陳 首

(新疆地礦局第一水文工程地質大隊，新疆 烏魯木齊 830091)

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吐魯番市葡萄溝景區(qū)崩塌地質災害變形破壞模式研究

陳 首

(新疆地礦局第一水文工程地質大隊，新疆 烏魯木齊 830091)

在對新疆吐魯番市葡萄溝景區(qū)野外實地調查的基礎上，同時結合研究區(qū)自然地理概況和地質條件的分析，以研究區(qū)內發(fā)育的29處崩塌危巖體(帶)地質災害點作為研究對象，對區(qū)內崩塌危巖體(帶)地質災害的孕災條件、變形破壞模式以及主要影響因素等內容進行分析和評價。研究結果表明：葡萄溝景區(qū)內重要災害點危巖體變形破壞模式主要劃分為傾倒式、墜落式和滑移式等三種類型，而影響危巖體(帶)的主要控制因素是卸荷裂隙和風化裂隙，主要誘發(fā)因素為暴雨、地震和人工切坡。

葡萄溝景區(qū)；崩塌；變形破壞模式；影響因素

崩塌是在特定自然條件下形成的一種地質災害類型，具有下落速度快、發(fā)生突然等特點[1]。研究區(qū)位于吐魯番盆地火焰山西段的葡萄溝河谷內，地貌類型為構造剝蝕低山地貌中的峽谷地貌，山脊向兩側傾斜，峽谷兩岸谷坡陡峻，溝谷狹窄，地形起伏變化較大。受火焰山背斜的影響，區(qū)內巖性巖相變化大，巖層風化裂隙和卸荷裂隙發(fā)育，巖體風化較嚴重，巖土體工程地質條件較差。隨著國家“一帶一路”戰(zhàn)略的提出，人類工程經(jīng)濟活動將會進一步加劇該地區(qū)地質環(huán)境和生態(tài)環(huán)境的破壞，導致在汛期極易引發(fā)崩塌、滑坡等地質災害的發(fā)生。

因此，本文在野外實地調查和室內資料收集整理分析的基礎上，參考相關研究成果[2-6]，以研究區(qū)內發(fā)育的29處崩塌危巖體(帶)地質災害點作為研究對象，對區(qū)內崩塌危巖體(帶)地質災害的孕災條件、變形破壞模式以及主要影響因素等內容進行分析和評價，進而為崩塌危巖體(帶)地質災害防治方案提出建議，同時也為崩塌危巖體(帶)的防治工程設計、施工提供地學依據(jù)。

1 研究區(qū)孕災條件分析

1.1 自然地理概況

研究區(qū)位于新疆維吾爾自治區(qū)吐魯番市北東側的葡萄溝內，總面積4.9 km2，其中重點調查區(qū)面積1.28 km2，一般調查區(qū)面積3.62 km2，研究區(qū)所在的葡萄溝行政區(qū)劃隸屬吐魯番市，是著名的AAAAA級景區(qū)，南距吐魯番市7 km，西距烏魯木齊市184 km，交通比較方便。

根據(jù)吐魯番市氣象站等代表性測站多年觀測資料，吐魯番市氣候異常燥熱，日照充足，熱量豐富，素有“火洲”之稱。全年無霜期長達270 d，日照時數(shù)達3 054 h以上，全年積溫達5 500℃以上。年降水量在10～16 mm，盆地最低處的艾丁湖年降水量僅有7.8 mm或無降水。吐魯番市6-8月平均氣溫為25℃～35℃，極端最高氣溫達48℃以上，地面直射最高溫度為76.6℃，沙丘表面最高溫度達82.3℃。雖然吐魯番市降水量不大，但較為集中，常形成時間短、強度大的降水(暴雨)。大降水主要集中在夏季(6-8月)，占全年降水量的70%～80%以上。

