基于多源信息融合的岚山区东山村滑坡隐患点勘察及其防治对策研究

Research on the Investigation and Prevention Measures of Landslide Hidden Danger Points in Dongshan Village, Lanshan District Based on Multi Source Information Fusion

摘要: 以岚山区东山村为调查区，本文提出并完成基于多源信息融合的岚山区东山村滑坡隐患点勘察及其防治对策研究。通过定性及定量计算得：调查区滑坡处于基本稳定–欠稳定状态，通过稳定性计算分析，在天然状态，L1、L2、L3、L4四条剖面处于基本稳定状态；在饱和状态下4条剖面均处于欠稳定状态。滑坡在暴雨工况下，有可能产生整体变形失稳发生滑动。滑坡主要威胁对象为居住在坡体北部3户住户和森林防火人员共10人，潜在经济损失约29.6万元。滑坡地质灾害危险程度等级III级。建议在调查区完善群防群测体系，提高当地村民防灾减灾意识。当持续降水时，一旦发生整体滑坡或局部失稳破坏，可避免或减小灾害造成的人员伤亡与财产损失。滑坡前缘及滑坡体上禁止大面积开挖，形成新的临空面，以免加剧滑坡。这为日照市地质灾害的防治及工程治理提供坚实的资料基础，具有一定的实际应用价值。

Abstract: Taking Dongshan Village in Lanshan District as the investigation area, this article proposes and completes the research on landslide hazard point survey and prevention measures based on multi-source information fusion in Dongshan Village, Lanshan District. Through qualitative and quantitative calculations, it was found that the landslide in the survey area is in a basically stable to unstable state. Through stability calculation analysis, in the natural state, the four profiles L1, L2, L3, and L4 are in a basically stable state; Under saturated conditions, all four profiles are in an unstable state. Under the rainstorm condition, the landslide may cause overall deformation, instability and sliding. The main threat of landslides is a total of 10 people, including 3 households living in the northern part of the slope and forest firefighters, with a potential economic loss of about 296,000 yuan. The hazard level of landslide geological hazards is Level III. It is recommended to improve the group prevention and measurement system in the survey area and enhance the awareness of local villagers in disaster prevention and reduction. When continuous precipitation occurs, once there is an overall landslide or local instability and damage, it can avoid or reduce the casualties and property losses caused by disasters. Large area excavation is prohibited on the front edge of the landslide and on the landslide body to form new free surfaces, in order to avoid exacerbating the landslide. This provides a solid data foundation for the prevention and engineering treatment of geological disasters in Rizhao City, and has certain practical application value.

1. 引言

山东省地处我国大陆东缘，地层较为齐全，岩性与构造复杂，地形地貌多样，矿业发达、工程活动强度大，降雨时空分布不均，地质灾害致灾因素多，构成了一个复杂的地质环境，地质灾害呈现出多样性与频发性的特征[1]-[3]。崩塌、滑坡、泥石流、地裂缝、岩溶塌陷、采空塌陷等突发性地质灾害时有发生，平原区地面沉降地质灾害范围逐渐增大，渤海湾南岸海(咸)水入侵情况仍然存在。这些灾害不仅对人类生命财产安全构成直接威胁，还对社会经济发展造成严重影响[4] [5]。

近年来，日照市经济的迅速发展、人类工程经济活动强度不断的加强以及自然环境条件的不断改变，导致日照地质灾害点发生变化[6] [7]。为查明重要地质灾害隐患点发育的自然环境、形成条件、灾害体的基本特征和威胁对象，为地质灾害防治方案的选择和防治工程的设计提供基础资料[8]-[11]，本文提出并完成基于多源信息融合的岚山区东山村滑坡隐患点勘察及其防治对策研究。这为日照市地质灾害防治方案的选择和防治工程的设计提供基础资料，具有一定的实际应用价值。

2. 调查区概况

调查区日照市岚山区东山村滑坡隐患点位于日照市岚山头街道杨家庄子村西约800 m口山北部，其南侧3 km为岚山港，距离岚山区人民政府2.5 km，距离沈海高速岚山口约7 km，勘察区内有渣石路与岚山西路连接，交通便利。滑坡区南北长约160 m，东西宽约130 m，极值地理坐标为：东经119˚05'24''~119˚05'42''，北纬35˚06'37''，滑坡区面积约22,000 m²。

