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[摘要]黄土滑坡是黄土地区一种典型的地质灾害,不仅影响范围广,而且危害程度深,严重制约了当地经济的进一步发展,甚至给当地居民的生命安全带来了严重的威胁。本文以豫西丘陵地区卢氏县黑马渠沟流域的黄土滑坡为例,对其分布特性、形成机制以及防治措施展开探讨,旨在促进黄土滑坡防治事业的进一步发展。
[关键字]豫西丘陵地区 黄土滑坡 特性 防治
[中图分类号] U216.41+9 [文献码] B [文章编号] 1000-405X(2013)-5-243-2
1黄土滑坡类型和危害
1.1黄土滑坡类型。黄土在我国西部地区广泛分布,黄土滑坡灾害也成为该区主要地质灾害类型之一,据岩性特征和地层结构的差异,可将黄土滑坡分为两大类型:(1)黄土内滑坡:这种滑坡,其滑动面位于地层内部,一般表现为沿软弱夹层滑动,规模不大,通常在10×104m3以内;(2)黄土—基石接触面滑坡:该种滑坡类型又可细分以下两种,一是黄土—基岩顺层滑坡,二是黄土—基岩切层滑坡。其滑动面也就是下伏基岩的顶面,规模较大,通常在10×104m3以上[1]。
1.2黄土滑坡危害。黄土滑坡灾害并不是简单的孤立事件。它诞生于自然环境,同时也会给自然环境施加一个反作用力。根据统计分析发现,黄土滑坡危害可归结为以下三点:(1)减少耕地面积,加剧人地矛盾;(2)造成局部干旱,影响人畜正常用水;(3)转化成泥石流灾害,严重威胁当地居民的生命财产安全。
2豫西丘陵地区(以卢氏县黑马渠沟流域为例)的黄土滑坡问题研究
2.1流域特征。黑马渠沟流域面积5.65km2,主沟4.39km,沟床平均纵比降为37.95‰;沟谷呈树枝状发育,大小支沟共计23条,切割程度3.09km/km2。流域呈瓢状,流域圆度系数为0.57,该值偏大,有利于洪峰的形成[1]。
2.2地层岩性分析。该流域地层结构及岩性特征自老至新简述如下:(1)下第三系上始新统卢氏组。成岩程度低,岩性软弱,节理发育,崩塌、滑坡和碎屑流十分发育;(2)下更新统;(3)中更新统风积黄土。该层属于滑坡敏感地層;(4)上更新统风积黄土。结构疏松,发育有落水洞;(5)全新统泥石流堆积物。分布在主沟道内,岩性主要是砂砾石、亚砂土以及亚粘土,表现出有层无序的特征。
2.3该流域黄土滑坡类型。该流域黄土滑坡的类型见表1所示。
3滑坡的发育分布规律
黄土滑坡的形成与发展和当地的环境条件息息相关,换而言之,当地的环境条件是黄土滑坡分布特性的决定性因素。研究卢氏县黑马渠沟流域黄土滑坡发现其分布受以下因素控制:(1)地层岩性条件。据调查和统计,53处黄土滑坡中,44处位于第四系风积黄土之中,且滑坡发育密度高达12个/km2;(2)地形地貌条件:最高、最低海拔分别为926.1m、560m,为低山地貌。总体上,北西高、南东低,沟壑交错且沟深坡陡,沟谷多成“V”字型,为易发生滑坡的地形;(3)地质构造。斜坡前缘受到严重切蚀(掏蚀)的主沟以及较大支沟处是黄土滑坡的多发地带。(4)降水。降雨强度最大时期一般是黄土滑坡的频发期。坡度和降水对滑坡的影响,分见表2、表3。
4黄土滑坡的形成机制
4.1内部条件
内部条件指的是斜坡坡体本身的地质条件容易促使黄土滑坡的出现。这是黄土滑坡的内因,也是必要条件。通过对该区域滑坡的分析研究,统计大量滑带特征,该流域黄土层的最小内聚力为31kPa,最小内摩擦角为15°,山坡坡度大约为20°。刚好处于临界状态,稍有外力影响,便会造成滑坡。
该流域沟壑纵横、坡面陡峭,为斜坡破坏提供了最原始的动力基础,同时也为滑坡营造了极佳的滑移空间。对该流域各种坡面的面积进行统计发现,陡坡(15~25°)和峻坡(>25°)分别占61.6%、31%。这种地质条件,为黄土滑坡提供了良好的内部条件[2]。
