以甘肃省天水市王家半坡滑坡为对象作滑坡风险评价研究。
一、研究区概况
1.自然地理情况
王家半坡滑坡位于天水市秦城区北山，其西临玉泉观，南依玉泉中学，北靠中梁山公路，东以王家半坡东冲沟为界。地理坐标为:东经105°42'01″～105°43'14″，北纬34°35'09″～34°35'16″。
2.气象与水文
该区属于温带半湿润气候区，多年平均降水量538.17mm，区内一次性连续最大降雨量为286.6mm，一日最大降雨量为113mm。年内降水分配不均，65%的降水量集中在6～9月份。也是滑坡、泥石流灾害多发期。
受地层岩性和降雨因素的控制，区内局部赋存滑带滞水。该类水为扰动松弛破碎带裂隙、孔隙水，含水层岩性为全心统坡积物，以黏性土为主。地下水补给源主要是大气降水，其次为居民生活污水回渗补给。大气降水或生活污水通过黄土垂直裂隙、滑坡侧后壁的拉张裂缝、剪切裂缝渗入，沿古滑坡体内扰动松弛的滑带土缓慢径流，最后聚集于相对稳定的坡体内，呈滑带滞水。
3.地形地貌
研究区处于西秦岭山地与陇西黄土高原过渡地带，地貌类型属于剥蚀－构造丘陵山地，总体地势北高南低，海拔高程1448～1200m，相对高差250m左右，坡体平均坡降12.5%，坡脚因古滑坡(或古滑坡群)的堆积，坡降较小，一般为1%～5%。
测区南侧为侵蚀－堆积河谷地貌。该地貌单元发育了1～2河流阶地、河漫滩及冲洪积扇，滑坡体就覆盖于河流阶地之上。
4.地质构造
研究区位于秦岭纬向构造带和陇西旋卷构造带的复合部位，属祁吕贺兰山字型构造体系的前弧，地质构造复杂，新构造运动强烈。其构造形迹表现为一系列北西的断裂和褶皱。
影响区内的地层岩性的挽近期构造均为隐伏断裂，主要有:
凤凰山断裂:沿籍河北岸呈北西西向展布，是一条区域性主干活动断裂。
窝驼里断裂:斜切天水市窝驼里北籍河谷底，为压扭性断裂，倾向南西。
东泉断裂:沿渭河南岸呈北西西向展布，向西延伸至籍河河谷。
二、王家半坡滑坡风险识别
王家半坡滑坡体属多期古滑坡体上的一部分，位于古滑坡体的前缘。王家半坡曾于20世纪60年代和70年代发生过两次山体滑动。近年来，受降水及人为活动影响，于2002年再次出现滑动，坡体上的居民房屋倒塌或开裂，造成巨大损失。目前滑坡体仍处于不稳定阶段，存在极大风险，因此，将王家半坡作为滑坡风险评价专题评价的对象有十分重要的意义。
根据收集资料(《天水市秦城区王家半坡应急治理可行性研究报告》)以及野外调查，确定影响王家半坡滑坡的主要因素有下面几部分:
(1)岩性:岩性从根本上控制着一个地区的地貌特征。在某种程度上，地貌形成的特征和速率取决于下伏物质的岩性和风化特征。岩性决定着斜坡体的黏聚力、摩擦系数等特征。因此，滑坡作用与岩性具有直接的联系。
根据勘探资料表明，王家半坡滑坡体的地层岩性为第四系坡积物，物质成分为扰动变形的黄土状粉质粘土和新第三系泥岩的混合物，自上而下依次为泥岩夹亚粘土－扰动泥岩－泥岩(图9－4－1)。主要特征是质地不均，结构松散，易于地表水入渗，中部裂隙十分发育，滑带滞水赋存于该层中，下部为致密坚硬的第三系泥岩。砂质泥岩和泥岩，致密坚硬，不透水。垂直节理和裂隙发育，遇水易软化膨胀，风干后呈瓦块状。该套地层是滑体和滑床的主要组成成分。
(2)坡度:滑坡和坡度之间的关系受地质和地理相互作用的影响。斜坡较陡时，失效的可能性更大一些，同时也表明物质强度会更高一些。为了便于分区，经常将坡度进行分组。将坡度分为五组:<10°;10°～20°;20°～30°;30°～40°;>40°。
王家半坡地形坡度陡峭，斜坡临空面大，是滑坡产生的重要原因。坡体的平均坡降12.5%，坡脚处因古滑坡(古滑坡群)的堆积，坡降较小，一般为1%～5%。