3. 滑坡稳定性综合评价

3.1. 滑坡变形机制分析

根据野外调查资料及收集以往地质灾害调查资料，对滑坡进行定性分析后，将滑坡的形成机制归纳为如下：1) 是坡体自身的地形地质条件、物质组成、厚度与结构特征不利于坡体稳定，从而造成滑体滑动。2) 是降雨，地表水入渗后，增大了地下水静水压力，增大了岩土体重度和稠度，降低了粉质粘土及强风化层与中风化花岗岩接触面的凝聚力和摩擦力，从而产生滑坡，从而加剧滑坡变形速度。3) 是前缘切坡，改变了局部坡体的结构稳定状态，从而引发滑坡。

3.2. 滑坡稳定性影响因素

1) 地形、地质因素

滑坡稳定性内因主体为滑体滑面物质组成。滑体主要由耕植土、粉质粘土层组成，土体工程性质差，滑带土为泥质层，粉质粘土状，当含水量的增加时，尤其是持续降雨或暴雨状态下，其状态由可~硬塑状变成软~流塑状，其抗滑能力降低，从而产生滑坡。

2) 大气降水

大气降水渗入地下为坡体变形提供了丰富的水源。大气降水入渗一方面降低了不良结构面抗剪强度，对滑动面起润滑作用，加速结构面向不利坡体稳定方向发展，另一方面增加了滑体自重，并且降水入渗本身形成的静水压力也降低滑坡稳定性。暴雨时坡体上的雨水不断向下入渗，不仅加大了坡体上土层的重量，而且降低了滑带土体的抗剪强度，因而导致滑坡的产生。大气降水及地表汇水入渗直接影响滑坡稳定性。

3) 人为因素

主要指人类工程活动，特别是在坡体中部或前缘高切坡，进村公路高切坡、宅基地开挖可能直接导致坡体前缘出现高临空面，降水汇集和地表水入渗会降低粘性土的抗剪强度，为滑坡的形成创造条件。人类工程活动对滑坡稳定性影响极大。

3.3. 滑坡稳定性计算与评价

1) 计算模型与计算方法的确定

一般滑坡稳定性评价应根据滑动面类型和物质组成选用恰当方法，东山村滑坡属堆积层(土质)滑坡，滑动面属折线形，根据规范一般采用传递系数法进行稳定性评价和推力计算。

2) 计算数据准备

滑坡稳定性计算剖面选取L1、L2、L3、L4共4条剖面。各剖面按工况I (自重工况)和工况III (自重 + 暴雨 + 地下水工况)两种工况下计算稳定性。

工况I：滑体土位于地下水位线以下按饱和重度，位于地下水位线以上采用天然重度、固结快剪强度进行计算。

工况III：自重 + 暴雨 + 地下水或持续降雨，滑体土处于全饱水状态，采用饱和重度、抗剪强度参照试验值综合取值进行计算。

3) 滑坡滑动模式推力及稳定系数计算成果

滑坡稳定系数采用的计算公式如下：

$Fs=\left({{\displaystyle \sum }}_{i=1}^{n-1}\left[W_i\left(\cos {\alpha }_{i}tg{\varphi }_i+c_i{L}_i\right){{\displaystyle \prod }}_{j=1}^{n-1}{\Psi }_j\right]+R_n\right)/\left({{\displaystyle \sum }}_{i=1}^{n-1}\left[W_i\left(\sin {\alpha }_i\right){{\displaystyle \prod }}_{j=1}^{n-1}{\Psi }_j\right]+T_n\right)$ (1)

式(1)中：${\psi }_i=\cos \left({\alpha }_i-{\alpha }_{i+1}\right)-\sin \left({\alpha }_i-{\alpha }_{i+1}\right)tg{\varphi }_{i+1}$ ，$R_i=W_i\cos {\alpha }_{i}tg{\varphi }_i+c_i{L}_i$ ，$T_i=W_i\sin {\alpha }_i$ ，Fs稳定系数，$W_i$ 第i条块的重量(kN/m)，${\alpha }_i$ 第i块段滑动面与水平面夹角(˚)，${\varphi }_i$ 第i块段土的内摩擦角(˚)。