4.2外部条件
外部条件指的是作用于斜坡坡体之上,造成黄土滑坡的各类外界因素,如雨水、风以及人类相关活动。该流域雨水充沛,暴雨、大雨、绵雨天气极为常见。黄土典型的特性就是垂向裂隙发育,雨水能够沿着坡面的节理裂隙渗入,当遇相对隔水层时便会在隔水层面上形成潜在滑移面,水体浸泡滑动带的土层,使其抗剪性能大幅降低,最终引发滑坡。
总而言之,黄土滑坡是内部条件和外部条件超过临界点而导致的,是二者共同作用的结果。
5该流域黄土滑坡防治措施
5.1生物防治措施。具体的做法是在将林木或者粮食作物在那些活动性较为强烈的滑坡坡体上,通过植物的根系来提高滑坡坡体的稳固性。除此之外,还可将草皮或者荆棘铺种在滑坡前缘地带,从而降低表土的流失以及被侵蚀。该种措施花费成本较小,适用于一般性黄土滑坡的防治。
5.2排水防治措施。在该流域,暴雨是导致黄土滑坡的一个最为重要因素。所以,应该在经济条件许可的情况下,兴建相关地面排水工程。如果有需要,还可在坡体上进行相关排水设施的修筑,以便于地表水的及时、有效排疏,降低下渗量。该种措施的成本比第一种防治措施要高,但防治多雨环境下的黄土滑坡具有一定的优势。
5.3修建拦沙坝。该流域,黄土滑坡和泥石流的关联性极强:(1)黄土滑坡在一定条件下会转化成泥石流,增加泥石流的规模和危害;(2)泥石流是一种粘性较高的流体,在冲刷沟床的过程中,容易导致黄土滑坡。针对二者的关联性以及经济技术条件,可在黑马沟渠中下游位置修建拦沙坝,对泥石流中的固体物质进行有效拦截。这样做,不仅可以降低滑坡泥石流的危害,而且可以利用泥沙淤平沟谷,降低黄土滑坡的发生几率,还能够增加耕地面积,可以称得上是兴利除害的良策。该种措施的缺点是成本较高,但较为适合用于泥石流高发地区的黄土滑坡防治[3]。
6结语
黄土滑坡是一个相对复杂的动态力学灾变过程。本文以豫西丘陵地区卢氏县黑马渠沟流域黄土滑坡为例,对其分布特性、形成机制以及防治措施展开探讨,得到的相关结论具有一定的参考价值。
[关键字]豫西丘陵地区 黄土滑坡 特性 防治
[中图分类号] U216.41+9 [文献码] B [文章编号] 1000-405X(2013)-5-243-2
1黄土滑坡类型和危害
1.1黄土滑坡类型。黄土在我国西部地区广泛分布,黄土滑坡灾害也成为该区主要地质灾害类型之一,据岩性特征和地层结构的差异,可将黄土滑坡分为两大类型:(1)黄土内滑坡:这种滑坡,其滑动面位于地层内部,一般表现为沿软弱夹层滑动,规模不大,通常在10×104m3以内;(2)黄土—基石接触面滑坡:该种滑坡类型又可细分以下两种,一是黄土—基岩顺层滑坡,二是黄土—基岩切层滑坡。其滑动面也就是下伏基岩的顶面,规模较大,通常在10×104m3以上[1]。
1.2黄土滑坡危害。黄土滑坡灾害并不是简单的孤立事件。它诞生于自然环境,同时也会给自然环境施加一个反作用力。根据统计分析发现,黄土滑坡危害可归结为以下三点:(1)减少耕地面积,加剧人地矛盾;(2)造成局部干旱,影响人畜正常用水;(3)转化成泥石流灾害,严重威胁当地居民的生命财产安全。
2豫西丘陵地区(以卢氏县黑马渠沟流域为例)的黄土滑坡问题研究
2.1流域特征。黑马渠沟流域面积5.65km2,主沟4.39km,沟床平均纵比降为37.95‰;沟谷呈树枝状发育,大小支沟共计23条,切割程度3.09km/km2。流域呈瓢状,流域圆度系数为0.57,该值偏大,有利于洪峰的形成[1]。
