，

(中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局西安地質(zhì)調(diào)查中心，陜西 西安 710054)

2013年7月延安地區(qū)遭遇自1945年有氣象記錄以來(lái)強(qiáng)度最大、暴雨日最多、持續(xù)時(shí)間最長(zhǎng)的一次降雨過(guò)程。強(qiáng)降雨引發(fā)了大量的滑坡崩塌等地質(zhì)災(zāi)害。此次強(qiáng)降雨導(dǎo)致延安市甘泉縣淹土安老滑坡體出現(xiàn)數(shù)條橫向拉張裂縫，滑坡前緣蠕動(dòng)變形，穩(wěn)定性差，危險(xiǎn)程度大，威脅滑坡下方170余人的生命財(cái)產(chǎn)安全。為了及時(shí)捕捉滑坡的變形特征，進(jìn)行滑坡預(yù)警預(yù)報(bào)，保護(hù)受滑坡威脅群眾生命財(cái)產(chǎn)安全，并為滑坡的工程治理提供可靠的資料和科學(xué)依據(jù)，筆者對(duì)淹土安滑坡開(kāi)展了實(shí)時(shí)專(zhuān)業(yè)監(jiān)測(cè)(薛強(qiáng)等，2013)。通過(guò)監(jiān)測(cè)，于2014年5月14日成功預(yù)警預(yù)報(bào)，避免了人員生命財(cái)產(chǎn)損失，隨即提出了應(yīng)急除險(xiǎn)措施及治理工程措施建議，并得到地方政府采納。根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果，分析了滑坡變形過(guò)程及其影響因素。

1 滑坡概況

淹土安滑坡位于延安市甘泉縣城關(guān)鎮(zhèn)瓦窯溝，地理坐標(biāo)：東經(jīng)109°21′24.9″，北緯36°16′49.4″?；潞蟊诮缦耷逦?，后緣呈圈椅狀錯(cuò)臺(tái)陡坎；中部突起，坡度20°～25°；前緣較陡立，坡度60°～70°?；麦w平面上呈近似半橢圓形，長(zhǎng)320m，寬280m，主滑方向315°，整體高差142m(圖1)。

圖1 淹土安滑坡全貌圖Fig.1 Panorama of Yantu’an landslide

滑坡區(qū)地層巖性自上而下依次為第四系上更新統(tǒng)黃土、中更新統(tǒng)黃土、新近系紅黏土、侏羅系石英砂巖夾深灰色砂質(zhì)泥巖?；w主要由第四系黃土和新近系紅黏土組成，滑床由紅黏土和基巖組成，滑帶土厚15～25cm(圖2、圖3)。

圖2 淹土安滑坡滑帶圖Fig.2 Sliding zone of Yantu’an landslide

1.晚更新世黃土；2.中更新世黃土；3.砂巖；4.砂質(zhì)泥巖；5.滑體；6.人工填土；7.滑面及滑向；8.裂縫位移監(jiān)測(cè)；9.土壤水分監(jiān)測(cè)探坑圖3 淹土安滑坡剖面圖Fig.3 Profile of Yantu’an landslide

2013年7月延安地區(qū)出現(xiàn)極端強(qiáng)降雨，導(dǎo)致淹土安滑坡體前緣變形，變形區(qū)發(fā)育數(shù)條拉張裂縫，裂縫寬5～10cm，下錯(cuò)臺(tái)高10～15cm，滑坡有復(fù)活跡象。變形區(qū)南北向長(zhǎng)70m，東西向?qū)?20m，高差為44m，滑體厚約8m，體積為12.3×104m3，穩(wěn)定性差，危險(xiǎn)程度大，威脅滑坡下方170余人的生命財(cái)產(chǎn)安全，如果再遇強(qiáng)降雨，滑坡有大面積下滑的可能。

2 滑坡監(jiān)測(cè)預(yù)警及防治措施建議

2.1 監(jiān)測(cè)內(nèi)容

為了研究滑坡變形失穩(wěn)機(jī)制，及時(shí)進(jìn)行預(yù)警預(yù)報(bào)，筆者對(duì)淹土安滑坡進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)內(nèi)容為：滑坡表面裂縫位移監(jiān)測(cè)、土壤含水率監(jiān)測(cè)、土壤水勢(shì)(基質(zhì)吸力)監(jiān)測(cè)、土壤溫度監(jiān)測(cè)。降雨量采用延安市氣象局區(qū)域雨量站監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。

2.2 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)布設(shè)

淹土安滑坡監(jiān)測(cè)系統(tǒng)總體布設(shè)見(jiàn)圖4。在滑坡體上沿主要裂縫帶共布置3個(gè)一體化表面位移監(jiān)測(cè)站(LF1、LF2、LF3)，2處土壤水分監(jiān)測(cè)探坑(TK1、TK2)。在探坑深度0.3m、0.8m處布設(shè)土壤含水率、土壤水勢(shì)(基質(zhì)吸力)、土壤溫度監(jiān)測(cè)儀器(表1)。