(3)降雨:降雨对斜坡稳定性影响的研究要根据降雨在坡面上产生孔隙压力的能力。Tsaparas(2002)认为土壤渗透性与滑坡的发生具正相关性。Van Westen等(1997)研究表明，在强降雨过程中，由于地下水位上升，导致上层土壤饱水，不透水层以上形成上层滞水，剪切强度减小，坡面上形成孔隙压力，这样就可能引发斜坡失效。
王家半坡滑坡体后缘及侧壁可见裂缝，赋存了滑带滞水，主要补给源是大气降水。而该滑坡体前缘勘探孔内未见滑带滞水(图9－4－1)，表明王家半坡滑坡体上新的滑动带尚未发育完全，在外力作用下，扰动松弛带会进一步向下发展，当滑体的下滑力大于岩体的抗滑力后，将会快速下滑。
(4)滑坡体规模:规模和形状十分重要，是确定滑坡体下滑力和抗滑力的主要影响因素之一。对滑坡体进行力学分析时，滑坡的规模和类型是判断滑体是否平衡的重要参数。
根据地形地貌特征及勘查资料，王家半坡滑坡体位于秦城北山古滑坡体的前缘，属两期古滑坡体上的再次滑动体。该滑坡体南北长为110m，后缘宽为150m，滑体平均厚度为17.7m，表面积为13000m2，属重力牵引式小滑坡，如图9－4－2所示。
(5)植被覆盖和土地利用:关于植被对斜坡稳定性的影响，不同文献有不同的观点。根据对Lantau岛自然地表的研究，Franks(1999)得出如下结论，植被稀疏的斜坡最易发生破坏。然而，Dai等(2001)发现与草地相比，裸地发生滑坡的概率要低。
王家半坡可以分为林地(较高的树木)、灌木丛林地(灌木)、农田和居住区。研究植被对滑坡的影响需要考虑坡度。例如，一般认为在中等坡度(30°～60°)的林地，植被覆盖率高有助于减少滑坡的发生，但当坡度较陡(>60°)时情况则有所不同。类似地，山区的农田(梯田)对斜坡稳定性也起到了积极的影响。
图9－4－1 王家半坡滑坡剖面图
图9－4－2 王家半坡滑坡平面图
三、滑坡危险评价
在考察前人成果［102、103、110、173、176、207～211］的基础上，分析得出Rosenbluth方法比较简单，可方便简捷的对斜坡稳定性进行概率评价。这种方法可有效地将斜坡稳定性评价中传统的安全系数法和概率评价法互相结合，取长补短，相互印证。因此，利用该模型进行王家半坡滑坡风险评价，评价步骤如下:
1.建立状态函数
对于一般的斜坡稳定性问题，根据斜坡岩土体结构、破坏机理和受力状况，可建立如下的状态函数:
城市地质环境风险经济学评价
式(9－4－1)中，xi分别为容重、黏聚力、摩擦系数、孔隙水压、荷载强度、降雨强度等随机变量，它们具有一定的分布(大多服从正态分布或对数正态分布)。
王家半坡滑坡风险评价以稳定性系数作为状态函数，即
城市地质环境风险经济学评价
式(9－4－2)中，R(x1，x2，…，xn)为抗滑力或者抗滑力矩，S(x1，x2，…，xn)为下滑力或者下滑力矩。
由于王家半坡滑坡属于非均质(黄土－泥岩)滑坡体，滑坡周界及滑动面按野外实测资料确定。滑坡稳定性计算公式为(引自《天水市秦城区王家半坡应急治理可行性研究报告》):
城市地质环境风险经济学评价
式(9－4－3)中，K为滑坡稳定系数;Fri为地下水面以上的条块面积，m2;Rri为地下水面以上的岩(土)体天然容重，但为同上;Fsi，Rsi为指地下水面以下的条块面积和岩(土)体容重，单位同上;φi为滑带土内摩擦角，(°);Ci为滑带土黏聚力，kPa;L为条块滑面长度，m;αi为条块滑面倾角，(°)。
2.确定参数值及随机变量
稳定性系数函数中除φi，Ci外，其他参数变异性较小，作常量处理，均为定值。根据试验及调查资料，考虑到该滑坡体有多层滑面，计算时选用最深滑动面确定参数。根据试验分析以及收集的资料确定其他参数值(《天水市秦城区王家半坡应急治理可行性研究报告》)，其他参数值分别为:Fri=314.55m2，Rri=18kN/m3，Fsi=629.1m2，Rsi=21kN/m3，L=99.5m，αi=25°。
