衢州江山市山区道路工程扰动滑坡灾害致灾因素分析

衢州江山市山区道路工程扰动滑坡灾害致灾因素分析

李红春1,*，班辰璐1

（1.衢州学院 建筑工程学院，浙江 衢州 324000）

摘要：通过现场调查与资料收集分析江山市道路工程扰动滑坡灾害点分布特征，借助ArcGIS空间分析与遥感解译，重点分析地层岩性、地质构造、边坡坡度、降雨及工程扰动等因素与研究区滑坡灾害的相关关系。研究结果表明江山市山区道路工程扰动滑坡灾害主要受地质构造、地层岩性、边坡坡度、降雨及工程扰动等因素共同控制；研究区滑坡多发生在岩层岩性较弱或缓坡区域；滑坡发生频数与多年平均降雨量呈正相关关系，与边坡距地质构造及工程扰动区距离呈反比。

关键词：滑坡；Arcgis；遥感解译；相关性分析

1. 引言

衢州江山市地处浙江西部，区域内地质构造复杂，地层岩体较破碎。研究区气候多变，常年遭受降雨影响，导致区域内滑坡等灾害频发。随着江山市基础建设的推进及新农村建设开展，滑坡等灾害对交通安全、人身财产安全均构成一定威胁。因此，针对衢州江山市滑坡灾害分布特征及其致灾因素展开分析具有一定的迫切性。

国内外学者针对滑坡致灾机理方面展开了多项研究，但主要从边坡软弱夹层与滑坡发生机理等方面开展研究。Zhao等[1]从化学角度研究了酸雨条件下膨胀性软弱土体的力学-化学耦合关系。赵宇[2]等则针对滑面岩土体成分进行分析，发现滑面比邻近面拥有更高的蒙脱石含量。研究结果表明滑坡形成主要是滑面上岩石性质转化导致抗剪强度降低导致。Zhang等[3]针对红层滑坡展开研究，认为降雨导致地表水深入后缘拉裂缝后静水压力增加产生水平应力及地表水入渗产生扬压力影响了滑面的有效应力，进而导致边坡沿主滑方向发生滑动。张群等[4]对滑坡受降雨影响展开研究，认为降雨具有软化基岩界面及坡脚侵蚀等影响。此外，孙军[5]、余国等[6]针对滑坡稳定性分析方法展开研究，研究成果对滑坡分析具有一定的研究价值。上述研究成果主要针对滑坡的某项影响因子开展研究分析，但滑坡受地质构造、地层岩性、降雨等多项因素综合控制。因此，开展滑坡致灾因素综合分析具有一定的必要性与合理性。本文基于现场调查、资料分析及Arcgis空间分析与遥感解译综合分析了江山市山区道路工程扰动滑坡灾害致灾因素，研究成果对于江山市山区道路工程滑坡灾害防治具有一定工程应用价值。

2. 致灾因素分析

2.1地层岩性

江山市地层发育较完整，地层出露岩性复杂，全域分布有火山侵入岩、火山碎屑岩等坚硬岩，同时分布有页岩、泥岩等半坚硬易风化岩类。此外，还广泛分布着第四系洪积、冲积层。通过野外调查与资料分析，江山市已探明滑坡灾害78处。根据滑坡发生地层年代、岩性组合及物理力学性质将研究区岩性划分为五个等级：好、较好、中等、较差、差。各岩层等级划分及各等级岩层滑坡分布如表1所示。

表1 江山市地层岩性的分类系统及各等级岩层滑坡分布

分析表1数据可知，江山市滑坡主要发生在Ⅰ级、Ⅳ级与Ⅴ级岩性地层。其中，Ⅳ级与Ⅴ级岩性地层发生滑坡主要受地层岩土体较弱的力学性质控制。而Ⅰ级岩性地层主要由地质构造、降雨及工程扰动等因素综合影响，进而导致滑坡发生。

2.2地质构造

研究区位于扬子准地台和钱塘江负向斜交界处，主要受江（山）-绍（兴）深大断裂带和肖（山）-球（川）活动性大断裂带影响。由于地质单元、构造单元或岩石类型组成不同，导致研究区断裂带具有规模大、复杂性强的特点。强烈的地质变形和侵蚀作用使得断裂带具有多样性的构造和复杂的地质历史。其中以北东向、南北向的地层断裂最为明显。多期的构造活动导致地层岩块呈透镜状、长条状，沿断裂带北东向分布。