1.2 地形地貌

研究區(qū)位于火焰山南麓。火焰山呈近東西向橫貫于吐魯番盆地中部，在地貌上將盆地分為南北兩部分。研究區(qū)總地勢北高南低，地貌類型主要包括構造剝蝕地形和剝蝕堆積地形兩大類。其中，構造剝蝕地形主要分布于研究區(qū)河谷兩側，主要為構造剝蝕低山類型，山體被葡萄溝溝谷橫向切割，山谷內山體奇峻，地形起伏變化較大，地形坡度多在55°左右變化。而剝蝕堆積地形主要分布于研究區(qū)葡萄溝北側溝口至南側出山口地段，河谷平原地勢北高南低，由葡萄溝口向南南西傾斜，由于河谷內人類工程活動密集，目前河谷兩側階地基本已被人為改造為耕地、園地或住宅用地。研究區(qū)中部和北側剝蝕構造低山地形地貌如圖1和圖2所示。

圖1 研究區(qū)中部剝蝕構造低山 圖2 研究區(qū)北側剝蝕構造低山

1.3 地層巖性

研究區(qū)及附近區(qū)域出露的地層主要為第四系下更新統(tǒng)和全新統(tǒng)。其中：第四系下更新統(tǒng)分布于研究區(qū)東西兩側第一斜坡帶危巖體(帶)上，其中在Ⅰ-Ⅴ號重點勘查區(qū)危巖體(帶)上均有出露，巖性主要以灰色巨厚的西域礫巖層，鈣質膠結，夾有細礫巖、礫狀砂巖及砂質泥巖的透鏡體為主，巖層產(chǎn)狀為340°～351°∠1°～5°，厚度大于50 m。而第四系全新統(tǒng)主要包括全新統(tǒng)坡積層和全新統(tǒng)沖積洪積層，分別分布于研究區(qū)葡萄溝東西兩側第一斜坡帶山坡上及坡腳處和葡萄溝現(xiàn)代河床中。

1.4 地質構造及新構造運動

在區(qū)域地質構造上，主要包括火焰山逆斷裂褶皺帶(火焰山背斜)、火焰山山前坳陷以及吐魯番大斷裂，對研究區(qū)及附近的地形地貌特征和地層巖性分布狀況起到了控制作用。此外，由于吐魯番盆地地質構造復雜，新構造運動劇烈，屬地殼基本穩(wěn)定區(qū)，許多斷層呈現(xiàn)繼承性長期活動，導致盆地內及周邊地區(qū)地震頻率高，活動強度大。根據(jù)新疆地震動峰值加速度區(qū)劃劃分結果，吐魯番市葡萄溝處在地震動峰值加速度0.10 g范圍內，地震基本烈度相當于Ⅶ度。

1.5 人類工程活動

葡萄溝旅游區(qū)是新疆為數(shù)不多的5A級景區(qū)之一。近年來，隨著旅游業(yè)的快速發(fā)展，研究區(qū)內的人類工程經(jīng)濟活動也逐漸開始增強，進一步加劇了該地區(qū)地質環(huán)境和生態(tài)環(huán)境的破壞，導致在汛期極易引發(fā)崩塌、滑坡等地質災害的發(fā)生。其中，葡萄溝西岸人類工程活動為沿坡腳修筑各類民房設施，而葡萄溝東岸人類工程活動為沿坡腳修筑各類旅游設施及水利設施。

2 研究區(qū)崩塌地質災害變形破壞模式

2.1 傾倒式崩塌危巖體(帶)