滑坡推力按传递系数法计算，工况I状态下滑坡推力安全系数取1.15，工况III状态下滑坡推力安全系数取1.05，采用条分法计算，计算采用的计算公式如下：

$P_i=P_{i-1}\psi +K_S\ast T_i-R_i$ (2)

$\psi =\cos \left({\alpha }_{i-1}-{\alpha }_i\right)-\sin \left({\alpha }_{i-1}-{\alpha }_i\right)tg{\varphi }_i$ (3)

式(2) (3)中，P_i为第i条块的推力(kN/m)，$P_{i-1}$ 为第i条块的剩余下滑力(kN/m)，$\psi$ 为传递系数，K_S为推力安全系数，T_i为作用于第i条块滑动面上的滑动分力(kN/m)，R_i为作用于第i条块滑动面上的抗力(kN/m)。

4. 地质概况

4.1. 地层

调查区内地层不发育，仅在局部有新生代第四纪松散堆积层零星分布于山前及坡麓地带，主要为残坡积、冲坡积作用形成的松散堆积物。岩性为灰黄色含砾砂质粘土、粘土质粉砂、含砾砂等。

4.2. 地质构造

调查区域大地构造单元处于苏鲁造山带(I)、胶南——威海隆起区(II)、胶南隆起区(III)、胶南凸起(V)，区域内构造活动较弱，地层不甚发育，局部发育新生代第四纪地层。调查区北部发育一条近东西向断裂，大体分布于岚山西路附近，该断裂为汾岚大断裂的东段，走向北西，倾向北东，倾角52˚~78˚，全长约25 km，断层破碎带宽20 m~60 m，具压性或压扭性，其多被第四系覆盖。

4.3. 岩浆岩

勘察区范围岩浆岩发育，出露岩性主要为晋宁期铁山序列磨山单元弱片麻状中细粒含霓石碱长花岗岩，新鲜岩石呈灰白色、片麻状结构、块状构造、矿物成分：斜长石：28.8%，钾长石：35.2%，石英：24.5%，角闪石:8.52%，黑云母：2.3%。

4.4. 水文特征

根据山东省水文地质分区，调查区属鲁东低山丘陵松散岩、碎屑岩、变质岩类为主水文地质区(III)，胶南、胶北隆起南坡水文地质亚区(III3)，沂沭断裂带以东低山丘陵水文地质区(III3-5)，属区域地下水的补给区。调查区基岩裂隙水水位年均18.00 m左右，地下水位年变幅一般在2~3.5 m左右，其变化规律是枯水年份变幅较小，丰水年份变幅较大。

4.5. 地形地貌特征

调查区滑坡隐患点所处地区为低山丘陵区，区内地形地貌类型微切割——强剥蚀丘陵区，区域海拔高度多为+50~+270 m，最高峰位于勘察区北部的阿掖山，海拔+288 m。调查区范围标高一般为+102 m~+175 m，总体高差约73 m，地势南高北低，地形起伏较大。

4.6. 地震

据《中国地震动参数区划图(GB18306-2015)》划分，调查区地震动峰值加速度为0.15 g。相当于地震基本烈度VIII度。地震动反应谱特征周期为0.45 s。为地壳基本稳定区。

5. 滑坡特征及评价

5.1. 滑坡基本特征

调查区滑坡平面整体呈簸箕形，主滑方向11˚，长约160 m、宽约130 m，平面面积约20,800 m²，平均厚度约2 m，总体积为4.16 × 10⁴ m³，为小型滑坡。滑坡前缘由于历史上修建防火道路，前缘形成高1~2 m，长约160 m，坡度30˚~67˚边坡，如图1所示。由于雨水冲刷作用，滑坡体前缘发生了局部较小崩滑，滑坡地形地貌上为进平面斜坡，兼具多级梯田，大致以基岩出露处为界，上陡下缓，滑坡整体坡度20˚~30˚。

Figure 1. Aerial photography of terrain and landforms

图1. 航摄地形地貌

调查区滑坡属于降雨引起的滑坡地质灾害，该滑坡区以前植被覆盖稀疏，一遇到强降雨及连续降雨，容易发生土层滑动。滑坡初现时间为2003年7月，现可见张拉裂缝，宽度约10 cm。根据现场调查及访问当地居民，滑坡体后缘有约10 cm宽的拉张裂缝，深度约2 m，滑坡体前缘局部凸起，并有地下水渗出，雨季过后村民用土将裂缝填堵，但每逢雨季又出现。

