峁與孤山、河川與臺地并存的地貌景觀，地形支離破碎、溝壑縱橫，塬高溝深，高低起伏，進(jìn)而決定了此起彼伏的地形特征，呈現(xiàn)出地形坡度、坡向、坡高的多變性。

1.3 地層巖性

慶城縣境內(nèi)出露地層主要有白堊系、新近系和第四系地層，其地層巖性及分布特征如下所述：

白堊系：地層在慶城縣境內(nèi)按組劃分主要有環(huán)河組和羅漢洞組。

新近系：巖性以泥巖為主，顏色為磚紅色，結(jié)構(gòu)為泥狀結(jié)構(gòu)，構(gòu)造為塊狀。表層風(fēng)化強(qiáng)烈，呈強(qiáng)風(fēng)化，遇水易軟化崩解。出露厚度一般2～10 m。

第四系：按其成因主要有上(中、下)更新統(tǒng)黃土、全新統(tǒng)沖洪積物、全新統(tǒng)洪積物以及滑坡或崩塌等重力堆積物等。

1.4 地質(zhì)構(gòu)造與區(qū)域地殼穩(wěn)定性

1.4.1 地質(zhì)構(gòu)造

慶城縣處于鄂爾多斯盆地的西南部，表層大面積覆蓋黃土。鄂爾多斯盆地為一中生代構(gòu)造盆地，盆地內(nèi)沉積了巨厚的中生界地層，僅下白堊統(tǒng)巖層厚度達(dá)1 000 m[2]。盆地內(nèi)沉積的產(chǎn)狀幾乎水平且厚度巨大的中生界地層，說明鄂爾多斯盆地是比較穩(wěn)定的地塊，構(gòu)造運(yùn)動不很強(qiáng)烈。

1.4.2 新構(gòu)造運(yùn)動與地震

從第三紀(jì)晚期以來，鄂爾多斯盆地一直處于垂直升降運(yùn)動狀態(tài)，且上升幅度遠(yuǎn)大于下降幅度，直至現(xiàn)在，還在緩慢的上升隆起。慶城縣位于鄂爾多斯盆地西南部，自然也不例外，其新構(gòu)造運(yùn)動跡象主要表現(xiàn)為：境內(nèi)馬蓮河、柔遠(yuǎn)河和環(huán)江河谷內(nèi)，河床和河漫灘基巖第四系堆積物很薄，白堊系地層出露，巖層頂面高出河床一般5～20 m；河谷區(qū)發(fā)育的Ⅰ、Ⅱ級階地均為基座階地，Ⅰ級階地形成時間短，形成后地殼抬升，河流的侵蝕或下切又將其破壞殆盡，導(dǎo)致Ⅰ級階地階面狹窄且殘缺不全。由此說明，中更新世末期以來，區(qū)內(nèi)地殼一直處于上升狀態(tài)，河流的侵蝕和下切作用強(qiáng)烈。境內(nèi)溝谷密集，河流深切，“V”型谷發(fā)育，原始黃土塬(夷平面)經(jīng)水流侵蝕切割，已演變?yōu)辄S土殘塬溝壑及梁峁溝壑地形，均反映了全新世以來地殼的上升運(yùn)動。

根據(jù)《慶陽縣志》記載，歷史上周圍鄰區(qū)的十幾次地震波及本區(qū)，造成較大的地震災(zāi)害。根據(jù)《建筑物抗震設(shè)計規(guī)范》(GB50011—2010)，慶城縣抗震設(shè)防烈度為Ⅵ度，基本地震加速度值為0.05g。

2 工程地質(zhì)條件

2.1 黃土狀土、砂礫石雙層土體

分布于研究區(qū)內(nèi)及周圍，具有雙層結(jié)構(gòu)，上部黃土狀土，稍密-松散，物理力學(xué)主要性質(zhì)：天然容重17.0～18.25 kN/m3，干容重16.66～19.60 kN/m3，密度2.67 g/cm3，天然含水率2.25%～5.76%，孔隙比70.7%～80.4%，內(nèi)摩擦角27°～30°，液限21.0%～22.3%，濕陷性系數(shù)0.013～0.024，屬弱濕陷性黃土，地基承載力特征值fak=90～115 kPa；下部為卵石砂礫層，成分以弱變質(zhì)的砂巖為主，次棱角狀，分選性差，物理力學(xué)主要性質(zhì)：天然含水量1.57%～2.15%，天然容重21.27～21.95 kN/m3，孔隙比20%，內(nèi)摩擦角50°～55°，地基承載力特征值fak=300～400 kPa。

2.2 黃土

分布于研究區(qū)北西側(cè)，為灰黃色、淺黃色黃土，巖石較為酥松且具有大孔隙，質(zhì)地較為均勻，節(jié)理垂直發(fā)育。物理力學(xué)主要性質(zhì)：天然含水率1.36%～5.57%，內(nèi)摩擦角34°～36.5°，天然容重值14.58～16.06 kN/m3，密度：2.7 g/cm3，干容重13.80～14.20 kN/m3，孔隙比90.1%～95.3%，液限23.0%～23.4%，濕陷性系數(shù)0.089～0.127，濕陷深度12～19.8 m，屬于強(qiáng)濕陷性黃土，地基承載力特征值fak=50～100 kPa。

2.3 人工填土

分布于場地的表層，巖性為混雜粉土，厚度1.0～3.0 m,地基土承載力(fak)120～150 kPa。

3 水文地質(zhì)條件

根據(jù)地下水的賦存條件、含水介質(zhì)和分布的情況，并結(jié)合野外調(diào)查和區(qū)內(nèi)已有相關(guān)資料，區(qū)內(nèi)地下水可劃分為第四系松散巖類孔隙水和碎屑巖類孔隙裂隙水兩種類型。