裂隙的切割使危巖與母巖基本脫離，危巖體底界臨空條件好，在變形破壞時，危巖體的頂部首先脫離母體，然后沿基座支點轉動，從而發(fā)生傾倒式破壞。在野外實地調查過程中，在WY04、WY05、WY07、WY09-WY13、WY15、WY16、WY19陡崖面均發(fā)育了規(guī)模較小的傾倒式崩塌破壞模式，危巖體層面陡傾，頂部后緣垂直裂隙發(fā)育，產(chǎn)狀一般在270°∠75°左右，張開寬度在1～20 cm不等，危巖大部分與母巖脫離，一旦發(fā)生強降雨、地震等，危巖體的頂部首先脫離母體，然后沿底部基座支點轉動而發(fā)生傾倒式崩塌。體積一般在46.08～8111.45 m3，屬于小型崩塌危巖體(帶)。在陡崖上分布的WY05和WY09傾倒式危巖體如圖3和圖4所示。

圖3 WY05傾倒式危巖體 圖4 WY09傾倒式危巖體

2.2 墜落式崩塌危巖體

墜落式崩塌危巖體指懸于巖腔上方的巖塊或巖體，在自然或人為因素作用下遭到破壞或穩(wěn)定失衡，以墜落方式塌落于巖腔底部。該種變形破壞模式的危巖多分布于陡崖上方的懸塊型或懸臂型危巖，危巖的規(guī)模通常較小。墜落類危巖失穩(wěn)，多從80°左右的陡崖上部或頂部開始，墜落至巖腔底部或下方斜坡。該類危巖的控制因素是危巖體上卸荷裂隙的發(fā)育，卸荷裂隙逐步貫通，一旦裂隙發(fā)育切割整個危巖體，危巖體在重力作用下從母體突然脫離失穩(wěn)產(chǎn)生崩塌。在陡崖上分布的WY08墜落式危巖體如圖5所示。

研究區(qū)內墜落式危巖體發(fā)育在巖質陡崖處，僅WY01、WY03、WY06、WY08屬于此種破壞形式的危巖體，危巖體積分別為31.2 m3、494.45 m3、79.2 m3和3 509.48 m3，均屬于小型崩塌危巖體。

2.3 滑移式危巖體(帶)

滑移式危巖體(帶)指危巖在自然或人為因素作用下遭到破壞或穩(wěn)定失衡，離開母體沿軟弱結構面向下滑移，從陡崖處崩塌滑落于下方斜坡。研究區(qū)內滑移式危巖體(帶)均為巖質危巖體(帶)。該類型的危巖主要受危巖體內發(fā)育的后緣裂隙以及軟弱夾層的控制，與母巖體已基本分離，陡崖面發(fā)育的裂隙將危巖體切割成相對獨立的塊體?；鶐r體巖層傾向與坡面傾向基本一致，軟弱夾層構成潛在的滑移面，滑移面傾角小于巖層傾角，對危巖穩(wěn)定性不利。當發(fā)生地震或受外力作用時，易沿此滑移面下滑。在陡崖上分布的WY14墜落式危巖體如圖6所示。

研究區(qū)內滑移式危巖體(帶)分布在葡萄溝西側民房陡崖處，僅WY02、WY14、WY17、WY18屬于此種破壞形式的危巖體(帶)，如WY02后緣裂縫有2條，產(chǎn)狀大致為105°∠85°，其中較大的裂縫張開寬度10～50 cm，后緣基本被掏蝕空，基座底部有少量碎石充填，而另外一條裂縫張開寬度2～3 cm，碎石充填，滑移面較平整，未見到明顯擦痕。體積為550.45 m3、屬于小型滑移式崩塌危巖體。

圖5 WY08墜落式危巖體 圖6 WY14滑移式危巖體

除上述重要災害點危巖體外，在研究區(qū)東西兩側還發(fā)育有10處崩塌危巖體(一般災害點)，其崩塌代號XB01-XB10。根據(jù)野外調查，這10個崩塌危巖體的變形破壞模式主要以傾倒式或墜落式為主。

3 研究區(qū)危巖形成主要影響因素分析

研究區(qū)內危巖體的形成主要受后緣卸荷裂隙和風化裂隙控制，兩組結構面將崖體切割成獨立塊體。

3.1 后緣主要卸荷裂隙

研究區(qū)西側危巖體后緣裂隙弱發(fā)育，東側危巖體一般發(fā)育1-2組后緣裂隙，根據(jù)地面測繪綜合分析，危巖體發(fā)育的多組裂隙中存在1組最為不利的卸荷裂隙，為主要卸荷裂隙。