基于GIS技术，分析断层两侧滑坡灾害点分布数量。将断层两侧3400m范围作为研究区，以100m间隔作为缓冲区，将研究区划分为34个分区，通过统计各分区内滑坡灾害点个数，分析滑坡灾害分布与距离断层空间距离的关系，具体如图1所示。分析图中各区滑坡分布可知，滑坡数量分布特征与其距离断层的距离具有较大的相关性。滑坡灾害主要分布在距离断层1500m范围内，且越靠近断层，滑坡灾害数量呈增大趋势。

2.3边坡坡度

    研究区边坡坡度呈东南部陡坡，西北部缓坡的分布特征。基于GIS技术统计各坡度边坡的滑坡灾害发生频数如图2所示。

分析图2可知，研究区内滑坡主要发生于坡度在0°—20°范围内边坡区域，即研究区内滑坡主要发生在缓坡边坡。这主要是由于斜坡坡度影响了岩体的受力状态，当斜坡坡度与地层倾角接近，容易导致地层发生滑坡灾害。

2.4降雨

    研究区地处亚热带北部湿润季风气候区，年平均降雨量较多，约为1600mm，且集中在春夏两季。边坡稳定主要受一小时降雨量、降雨总量和降雨持续时间等影响。根据实际工程经验，短期高强度降雨容易引发浅表层滑坡，而长时间降雨或总量较大的降雨容易引发深部滑坡。由于短期降雨强度、前期降雨量、降雨总量及降雨持续时间的缺失，本文将基于多年平均降雨量分析降雨对研究区滑坡灾害的影响（图3）。分析图3可知，多年平均降雨量为1700-2000ml时，研究区内易引发滑坡，且随着降雨量增加，滑坡发生几率也呈正相关增长。而多年平均降雨量2000ml以上滑坡数量较少，主要是由于研究区内出现2000ml以上多年平均降雨量的情况较少，该现象不影响区域内滑坡发生几率与降雨量呈正相关关系的结论。

2.5工程扰动

工程扰动会导致边坡原位应力状态发生改变。工程扰动对边坡影响主要表现为如下四个方面：（1）坡脚切坡导致坡体底部失去支撑；（2）堆载导致边坡荷载增加，增加下滑力；（3）边坡切削导致边坡发生卸荷，降低坡体内部抗滑力；（4）边坡水文地质条件改变导致地表径流或地下水向不稳定部位汇聚。因此，工程扰动对边坡的稳定性有较大影响。

为了分析滑坡灾害与工程扰动的相关性，基于ArcGIS软件邻域分析功能研究了距离道路400m范围内区域滑坡发生频数。区域内采用10m为间隔缓冲区，共划分40个分区。图4给出了区域内距公路不同距离的滑坡发生频数。分析图中数据可知，滑坡主要分布于距离公路150m范围内，其中，距离公路90m范围内滑坡分布最为集中。研究结果表明滑坡灾害发生频数与其距离公路距离呈负相关，即距离公路越近，工程扰动对滑坡发生影响越大。

3.结论

本研究基于现场调查、资料分析及Arcgis软件的空间分析与遥感解译，对衢州江山市山区道路工程扰动滑坡灾害的致灾因素进行分析。研究结果表明，研究区内山区道路工程扰动滑坡灾害主要受地层岩性、地质构造、边坡坡度、降雨及工程扰动等因素共同控制。其中，研究区内滑坡多发生在地层岩性较弱及缓边坡区域，且滑坡发生频数与多年平均降雨量呈正相关关系，与边坡距地质构造及工程扰动区距离呈反比。本文研究结果对衢州江山市山区道路工程规划、新农村建设及旅游资源开发防灾减灾规划具有一定参考意义。

参考文献

[1]ZHAO Y, CUI P, HU L B, Tomasz H. Multi-scale chemo-mechanical analysis of the slip surface of landslides in the Three Gorges, China[J]. Science China Technological Sciences, 2011, 54(7): 1757-1765.

[2]赵宇．滑面力学化学形成机理的实验研究[D]. 北京: 中国科学院研究生院, 2005.

[3]ZHANG S, XU Q, HU Z M. Effects of rainwater softening on red mudstone of deep-seated landslide, Southwest China[J]. Engineering Geology, 2016, 204: 1-13.

[4]张群, 许强, 易靖松, 胥良, 马志刚. 南江红层地区缓倾角浅层土质滑坡降雨入渗深度与成因机理研究[J]. 岩土工程学报, 2016, 38(08): 1447-1455.

[5]孙军, 李贵勇. 基于有限元动力强度折减的边坡稳定性分析[J]. 公路, 2013, 58(12): 61-63.

[6]余国, 谢谟文. 基于GIS的高边坡稳定性计算方法研究[J]. 岩土力学, 2018, 40(4): 1-9.