3.1 第四系松散巖類孔隙水

松散巖類孔隙水是指賦存于第四系松散巖類中的地下水，又可細(xì)分為河(溝)谷潛水和黃土孔隙裂隙潛水。

河(溝)谷潛水：該類地下水主要賦存于環(huán)江、柔遠(yuǎn)河以及馬蓮河等河谷Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ以及Ⅳ級階地的砂礫卵石孔隙中，其潛水位隨地形而變，河谷上游地段的地下水位埋深大于下游的地下水位埋深，自河床向河谷地兩側(cè)，水位埋深由小變大。

黃土孔隙裂隙潛水：該類水主要賦存于黃土孔隙裂隙中，其含水層巖性主要為離石黃土，下伏午城黃土為相對隔水層，上伏馬蘭黃土為透水不含水層。含水層厚度變化較大，在殘塬中部可達(dá)30 m以上，至塬側(cè)則不足1 m。

該類水同調(diào)查區(qū)滑坡、崩塌的形成有密切的關(guān)系，由于地下水的活動，大大降低了黃土、砂巖、泥質(zhì)砂巖以及泥巖等的力學(xué)強(qiáng)度指標(biāo)，極易誘發(fā)坡體失穩(wěn)。

3.2 碎屑巖類孔隙裂隙水

該類地下水在區(qū)內(nèi)分布較廣，主要賦存于白堊系砂巖、砂質(zhì)泥巖及新近系泥巖等風(fēng)化及構(gòu)造孔隙裂隙中，構(gòu)成層間孔隙裂隙潛水或承壓水。含水層埋藏條件受地貌控制，一般在黃土塬、梁峁處較深，在黃土塬邊以及河谷區(qū)較淺，埋深變化較大一般幾米，最深處達(dá)300 m左右。地下水礦化度一般為0.5～3.0 g/L。

4 不穩(wěn)定斜坡特征

不穩(wěn)定斜坡位于慶城縣慶城鎮(zhèn)東王塬村村委會及居民安置點(diǎn)南西側(cè)，為開挖黃土殘塬斜坡形成的不穩(wěn)定斜坡。斜坡寬為450 m，坡高2～5 m，坡高北西最高約5 m，沿坡走向向其南西部坡高逐漸降低至坡腳地面，坡度70°。斜坡走向148°，坡面較為平整，坡向58°，坡角70°。坡體由馬蘭黃土組成，具Ⅲ級自重濕陷性。坡頂為果園，果園中有深約0.4 m的人工開挖排水管，坡面由方磚支護(hù)，現(xiàn)狀穩(wěn)定。坡南東端高度較低處(坡高小于1m)未進(jìn)行支護(hù)處有少量的堆積物。坡頂人工進(jìn)行修整，現(xiàn)狀變形不明顯。其剖面圖見圖1。

圖1 東王塬不穩(wěn)定斜坡剖面圖

5 不穩(wěn)定斜坡形成原因分析

通過實地調(diào)查和收集資料綜合分析，不穩(wěn)定斜坡主要由地質(zhì)條件、氣象水文條件和人類工程活動共同作用形成。

5.1 地形地貌

研究區(qū)內(nèi)的不穩(wěn)定斜坡均發(fā)育在黃土殘塬塬邊，區(qū)內(nèi)黃土厚度200～250 m。黃土梁峁溝區(qū)海拔1 160～1 470 m，區(qū)內(nèi)溝谷切割深度一般100～200 m。沿河谷走向平均2 km發(fā)育一條大型溝谷，溝谷剖面多呈“谷中谷”，平面形態(tài)呈長條狀“樹葉形”，支溝發(fā)育，溝腦平面形態(tài)近于半圓或單橢圓形，主溝縱坡降40‰～200‰，溝谷斜坡極不規(guī)則，陡崖、陡坡與緩坡平臺相間，多呈階梯狀。這種地形地貌為不穩(wěn)定斜坡形成提供了條件。

5.2 地層巖性

不穩(wěn)定斜坡主要由上更新統(tǒng)馬蘭黃土組成，馬蘭黃土結(jié)構(gòu)疏松，具大孔隙，垂直節(jié)理發(fā)育，有利于降水入滲，具Ⅲ～Ⅳ級自重濕陷性，其土體特性有利于斜坡失穩(wěn)產(chǎn)生滑坡、崩塌地質(zhì)災(zāi)害。

5.3 降水

研究區(qū)年內(nèi)降水量分配不平衡，汛期(5—10月)降水量年均為462.8 mm，占全年降水量85%。雨水入滲后，加大了坡體自身的重量，降低了土體原有的粘聚力，加大了顆?；频牧Χ?，同時在地表水的大量入滲作用下潛蝕作用加強(qiáng)，在溝坡地段發(fā)育大量的黃土陷穴、侵蝕形成的溝槽地等破碎微地貌地段，使坡體朝不穩(wěn)定的方向不斷轉(zhuǎn)化，進(jìn)而使斜坡失穩(wěn)產(chǎn)生滑坡、崩塌等地質(zhì)災(zāi)害。

5.4 人類工程活動

研究區(qū)位于塬邊斜坡地帶。在開挖平整過程中，斜坡地帶的安置點(diǎn)必然形成不穩(wěn)定斜坡。人類工程活動是不穩(wěn)定斜坡形成的直接原因。

6 結(jié)論

本文通過實地調(diào)研，從滑坡形成的地質(zhì)環(huán)境、工程地質(zhì)特征、水文地質(zhì)特征等方面入手，總結(jié)了東王塬不穩(wěn)定斜坡的發(fā)育特征，認(rèn)為不穩(wěn)定斜坡的形成與地形地貌、地層巖性、降水和人類活動有較為密切的關(guān)系。