監(jiān)測(cè)開(kāi)始時(shí)間為2013年10月16日。2014年6月20日，開(kāi)始對(duì)滑坡體進(jìn)行施工治理，因此拆除了監(jiān)測(cè)儀器，停止監(jiān)測(cè)。

圖4 淹土安滑坡監(jiān)測(cè)平面布置圖Fig.4 Monitoring plan of Yantu’an landslide

表1 淹土安滑坡土壤水分監(jiān)測(cè)儀器安裝位置表Tab.1 Installation position of soil moisture monitoring instruments

2.3 預(yù)警預(yù)報(bào)及防治措施建議

2013年10月16日開(kāi)始實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。2014年5月9日～5月10日2日內(nèi)甘泉縣累計(jì)降雨量為40.5 mm，滑坡體變形加劇(圖5)，5月14日LF3測(cè)點(diǎn)正下方坡腳擋土墻出現(xiàn)鼓脹變形(圖6)。險(xiǎn)情發(fā)生后，筆者及時(shí)向甘泉縣國(guó)土資源局發(fā)出災(zāi)害預(yù)警信息，當(dāng)?shù)卣块T(mén)組織群眾緊急撤離。5月15日LF3測(cè)點(diǎn)下方發(fā)生局部滑塌，方量約200 m3，居民院墻及坡腳擋墻部分損毀(圖7)。由于預(yù)警預(yù)報(bào)及時(shí)，未造成人員傷亡。

圖5 滑坡體裂縫下錯(cuò)變形圖Fig.5 The deformation of the crack of landslide

圖6 2014年5月14日LF3測(cè)點(diǎn)下方坡腳擋土墻鼓脹變形圖Fig.6 Drum deformation of retaining wall in the lower LF3 on May 14, 2014

圖7 2014年5月15日LF3測(cè)點(diǎn)下方滑塌圖Fig.7 Collapse in the lower LF3 on May 15, 2014

根據(jù)災(zāi)害險(xiǎn)情，西安地質(zhì)調(diào)查中心專(zhuān)家組(筆者為專(zhuān)家組成員)于5月21日向甘泉縣人民政府提出了“分級(jí)削坡+護(hù)坡?lián)鯄?截排水+植被恢復(fù)”的應(yīng)急治理方案。6月20日，當(dāng)?shù)卣块T(mén)按照應(yīng)急治理方案對(duì)滑坡進(jìn)行治理(圖8)，監(jiān)測(cè)儀器被拆除，停止監(jiān)測(cè)。經(jīng)治理后，滑坡處于穩(wěn)定狀態(tài)。

圖8 分級(jí)削坡治理圖(2014年8月)Fig.8 Landslide control using slope cutting(August 2014)

3 監(jiān)測(cè)結(jié)果分析

3.1 變形特征分析

通過(guò)對(duì)淹土安滑坡的監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)，自2014年3月以來(lái)，滑坡各監(jiān)測(cè)點(diǎn)開(kāi)始蠕動(dòng)變形(圖9)。2014年5月9日～5月10日2日內(nèi)甘泉縣累計(jì)降雨量40.5 mm，滑坡體變形加劇，其中LF3測(cè)站5月14日～5月15日累計(jì)變形量達(dá)16.2 mm，滑坡體出現(xiàn)局部變形破壞，5月15日LF3測(cè)點(diǎn)下方發(fā)生局部滑塌，損壞居民院墻及坡腳擋墻。

圖9 淹土安滑坡各測(cè)點(diǎn)累計(jì)位移-時(shí)間曲線(xiàn)圖Fig.9 Accumulated displacement-time curve of each monitoring point of Yantu’an landslide

對(duì)變形量最大的LF3測(cè)點(diǎn)進(jìn)行重點(diǎn)分析。根據(jù)淹土安滑坡累計(jì)位移和變形速率(日變形量)曲線(xiàn)(圖10、圖11)，并結(jié)合宏觀變形特征，可知淹土安滑坡變形經(jīng)歷了以下4個(gè)變形階段(許強(qiáng)等，2008，2009；劉小珊等，2014)。

圖10 LF3測(cè)點(diǎn)累計(jì)位移-時(shí)間曲線(xiàn)圖Fig.10 Accumulated displacement-time curve of LF3

圖11 LF3測(cè)點(diǎn)變形速率-時(shí)間曲線(xiàn)圖Fig.11 Deformation rate-time curve of LF3