5.2. 力学评价

调查区范围内滑体土包括上部耕植土和粉质粘土。其中耕植土：岩芯呈松散状，夹大量块石，块径5~10 cm不等，厚度：0.60~0.80 m，平均0.70 m。1-1层粉质黏土：岩芯呈松散状–块状，主要成分为粉质黏土夹大量碎石，碎石径2~7 cm，场区较多区域分布，该层厚度：0.30~5.10 m，厚度变化大，平均2.11 m。总体滑坡体后缘薄，前缘较厚，处于基本稳定状态。

5.3. 稳定性评价

1) 定性分析

本次滑坡定性分析选取L1、L2、L3、L4四条代表性勘探线控制，从坍塌规模、裂缝规模等特征对各剖面稳定性定性分析如下：

L1剖面：由6个钻探和2个浅井工程控制，前缘部分存在因修建防火道路产生的切坡，切坡高度约1.6 m，但所有钻孔和浅井工程中未见明显的裂缝和滑动面，地表未发现明显的拉张裂缝和坍塌，但在这些特征表明L1剖面在天然状态下处于基本稳定状态。

L2剖面：由6个钻探和3个浅井工程控制，前缘部分存在因修建防火道路产生的切坡，切坡高度约1.5 m，但所有钻孔和浅井工程中未见明显的裂缝和滑动面，地表未发现明显的拉张裂缝和坍塌，但在这些特征表明L2剖面在天然状态下处于基本稳定状态。

L3剖面：由6个钻探和3个浅井工程控制，所有钻孔和浅井工程中未见明显的裂缝和滑动面，地表未发现明显的拉张裂缝和坍塌，L3剖面前缘为阶地，道路修建未产生明显切坡。这些特征表明L3剖面在天然状态下处于基本稳定状态。

L4剖面：由3个钻探和2个浅井工程控制，所有钻孔和浅井工程中未见明显的裂缝和滑动面，地表未发现明显的拉张裂缝和坍塌，L4剖面前缘为阶地，道路修建未产生明显切坡。这些特征表明L4剖面在天然状态下处于基本稳定状态。

通过对上述四条剖面分析，定性评价该滑坡在天然工况、暴雨工况下其稳定性均为基本稳定。

2) 定量分析

稳定性判定标准采用《滑坡防治工程勘查规范》(CB/T32864-2016)，按表1确定。

Table 1. Classification of landslide stability

表1. 滑坡稳定性分级表

滑坡稳定系数	F < 1.00	1.00 ≤ F < 1.05	1.05 ≤ F < 1.15	F > 1.15
滑坡稳定状态	不稳定	欠稳定	基本稳定	稳定

根据滑坡稳定性计算成果，按《滑坡防治工程勘查规范》(CB/T32864-2016)评定如表2所示。

Table 2. Landslide stability evaluation table

表2. 滑坡稳定性评价表

剖面号	工况	计算结果	稳定性评价
L1	自重状态	1.081	基本稳定
	自重 + 暴雨 + 地下水	1.024	欠稳定
L2	自重状态	1.085	基本稳定
	自重 + 暴雨 + 地下水	1.033	欠稳定
L3	自重状态	1.084	基本稳定
	自重 + 暴雨 + 地下水	1.031	欠稳定
L4	自重状态	1.092	基本稳定
	自重 + 暴雨 + 地下水	1.040	欠稳定

3) 综合分析

对L1、L2、L3、L4四条剖面通过定性定量评价后，其稳定性综合评价为：L1剖面工况I状态下基本稳定，工况III状态下欠稳定；L2剖面为主滑剖面，工况Ⅰ状态下基本稳定，工况III状态下欠稳定；L3剖面工况I状态下基本稳定，工况III状态下欠稳定；L4剖面工况I状态下基本稳定，工况III状态下欠稳定。通过计算，定量评价该滑坡稳定性为基本稳定–欠稳定状态。