2.2地层岩性分析。该流域地层结构及岩性特征自老至新简述如下:(1)下第三系上始新统卢氏组。成岩程度低,岩性软弱,节理发育,崩塌、滑坡和碎屑流十分发育;(2)下更新统;(3)中更新统风积黄土。该层属于滑坡敏感地層;(4)上更新统风积黄土。结构疏松,发育有落水洞;(5)全新统泥石流堆积物。分布在主沟道内,岩性主要是砂砾石、亚砂土以及亚粘土,表现出有层无序的特征。
2.3该流域黄土滑坡类型。该流域黄土滑坡的类型见表1所示。
3滑坡的发育分布规律
黄土滑坡的形成与发展和当地的环境条件息息相关,换而言之,当地的环境条件是黄土滑坡分布特性的决定性因素。研究卢氏县黑马渠沟流域黄土滑坡发现其分布受以下因素控制:(1)地层岩性条件。据调查和统计,53处黄土滑坡中,44处位于第四系风积黄土之中,且滑坡发育密度高达12个/km2;(2)地形地貌条件:最高、最低海拔分别为926.1m、560m,为低山地貌。总体上,北西高、南东低,沟壑交错且沟深坡陡,沟谷多成“V”字型,为易发生滑坡的地形;(3)地质构造。斜坡前缘受到严重切蚀(掏蚀)的主沟以及较大支沟处是黄土滑坡的多发地带。(4)降水。降雨强度最大时期一般是黄土滑坡的频发期。坡度和降水对滑坡的影响,分见表2、表3。
4黄土滑坡的形成机制
4.1内部条件
内部条件指的是斜坡坡体本身的地质条件容易促使黄土滑坡的出现。这是黄土滑坡的内因,也是必要条件。通过对该区域滑坡的分析研究,统计大量滑带特征,该流域黄土层的最小内聚力为31kPa,最小内摩擦角为15°,山坡坡度大约为20°。刚好处于临界状态,稍有外力影响,便会造成滑坡。
该流域沟壑纵横、坡面陡峭,为斜坡破坏提供了最原始的动力基础,同时也为滑坡营造了极佳的滑移空间。对该流域各种坡面的面积进行统计发现,陡坡(15~25°)和峻坡(>25°)分别占61.6%、31%。这种地质条件,为黄土滑坡提供了良好的内部条件[2]。
4.2外部条件
外部条件指的是作用于斜坡坡体之上,造成黄土滑坡的各类外界因素,如雨水、风以及人类相关活动。该流域雨水充沛,暴雨、大雨、绵雨天气极为常见。黄土典型的特性就是垂向裂隙发育,雨水能够沿着坡面的节理裂隙渗入,当遇相对隔水层时便会在隔水层面上形成潜在滑移面,水体浸泡滑动带的土层,使其抗剪性能大幅降低,最终引发滑坡。
总而言之,黄土滑坡是内部条件和外部条件超过临界点而导致的,是二者共同作用的结果。
5该流域黄土滑坡防治措施
5.1生物防治措施。具体的做法是在将林木或者粮食作物在那些活动性较为强烈的滑坡坡体上,通过植物的根系来提高滑坡坡体的稳固性。除此之外,还可将草皮或者荆棘铺种在滑坡前缘地带,从而降低表土的流失以及被侵蚀。该种措施花费成本较小,适用于一般性黄土滑坡的防治。
5.2排水防治措施。在该流域,暴雨是导致黄土滑坡的一个最为重要因素。所以,应该在经济条件许可的情况下,兴建相关地面排水工程。如果有需要,还可在坡体上进行相关排水设施的修筑,以便于地表水的及时、有效排疏,降低下渗量。该种措施的成本比第一种防治措施要高,但防治多雨环境下的黄土滑坡具有一定的优势。
5.3修建拦沙坝。该流域,黄土滑坡和泥石流的关联性极强:(1)黄土滑坡在一定条件下会转化成泥石流,增加泥石流的规模和危害;(2)泥石流是一种粘性较高的流体,在冲刷沟床的过程中,容易导致黄土滑坡。针对二者的关联性以及经济技术条件,可在黑马沟渠中下游位置修建拦沙坝,对泥石流中的固体物质进行有效拦截。这样做,不仅可以降低滑坡泥石流的危害,而且可以利用泥沙淤平沟谷,降低黄土滑坡的发生几率,还能够增加耕地面积,可以称得上是兴利除害的良策。该种措施的缺点是成本较高,但较为适合用于泥石流高发地区的黄土滑坡防治[3]。
6结语
黄土滑坡是一个相对复杂的动态力学灾变过程。本文以豫西丘陵地区卢氏县黑马渠沟流域黄土滑坡为例,对其分布特性、形成机制以及防治措施展开探讨,得到的相关结论具有一定的参考价值。