丹江口库区膨胀土地质灾害发育概况及防治对策研究

华骐 ,华骥

摘 要： 丹江口库区是湖北省地质灾害易发区，地质灾害一直呈高发态势，其中又膨胀土引起的地质灾害近来年愈发严重，受到各方关注，库区内膨胀土广泛分布，在自然因素和蓄水影响下，加重了地质灾害的严重程度，防治形势较为严峻。因此针对库区膨胀土地质灾害分布特征及防治对策进行研究，显得尤为迫切。

关键词：丹江口库区；膨胀土地质灾害发育概况；防治对策研究

1.膨胀土地质灾害概况

丹江口库区膨胀土均分布于构造盆地区，往往地势比较平缓，是区内的人口密集分布地带，其潜在威胁程度较大。据统计，库区内已因膨胀土胀缩变形引发地质灾害61处，造成直接经济损失1568.78万元，威胁32558人，117301万元财产安全。

  

照片1  柳陂镇黄坪村膨胀土边坡         照片2  膨胀土滑坡道路变形

从统计分析可以看出，这些膨胀土灾害多处于基本稳定状态，这些膨胀土均分布于构造盆地区，虽然整体上多处于基本稳定状态，但是局部的胀缩变形每年都在发生（详见照片1），致使很多建筑物受损，同时膨胀土分布区往往是库区内的主要人口密集分布地带，其潜在威胁程度较大。

库区内膨胀土多分布于坡体上，多处于阶地部位，加之地表十分发育的河流沟谷切割，膨胀土与这类斜坡的组合，这类膨胀土边坡多出现表层土溜及浅层破坏，在斜坡前缘临空面较好的条件下，由于斜坡前缘的溜滑，进而牵引斜坡后部形成深层破坏（详见照片2）。

2.膨胀土的分布范围

库区内膨胀土主要分布地层为第四系更新统冲洪积层，结合库区内地质灾害调查情况，库区内膨胀土的主要分布于构造盆地中（图1），受汉江的冲洪堆积作用，在其上部分布较为完整的阶地，从而形成膨胀土。膨胀土主要分布于四个区域，分别为郧阳区汉江两侧沿岸，丹江口市均县镇，丹江口市习家店镇，丹江口市石鼓镇。

图1  丹江口库区地貌分区图

3.膨胀土的组成成分及来源分析

丹江口库区膨胀土一般分布于汉江边二级阶地，在郧阳区、均县镇、石鼓镇均有分布，同时根据相关资料，从汉江上游陕西省的汉中、城固，中游的郧阳区、均县，再到下游的襄樊、钟祥等地均有分布，而且又多分布于汉江二级阶地上，并在物质成分、物理化学、物理力学性质指标方面亦非常接近，具有显著的沿汉江流域分布的特点，地层岩性多为第四系更新统冲洪积层含碎石粉质粘土，而在残坡积层当中，土体一般不具备膨胀性。另一方面，淤积作用明显汉江凸岸位置如柳陂镇黄坪村，茶店镇前梁子、曾家岭，膨胀土自由膨胀率一般高于60%，膨胀性显著高于其他区域。这些情况都说明汉江的地质作用对膨胀土的形成具有重要影响。

在典型的膨胀土分布区域，粗粒矿物以石英为主，其含量为33%-65%，平均值为54.4%；其次为钠长石，其含量为5%-30%，平均值为13.5%。而膨胀土中方解石含量较少，仅在杨溪铺镇部分区域出现，膨胀土中方解石含量平均值为3.1%，粘土矿物组成以为主蒙脱石为主，含量为9%-27%，平均值为14.5%。由表3-6可知，在非膨胀土分布区，粗粒矿物仍然以石英为主，其含量为22%-63%，平均值为45.9%,；在杨溪铺镇、习家店镇以及城关镇金岗山村，土体中方解石含量较高，为8%-45%，平均值为26.1%，同时含有少量的坡缕石，粗粒矿物组成明显不同于膨胀土区；在柳陂镇非膨胀土区域主要位于西侧丘陵低山区，覆盖层较薄，土体中粘粒成分含量较少，非膨胀土中石英含量平均值为53.6%，显著高于剩余乡镇41.4%的石英含量。