第一階段：初始變形階段(2014年3月8日～4月20日)。淹土安滑坡從2014年3月8日開(kāi)始蠕動(dòng)變形，累計(jì)位移曲線(xiàn)斜率開(kāi)始增大(圖10)，至4月20日，此階段累計(jì)位移7.5 mm，變形速率曲線(xiàn)出現(xiàn)波動(dòng)(圖11)。

第二階段：加速變形階段(2014年4月21日～5月9日)。2014年4月21日滑坡進(jìn)入加速變形階段，此后20天內(nèi)，累計(jì)位移曲線(xiàn)斜率明顯變大(圖10)，變形速率也呈現(xiàn)出不斷加速增長(zhǎng)的趨勢(shì)(圖11)。

第三階段：變形破壞階段(2014年5月10日～5月15日)。2014年5月10日滑坡進(jìn)入變形破壞階段，累計(jì)位移曲線(xiàn)斜率繼續(xù)增大(圖10)，變形速率變?yōu)槎钢睜顟B(tài)(圖11)，受5月9日～10日降雨(降雨量40.5 mm)的影響，5月9日～15日累計(jì)變形量37.8 mm。5月14日當(dāng)日變形量7.0 mm，LF3測(cè)點(diǎn)正下方坡腳擋土墻鼓脹變形。5月15日當(dāng)日變形量9.2 mm，LF3測(cè)點(diǎn)正下方發(fā)生局部滑塌，方量約200 m3，損壞居民院墻及坡腳擋墻。

第四階段：減速變形階段(2014年5月16日～6月20日)。2014年5月15日滑坡發(fā)生局部變形破壞之后，由于甘泉縣未出現(xiàn)強(qiáng)降雨，累計(jì)位移曲線(xiàn)逐漸平穩(wěn)，變形速率逐漸減小。

3.2 影響因素分析

淹土安滑坡變形失穩(wěn)的主要影響因素有降雨、坡腳開(kāi)挖和凍融作用。

2.2.1 開(kāi)挖土地剖面。對(duì)普通的土地資源，土地剖面的尺寸要求是長(zhǎng)1.5米、寬1米、深1.2米，針對(duì)鹽漬土壤要挖至地下水層。開(kāi)挖土地剖面時(shí)，要注意如下幾點(diǎn)內(nèi)容：觀察面要朝陽(yáng)，便于觀察；底土與表層土要分類(lèi)堆放，便于填坑時(shí)更好復(fù)原；觀察面頂部不能堆土和隨意走動(dòng)，避免損壞表層構(gòu)造，影響剖面外形的描述與采樣；剖面處理好后應(yīng)立即修正，一側(cè)修成光面，便于監(jiān)測(cè)顏色、新生體等，一側(cè)修成粗糙毛面，便于監(jiān)測(cè)結(jié)構(gòu)。

3.2.1 降雨對(duì)滑坡的影響

在延安黃土地區(qū)，水的作用是誘發(fā)黃土滑坡的最重要因素，土體的土-水特征曲線(xiàn)反映了土體含水率和基質(zhì)吸力之間的關(guān)系，對(duì)于分析非飽和土變形破壞至關(guān)重要(張茂省等，2011；許旭堂等，2015)。本次在野外通過(guò)EC-5和MPS-2監(jiān)測(cè)淹土安滑坡滑體的土-水特征曲線(xiàn)(圖12)。同時(shí)通過(guò)室內(nèi)試驗(yàn)獲取了淹土安滑坡體上不同類(lèi)型土體的粘聚力對(duì)含水率的反應(yīng)曲線(xiàn)(圖13)。通過(guò)監(jiān)測(cè)和室內(nèi)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，降水期間或降雨之后斜坡巖土體內(nèi)含水率升高，基質(zhì)吸力降低，使得潛在滑動(dòng)面上的有效應(yīng)力及抗剪強(qiáng)度降低，斜坡穩(wěn)定性降低，從而誘發(fā)滑坡。淹土安滑坡中后部發(fā)育數(shù)條拉張裂縫，為降雨的下滲提供了有利的優(yōu)勢(shì)入滲通道；滑帶為紅黏土夾風(fēng)化泥巖，為相對(duì)隔水層，降雨下滲雨水可在此聚集，更有利于滑坡的變形失穩(wěn)。

圖12 淹土安滑坡滑體土-水特征曲線(xiàn)圖Fig.12 Soil-water characteristic curve of Yantu’an landslide body

圖13 淹土安滑坡不同類(lèi)型土體粘聚力對(duì)含水率的反應(yīng)圖Fig.13 Cohesion of different types soil reaction to moisture of Yantu’an landslide