将参数的定值代入9－4－3式中，可得到稳定性系数为
城市地质环境风险经济学评价
本研究中φ，C变化显著，为随机变量。所以斜坡的稳定性系数(状态函数)K是φi，Ci的函数，即
城市地质环境风险经济学评价
因此，F(Ci，φi)也是随机变量，其实质是抗滑力(矩)与下滑力(矩)的比值(R/S)。
3.计算稳定性系数
根据天水工作区野外调查资料及实验测试，得出正态随机变量Ci，φi的范围分别为(20～40)kPa，10°～18°，由此求得均值(μ)和标准差(σ)分别为
城市地质环境风险经济学评价
同理μφ=14°，σφ=4°
求出随机变量Ci，φi的均值和标准差之后，在Ci，φi的变化区间内分别对称的择其两个取值点，一般取均值的正负一个标准差，如下所示:
城市地质环境风险经济学评价
因此，得到四种组合函数，可计算出四个稳定性系数，如下所示:
城市地质环境风险经济学评价
将上式(9－4－8)中Ci，φi数值代入9－4－4式，可得到稳定性系数分别为K1=1.02，K2=0.83，K3=0.68，K4=0.59。
4.得出滑坡发生概率
因为状态函数K=F(Ci，φi)服从正态分布，即k～N(μk，σk2)，故稳定性系数的均值和标准差为
城市地质环境风险经济学评价
则可靠度指标β为
城市地质环境风险经济学评价
计算出破坏概率为
城市地质环境风险经济学评价
其中，
城市地质环境风险经济学评价
故Pi=0.83
滑坡目前处于极不稳定阶段，滑坡发生的概率即危险度为0.83，需要采取紧急防护措施防止灾害的发生。
四、王家半坡滑坡的危害与造成的经济损失评估
危害与造成的经济损失评估是风险评价重要的组成部分，关于王家半坡滑坡的危害与造成的经济损失评估在第六章第三节已做介绍，其结果见表9－4－1。
表9－4－1 王家半坡滑坡灾害预测经济损失
五、滑坡风险评估结果
王家半坡滑坡发生灾害的可能性很大，风险概率为0.83，处于极不稳定阶段，受威胁面积达37500m2，影响范围约为37500m2，灾害如果发生会产生巨大的经济损失，预测结果如表9－4－1所示。
以上为直接经济损失值，根据灾害的经验统计，间接损失为直接经济损失的4倍，所以间接经济损失为1912.04万元，总计为2390.05万元。
根据风险评价的结果可知，王家半坡滑坡处于不稳定阶段，有必要采取紧急防护措施，尽量减少灾害发生的可能性，以及由此造成的严重的经济损失。
六、滑坡风险管理
滑坡的控制治理是一项投资高，治理程序复杂，治理周期较长的工程。针对王家半坡滑坡的特点，王家半坡滑坡已处于很不稳定阶段，风险性很大。滑坡发生概率为0.83，一旦发生将产生直接经济损失共计478.01万元，间接经济损失为1912.04万元，因此，必须采取治理措施加以防治，主要有以下几方面:
(1)建设排水工程:包括地表水排水和地下水排水。地表水入渗引起滑床体的凝聚力降低，地下水中的滑带滞水是王家半坡滑坡产生的根本原因。因此，需要建设排水设施，可根据自然坡面形态修建排水渠。
(2)抗滑桩及抗滑挡墙:王家半坡滑坡体的下滑力很大，已处于不稳定状态，因此，要采用抗滑桩固定滑坡体。另外在坡脚位置可以修建抗滑挡墙，利用拦坝中的回填土的抗剪强度来阻止滑坡下滑。
(3)植被覆盖:王家半坡坡体上部土壤为结构松散的黄土状亚粘土，易于植物生长，建议种植根系发达的植物，使滑坡体的绿化面积增大，减少地表水入渗，达到预防和治理的双重效果。
(4)实施监测系统:监测滑坡体的发展趋势，记录抗滑桩的位移以及裂缝的发展变化，及时预报可能发生的情况，最大限度地避免灾害造成的经济损失与人员伤亡。
(5)加强教育:加强滑坡灾害的宣传教育，增强灾害区群众的防范意识，使群众了解灾害发生的前的征兆，尽快撤离受灾区，最大限度地减少灾害造成的损失。
内容全部来源于网络收集，如有侵权，请联系网站删除：QQ：24596024