西安市长安区中甘村崩塌稳定性评价研究

西安市长安区中甘村崩塌稳定性评价研究

徐建刚

子长市房产服务中心  陕西延安  717300

摘要：黄土斜坡失稳是黄土地区常见的地质灾害类型，其中因居民开挖窑洞形成的黄土崩塌灾害，是斜坡失稳的主要形式之一，是地质灾害风险管控的主要对象。借助野外勘察和室内土工试验，获取黄土斜坡的工程地质条件和土体物理力学指标，在此基础上进行斜坡稳定性评价，对防灾减灾具有重要的理论和实际指导意义。以西安市长安区中甘村崩塌为研究对象，在对其工程地质条件揭示的基础上，进行了崩塌的稳定性评价。该问题的研究对西安市长安区中甘村崩塌风险管控具有一定的指导意义。

关键字：西安市；中甘村；崩塌；稳定性评价

0 引言

黄土作为一种弱胶结土体，在世界上广泛分布，其中我国西北部黄土，无论是覆盖面积、厚度还是分布的连续性均是世界罕见[1]。由于黄土具有疏松大孔隙、垂直节理发育等特点，再加之黄土所在区气象水文和人类工程活动的影响，造成该地区发育大量的地质灾害，造成了大量的生命财产损失[2-4]。西安市长安区中甘村崩塌为中甘村北侧坡体上因早年人为开挖窑洞、取土等形成崩塌隐患，该崩塌隐患斜坡段总长260m，高度11m～23.5m，以中部人工堆积形成的缓梁为界，分为西、东两段（本报告将其编号为BT01和BT02）。该崩塌目前仍处于蠕变阶段，每逢暴雨或长时间降雨天气，坡体时常有坠土、掉块现象，在极端条件可能发育局部滑塌灾害，对前缘居民安全和后缘村道的正常使用构成威胁，需进行稳定性评价。

1 崩塌区工程地质条件

1.1 地形地貌

崩塌区地貌单元属黄土台塬区，塬面平坦，现为耕地。坡的前缘陡坎形成高11~23.5m的近直立裸露面，部分斜坡经人工开挖形成二级台坎，陡坎坡度60~70°。坡体整体地形东高西低，其底部为中甘村北侧房屋，坡顶南部为耕地。坡体由黄土构成，土体较松散，垂直裂隙发育，局部为内凹状，多为受水流侵蚀形成，坡体表面风化严重，局部有剥落现象。崩塌体地形特征有利于地下水的下渗和存储，对坡体稳定性非常不利。。

1.2 地层岩性

崩塌区出露地层主要为第四系全新统崩塌堆积层（Q4col）、第四系全新统人工堆积层（Q4ml）、第四系中更新统黄土层（Q2eol），第四系中更新统古土壤层（Q2eol）。

1.3 地质构造

崩塌区无褶皱、断裂等地质构造现象，土体结构受地质构造影响较小，。

1.4水文地质条件

崩塌区附近的地下水类型主要为第四系松散层孔隙水，富水性差，水位一般埋深大于30m。区内地下水的补给，径流和排泄受气候，地形地貌和地质等因素控制。地表水分水岭亦为地下水分水岭，补给来源主要为大气降水，总的径流方向与河流补给方向一致，由东向西，塬顶是地下水的主要补给，径流区，滈河河谷地带为排泄区，且多以泉水形式排泄。。

1.5人类工程经济活动

由于区内为黄土台塬塬坡地带，早期居民在塬坡坡脚地带集中分布。因生产、生活需要，原本较缓的塬边斜坡地貌改造为现有陡坎，并开挖窑洞23孔，。

2 崩塌基本特征及形成机制

2.1崩塌基本特征

崩塌由早期居民开挖窑洞、开垦耕地及后续人类工程活动切坡开挖形成，平面近似呈“西北~东南”方向分布，以一近南北向的人工堆积形成的缓梁为界，分为两段，西段BT01长度180m，最大坡高23.5m，最小坡高17m；东段BT02长度80m，最大坡高15m，最小坡高11m。崩塌变形形式主要为在降雨冲刷和节理裂隙切割影响下而形成的表层掉块垮落，平均厚约5m，体积合计约2.25×104m3，为中型黄土崩塌。。