通过定性评价、定量计算后，综合评价本滑坡稳定性为基本稳定–欠稳定状态。根据定性、定量分析结果，对东山村滑坡变形发展预测如下：目前滑坡处于基本稳定–欠稳定状态，滑坡前缘局部存在切坡现象，但切坡时间较长，滑坡变形整体处于破坏~休止阶段。但若遭受连续强降水或暴雨等不利因素作用，该滑坡有发生整体变形失稳的可能性。直接威胁北部3户住户和森林防火人员共10人，潜在经济损失约29.6万元。因滑坡的稳定性主要取决于降水、人类工程活动等，并具有随季节交替变换而变化的特点，所以，随剪变进一步发展并经过雨水的下渗，滑坡松散土体剪应力集中部位可被扰动扩容，贯通潜在滑动面，进一步加剧变形。在不利工况下，滑坡稳定性变差，滑坡很有可能发生整体变形失稳。

6. 防治建议

为了能及时掌握了解滑坡体变形活动的发展趋势，便于准确进行滑坡防治预报，以及为滑坡综合治理提供可靠的依据。本文建议结合滑坡稳定性分析评价结果和施工设计经验，对该滑坡体提出综合治理措施建议如下：在滑坡体范围内，及时建立坡体地面变形监测系统方案，尤其针对滑坡后缘裂缝的监测，做到滑坡预防和综合治理相结合，确保坡脚村民生命财产安全。滑体范围内严禁大面积开挖坡体，修建建筑物，特别是在滑体中后部应严禁开挖坡体和修建建筑物。在坡体范围内及周界外侧，应修建完善的排水系统(沟、渠)，并应采取水泥砂浆或浆砌石片处理，做好底部防渗漏措施，确保降雨，地表水及时畅通排泄。对滑坡体出现的裂缝应及时进行回填夯实处理，防止地表水沿裂缝灌入影响坡体稳定。根据目前滑坡变形现状和稳定性评价结果，对该滑坡体综合治理应坚持先排水(地表水、地下水)后支挡，前部合理回填支挡的原则，建议在滑体前缘，可采取适当的支挡措施，增强滑坡体稳定性。建议对滑坡治理设计采用一次性彻底根治处理方案，治理施工也可分步分阶段实施治理。施工应选择避开雨季，保证雨季坡体排水顺畅，最大限度使雨水不致破坏坡体稳定。

7. 结论

本文基于多源信息融合的岚山区东山村滑坡隐患点勘察及其防治对策研究查明了滑坡区的地质环境条件，查明了滑坡的基本特征，对滑坡稳定性作出了定性和定量评价，主要结论如下：

1) 滑坡区地质构造较简单，地震基本烈度为VIII度，区域稳定性较好，滑坡场地地形地貌较复杂，岩土体物理力学性质相对较差，滑坡体一带地下水受季节影响明显，地下水相对贫乏，综合评价勘查区地质环境复杂程度为较复杂。

2) 滑坡主滑方向11˚左右，滑坡区分布标高+102 m~+175 m，前后缘高差约73 m，南北长约160 m，东西宽约130 m，面积约22,000 m²，滑体平均厚度约2 m，滑坡体积4.16 × 10⁴ m³，属小型堆积层(土质)滑坡。目前滑坡处于蠕滑变形阶段，其潜在滑面为第四系残坡积土与基岩交界面，滑体由耕植土、粉质粘土组成，滑床为花岗岩，诱发因素为暴雨及人类工程活动(高切坡)。

3) 滑坡处于基本稳定–欠稳定状态，通过稳定性计算分析，在天然状态，L1、L2、L3、L4四条剖面处于基本稳定状态，在饱和状态下4条剖面均处于欠稳定状态。滑坡在暴雨工况下，有可能产生整体变形失稳发生滑动。滑坡主要威胁对象为居住在坡体北部3户住户和森林防火人员共10人，潜在经济损失约29.6万元。滑坡地质灾害危险程度等级III级。

4) 建议在调查区完善群防群测体系，提高当地村民防灾减灾意识。当持续降水时，一旦发生整体滑坡或局部失稳破坏，可避免或减小灾害造成的人员伤亡与财产损失。滑坡前缘及滑坡体上禁止大面积开挖，形成新的临空面，以免加剧滑坡。