東側危巖體后緣主要卸荷裂隙產(chǎn)狀為270°～280°∠70°～85°，裂隙延伸方向與陡崖總體走向基本平行，尤其是傾角大于80°危巖體占總比例的80%以上，裂隙呈線型展布。裂隙距離陡崖面距離在1～6 m，一般為閉合～微張，傾向方向上顯示上寬下窄，下部逐漸變窄直至尖滅，張開寬度在3～10 cm，一般無充填。該組裂隙延伸性好，切割礫巖體發(fā)育，在陡崖面處延伸具有平行陡崖面追蹤性。裂隙延伸長度一般在2～10 m。

通過對東側崩塌危巖體后緣卸荷裂隙分析，東側危巖體后緣卸荷裂隙延伸方向基本與崩塌危巖體臨空面走向一致，說明后緣裂隙的形成與崩塌危巖體的發(fā)育密切相關。后緣裂隙的寬度與崩塌危巖體的發(fā)育程度具有很大的相關性。

3.2 陡崖面風化裂隙

研究區(qū)西側危巖體裂隙弱發(fā)育，主要分布在東側危巖體，危巖體陡崖面主要發(fā)育兩組風化裂隙。第一組為垂直于陡崖面，第二組斜交于陡崖面。東側危巖體陡崖面第一組風化裂隙，垂直于陡崖面，產(chǎn)狀為270°～280°∠80°～90°。裂隙一般為閉合-微張，縫寬一般在1～9 cm之間，無充填。裂隙延伸性一般不穿層。第二組風化裂隙，斜交陡崖面，產(chǎn)狀為200°～240°∠60°～70°。裂隙一般為閉合～微張，縫寬都在2～7 mm之間，無充填。裂隙延伸性較好，穿層發(fā)育，貫通性好，大部分由陡崖頂面貫穿到坡腳。因此，研究區(qū)內危巖在卸荷裂隙及兩組風化裂隙相互貫通的控制下，大部分與母體分離，危巖被分割，形成板狀或柱狀的獨個危巖體，極易形成崩塌。

4 結語

在野外實地調查和室內資料收集整理分析的基礎上，以研究區(qū)內發(fā)育的29處崩塌危巖體(帶)地質災害點作為研究對象，對區(qū)內崩塌危巖體(帶)地質災害的孕災條件、變形破壞模式以及主要影響因素等內容進行分析和評價，可以看出：區(qū)內西岸危巖體少，東岸危巖體(帶)多，西岸危巖體相對規(guī)模小，東岸危巖體(帶)相對規(guī)模較大，西岸危巖體危巖體相對矮，東岸危巖體(帶)相對高；西岸危巖體以墜落式、滑移式為主，東岸危巖體(帶)以傾倒式、墜落式、滑移式為主，西岸危巖體威脅當?shù)鼐用駷橹?，東岸危巖體(帶)威脅游客和旅游設施為主。而影響危巖體(帶)的主要控制因素是卸荷裂隙和風化裂隙，主要誘發(fā)因素為暴雨、地震和人工切坡。通過對吐魯番市葡萄溝景區(qū)崩塌地質災害變形破壞模式和主要影響因素的分析，一方面可以為崩塌危巖體(帶)地質災害防治方案提出建議，同時也為崩塌危巖體(帶)的防治工程設計、施工提供地學依據(jù)。

[1]潘懋,李鐵峰. 災害地質學[M]. 北京大學出版社.2012.

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2016-12-26

陳首(1982-)，男，陜西西安人，工程師，主要從事水文地質、工程地質和環(huán)境地質方面的工作。

P642.21

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1004-1184(2017)03-0194-02