通過(guò)對(duì)淹土安滑坡含水率與變形速率(每日變形量)的分析發(fā)現(xiàn)，在土壤含水率增大的時(shí)間段內(nèi)，滑坡變形速率也有增大的趨勢(shì)，但具有一定的滯后性(圖14)。2014年3月8日之前，滑坡體各測(cè)點(diǎn)含水率較低，滑坡變形速率為0；從3月9日開(kāi)始，含水率逐漸升高，滑坡開(kāi)始蠕動(dòng)變形。至4月18日，各測(cè)點(diǎn)含水率均達(dá)峰值，4月24日，LF3測(cè)點(diǎn)變形加速，滯后時(shí)間6 d。5月9日～5月10日2 d內(nèi)甘泉縣累計(jì)降雨量40.5 mm，各測(cè)點(diǎn)含水率在5月10日達(dá)到峰值，5月15日，LF3測(cè)點(diǎn)變形速率達(dá)到最大值9.2 mm/d，滯后時(shí)間5 d?；伦冃蔚募铀賹?duì)含水率的反應(yīng)具有滯后效應(yīng)。

圖14 淹土安滑坡土體含水率-變形速率曲線(xiàn)圖(LF3測(cè)點(diǎn))Fig.14 Soil moisture-deformation rate curve of LF3 of Yantu’an landslide

因此，降水之后隨著含水率的增大，黃土的基質(zhì)吸力相應(yīng)地減弱，抗剪強(qiáng)度降低是淹土安滑坡變形失穩(wěn)的主要力學(xué)機(jī)制。

3.2.2 坡腳開(kāi)挖對(duì)滑坡的影響

坡腳開(kāi)挖改變了斜坡原有的應(yīng)力狀態(tài)，促使斜坡發(fā)生變形，并逐漸向坡體后部擴(kuò)展，在長(zhǎng)期變形積累下，應(yīng)力集中，從而誘發(fā)滑坡。淹土安滑坡位于甘泉縣城周邊，近年來(lái)村民大面積開(kāi)挖坡腳建窯建房，坡腳開(kāi)挖嚴(yán)重，局部甚至直立，為滑坡的發(fā)生提供了有利的臨空條件。在降雨的作用下，雨水沿裂縫等通道快速下滲，滑坡中后部蠕滑變形對(duì)坡腳產(chǎn)生擠壓，促使坡腳發(fā)生滑塌，同時(shí)坡腳的滑塌對(duì)滑坡中后部產(chǎn)生拉裂作用，使滑坡變形加劇。強(qiáng)烈的坡腳開(kāi)挖是滑坡變形的影響因素，滑坡的形成機(jī)制主要表現(xiàn)為蠕滑-拉裂式。

3.2.3 凍融作用對(duì)滑坡的影響

在黃土地區(qū)，凍融作用也對(duì)滑坡的發(fā)生起著重要的作用(張茂省等，2013；王念秦等，2010)。淹土安滑坡變形的加劇也與凍融有關(guān)。2013年7月，延安經(jīng)歷一次持續(xù)性強(qiáng)降雨過(guò)程，使得外部地表水大量進(jìn)入滑坡體，滑體飽水程度增大，在短期內(nèi)滑體內(nèi)水分并未完全消散。2014年3月以來(lái)，氣溫開(kāi)始回升，強(qiáng)降雨期間下滲的雨水經(jīng)過(guò)一個(gè)凍結(jié)期，土壤逐漸解凍，抗剪強(qiáng)度降低，滑坡發(fā)生蠕動(dòng)變形。通過(guò)監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)，滑坡變形速率與土壤溫度也有著顯著的相關(guān)性。自2014年3月以來(lái)，隨著土壤溫度的逐漸升高，滑坡變形速率也逐漸增大(圖15)。凍融作用導(dǎo)致土體力學(xué)性質(zhì)變差，抗剪強(qiáng)度降低，從而誘發(fā)滑坡。

圖15 土壤溫度-變形速率曲線(xiàn)圖(2014年)Fig.15 Soil temperature-deformation rate curve in 2014

4 結(jié)論

(2)通過(guò)對(duì)淹土安滑坡監(jiān)測(cè)成果和宏觀變形跡象的分析，可知淹土安滑坡變形經(jīng)歷了4個(gè)變形階段：初始變形階段、加速變形階段、變形破壞階段和減速變形階段。

(3)根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果對(duì)滑坡的影響因素進(jìn)行了分析，認(rèn)為降水之后隨著含水率的增大，黃土的基質(zhì)吸力相應(yīng)地減弱，抗剪強(qiáng)度降低是淹土安滑坡變形失穩(wěn)的主要力學(xué)機(jī)制；強(qiáng)烈的坡腳開(kāi)挖是滑坡變形的主要影響因素；凍融作用也對(duì)滑坡的變形起著重要的作用。

致謝：中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局西安地質(zhì)調(diào)查中心張戈對(duì)本文進(jìn)行了修改并提出寶貴的意見(jiàn)，在此表示感謝。

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