通过郧阳区典型膨胀土区和非膨胀土区粗物矿物组成对比分析，两者主要区别在于，膨胀土区域方解石含量较少，而非膨胀土方解石含量较高，这进一步说明丹江口库区膨胀土不是由当地的材料坡积或洪积作用形成，而是远地区变质岩风化结果，因为郧阳区周围山地地层是以震旦系白云质灰岩为主，在郧阳区城关镇以上及其源头地区，分布武当群的绿泥片岩、下震旦系的富钠质的、变质的基性一酸性火山岩以及震旦系的陡山陀组变质酸性火山碎屑岩。此类风化产物经汉江搬运，沿途堆积便成了今天的膨胀土，而由当地材料坡积形成的土体，方解石含量较高，多数不具备膨胀性。

4.防治对策研究

4.1预防措施

针对膨胀土的工程地质特性，其措施主要以防水、防风化、防反复胀缩变形、防强度衰减为原则，对膨胀土斜坡的破坏进行预防。

（1）防水

水不仅是膨胀土斜坡破坏及滑坡发生的直接诱发因素，而且是膨胀土胀缩循环的直接参与因素，在膨胀土斜坡发生滑坡中具有双重危害作用。排水防护措施是防止水流对坡面冲蚀和坡体的浸入，其方法主要是在斜坡周边及斜坡体上布设环形载水沟，沿坡面布置纵向向下的排水沟，在坡角设置排水沟及支撑渗沟(孔)等组成整体的防排水体系。

（2）防风化

膨胀土的抗风化能力很低，尤其是地表浅层在大气风化营力作用下，容易形成风化软弱层，它构成斜坡土体破坏的潜在滑面。坡面防护加固措施是防风化，防止冲蚀，溜塌与胀缩变形，保护坡面稳定的作用。常用的有效方法是支撑渗沟、植被防护、坡面混凝土面板、浆砌石防护等。

（3）换填

包括全部换填，部分掺合与外包换上等多种类型，这是膨胀土胀缩效应的特殊措施。综上所述，预防膨胀土斜坡破坏的主要原则和方法是防水和防风化。其主要措施有排水防护，坡面防护加固，坡脚支挡和换土等。

4.2治理措施

防治膨胀土滑坡发生，除积极采取以上预防措施外，对发生的膨胀土滑坡还需采取有效措施立即治理，才能防止滑坡灾害。根据膨胀土滑坡勘察和治理的实践，其治理方法主要有两个方面:一是排水，二是支挡。

（1）排水

滑坡排水包括地表水与地下水两方面。地表排水以防渗和拦截滑体以外的地表水，以及时旁引为原则，防止地表水沿膨胀土风化裂隙下渗，地下水以尽快汇集及时疏导为原则。由于膨胀土的水文地质特性决定膨胀土中的地下水多为浅层裂隙水为主，而且极为不均一，所以膨胀土滑坡治理中，多采用综合排水措施。一般有截水沟、盲沟、水平钻孔、排水盲洞、集水井等，排水措施一般是与其它措施配合使用。

2、支挡

采用支挡工程治理膨胀土滑坡，也是一种常用的有效措施。由于膨胀土工程地质性质特殊，土体结构复杂，滑坡发生后及时采用支挡工程，可以减少土体平衡的破坏，限制土体的膨胀和风化，对及时稳定滑坡具有收效快的显著效果。一般应采用台阶式分级设挡方案较为合适，最普遍使用的支挡措施是抗滑挡墙和抗滑桩。

参考文献：

［1］华骐，王芳，杨涛，俎全磊.湖北省1∶5万地质灾害详细调查成果集成报告［R］.武汉：湖北省地质环境总站，2020.

［2］华骐，廖媛，蒋卫萍.汉江流域（湖北段）地质灾害发育规律综合研究报告［R］.武汉：湖北省地质环境总站，2017.