2.2崩塌体形成机理

中甘村崩塌的形成与崩塌体所处的地形地貌、崩塌体的结构特征密切相关，该崩塌的发生主要受降雨、人类工程活动等因素诱发而成。

3 崩塌稳定性评价

3.1 崩塌变形现状

崩塌体主要由第四系中更新统风积黄土组成，为典型的黄土高陡斜坡。上、中更新统风积黄土（Q3eol 、Q2eol）以深黄或棕黄色粉质粘土为主，土质稍密至中密，节理裂隙较发育，含钙质结核，中部夹有一层古土壤层，呈褐黄至黄褐色，土质紧密，含少量姜石。坡体前缘经人工开挖形成高约15m的直立陡坎，陡坎临空面后方切坡卸载后出现了局部应力集中，形成了大量卸荷拉、张裂隙，稳定性差；坡面第四系中更系统风积黄土裸露，坡面垂直节理较发育，受降雨水流冲蚀严重。

崩塌体为早期当地居民开挖窑洞、开垦耕地及后续人类工程活动切坡开挖形成，其变形活动特征主要表现在受降雨冲刷和节理裂隙切割影响而形成的表层掉块垮落。。

3.2 定性评价

目前，该崩塌所在斜坡坡面局部微小裂隙发育，坡体前缘灌木生长，植被根系裸露，局部掉块现象时有发生。加之坡体边缘分布有废弃窑洞，增加了局部掉块、滑塌的可能性。结合实际经验分析认为，该崩塌体在一般地质环境和气象条件下处于欠稳定状态，在前缘临空面会有局部掉块、垮塌现象发生。在强降雨及连阴雨、地震等不利自然条件下，坡面裂隙会进一步扩大，可能与下方窑洞、黄土垂直节理裂隙相贯通，造成地表水大量下渗，存在坡体裂隙扩展贯通而发生整体崩塌的可能性。因此，在强降雨及连阴雨、地震等不利自然条件下，该崩塌体处于不稳定状态。

综上所述，该崩塌体在一般地质环境和气象条件下处于欠稳定状态，在强降雨及连阴雨、地震等不利自然条件下处于不稳定状态。

3.3定量评价

3.3.1 计算方法

斜坡稳定性分析主要采用瑞典圆弧法计算搜索坡体的抗滑稳定最小安全系数及最危险滑弧位置，计算模型及公式采用通用瑞典条分法及总应力法。

3.3.2计算模型（剖面的选取）

根据各剖面勘探情况，结合地质环境条件和斜坡破坏特征，根据现场调查及勘察成果，本次评价选取1-1~7-7七条剖面作为代表性计算剖面。

3.3.3计算工况的选取

崩塌区抗震设防烈度为8度，设计基本地震加速度值为0.2g，设计时考虑地震荷载。降雨使土体饱水是影响坡体稳定性的主要因素，考虑持续降雨工况与土体饱水情况的稳定系数，因此计算工况考虑以下三种：

工况1：天然自重状态；

工况2：自重+暴雨；

工况3：自重+地震。

3.3.4计算参数的确定

通过室内试验值，结合经验值和反分析值，最终确定了黄土的物理力学参数。（表1）

表1黄土物理力学性质指标综合取值表

3.3.5稳定性计算结果

该斜坡在天然状态下稳定性系数为1.00～1.036，处于欠稳定状态；自重加暴雨工况下稳定性系数为0.92~0.934，处于不稳定状态；自重+地震状态下稳定性系数为0.95～0.992，处于不稳定状态。

3.4综合评价

结合定性和定量评价结果，在天然状态下，斜坡整体处于欠稳定状态；在暴雨饱和及自重+地震条件下，处于不稳定状态，易产生失稳下滑。

5结论

（1）西安市长安区中甘村崩塌为黄土台塬塬边陡坡，分为两段，西段（BT01）长约180m，平均坡高约13m；东段（BT02）长约80m，平均坡高约16m，坡度约60～70°，局部近直立，主要由第四系中更新统风积黄土组成，为典型的黄土高陡斜坡；其变形活动形式主要表现为在降雨冲刷和节理裂隙切割影响下而形成的表层掉块垮落；崩塌体平均厚约5m，体积合计约2.25×104m3，按体积划分为中型黄土崩塌。

（2）黄土物理力学性质指标建议值见表1。

（3）该崩塌在天然条件下处于欠稳定状态，在强降雨及连阴雨、地震等不利自然条件下，该崩塌体处于不稳定状态；主要威胁中甘村村民、房屋及车辆的人身财产安全。

参考文献：

[1] 彭建兵,林鸿州,王启耀,等. 黄土地质灾害研究中的关键问题与创新思路[J]. 工程地质学报,2014,22(4):684-691.

[2]徐张建,林在贯,张茂省.中国黄土与黄土滑坡[J]. 岩石力学与工程学报,2007,(7):1297-1312.

[3]李喜安,彭建兵,郑书彦,等. 公路黄土洞穴灾害与水土流失研究[J]. 公路,2004,(12):70-73.

[4]王念秦,张倬元.黄土滑坡灾害研究[M].兰州:兰州大学出版社,2005.