城區(qū)邊坡地質(zhì)災害穩(wěn)定性探析
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摘要：汕尾市城區(qū)一山坡發(fā)生崩塌致使坡腳汽配廠遭受撞擊破壞。經(jīng)調(diào)查，崩塌的誘發(fā)因素主要為：地形地貌、當?shù)鼐用裣髌陆ǚ?、巖土結(jié)構(gòu)以及當?shù)貧夂?；危巖體的形成則與巖體節(jié)理裂隙的發(fā)育情況密切聯(lián)系。通過對邊坡采用圓弧滑動法和赤平投影法進行穩(wěn)定性分析，結(jié)果表明勘查區(qū)土質(zhì)邊坡處于穩(wěn)定狀態(tài)，巖質(zhì)邊坡總體穩(wěn)定性較差。對此，本文提出了相應的治理方案：采取避讓措施或采用“削坡+格構(gòu)梁+錨索+截、排水”的工程措施。
關(guān)鍵詞：崩塌；地質(zhì)災害；汕尾市
1.引言
受臺風影響，汕尾市城區(qū)香洲街道和東涌鎮(zhèn)交界處一邊坡發(fā)生滑移式崩塌地質(zhì)災害，大量崩塌巖塊崩落于坡腳，對坡腳汽配廠的臨時車間外墻造成了撞擊破壞?？辈閰^(qū)內(nèi)尚存在危巖體3處，崩塌點所在的邊坡較陡，崩塌面呈裸露狀，在連續(xù)降水或強降水情況下，有繼續(xù)發(fā)生的危險，威脅坡腳群眾的生命財產(chǎn)安全。本文根據(jù)勘查結(jié)果，簡要分析了地質(zhì)災害的特征及成因，對邊坡穩(wěn)定性進行了分析，并提出了相應的治理方案。
2.勘查邊坡概況
勘查邊坡為早期削坡建廠房開挖形成的高陡人工巖質(zhì)邊坡，坡頂局部有少量殘積土、全～強風化層，下部為中～微風化花崗巖。邊坡總體走向北東，坡度60°～75°，局部近直立，邊坡高度5.00m～23.20m，長度約316m，巖體節(jié)理發(fā)育，節(jié)理面膠結(jié)差，優(yōu)勢節(jié)理面的產(chǎn)狀對邊坡穩(wěn)定性也不利，且風化球狀物較發(fā)育。根據(jù)勘查邊坡不同坡段坡體工程性質(zhì)、坡體形態(tài)、已發(fā)地質(zhì)災害的類型、規(guī)模及坡向，將邊坡劃分為：南西部坡段（AB）、中部坡段（BC）、北東部坡段（CD）。
3.巖土體工程地質(zhì)特征
勘查區(qū)巖土體由殘坡積土和晚侏羅世黑云母二長花崗巖基巖組成，其中與坡體穩(wěn)定性有關(guān)的巖土體為殘坡積層和全—中風化基巖。殘坡積層廣泛分布于勘查區(qū)內(nèi)，巖性主要為花崗質(zhì)粘土，松散，粘性一般，透水性較弱，遇水易軟化，其粘聚力和內(nèi)摩擦角將顯著下降，工程力學性質(zhì)將顯著變差。該層土體厚度不大，對邊坡穩(wěn)定性影響較小。全－強風化巖隱伏于殘坡積土之下，巖性為黑云母二長花崗巖，巖體破碎為土狀，巖土力學性質(zhì)較差，勘查區(qū)部分崩塌災害發(fā)生在該巖層。因此，該層為特征巖土體之一，對邊坡穩(wěn)定性存在一定影響。中風化巖分布于整個勘查區(qū)，巖性為黑云母二長花崗巖，巖體完整性較差，節(jié)理裂隙較發(fā)育，巖體較破碎，巖體工程性質(zhì)一般，邊坡上部危巖體對邊坡穩(wěn)定性影響較大。微風化巖分布于整個勘查區(qū)，巖性為黑云母二長花崗巖，巖體完整性較好，巖體工程性質(zhì)較好，節(jié)理裂隙發(fā)育一般，主要分布在坡中下部，對邊坡穩(wěn)定性影響較小?？辈閰^(qū)現(xiàn)有崩塌地質(zhì)災害發(fā)生在邊坡體強－中風化花崗巖危巖體，節(jié)理裂隙較發(fā)育，巖體較破碎，力學性質(zhì)較差。此外勘查區(qū)人工削坡建房對土體破壞強烈，自然排水條件較差，潛在崩塌地質(zhì)災害。坡頂處的花崗巖球狀風化體非常發(fā)育（圖1），這些球狀風化體在自重力作用下，容易出現(xiàn)崩塌現(xiàn)象。
4.水文地質(zhì)條件
勘查區(qū)內(nèi)地表無常流性水流，現(xiàn)場調(diào)查時未見濕地及泉點等地下水的出露點。地下水根據(jù)其賦存形式和含水介質(zhì)條件，分為第四系松散土類孔隙水和基巖裂隙水類型。松散巖類孔隙水主要分布于第四系殘坡積層的礫質(zhì)粘性土和砂質(zhì)粘性土中，滲透性中等，含水層厚度較小，富水性較差，水量較小。主要受大氣降水補給，向低處滲流排泄。地下水屬于潛水，水位、水量隨雨旱季節(jié)變化明顯。屬于弱透水層?；鶐r裂隙水主要為風化裂隙水，受含水層巖性、地貌條件、基巖風化程度的影響。因場區(qū)下伏基巖為黑云母二長花崗巖，該巖體裂隙通常密閉性較好，巖體本身透水性較差?；鶐r裂隙水主要賦存于巖石強—中風化帶中，半巖半土狀強風化帶內(nèi)風化裂隙較密集，裂隙貫通性一般，地下水的富集條件一般；中風化巖的導水性和富水性主要受裂隙連通性控制，具各向異性。屬于弱透水層。場區(qū)地下水總體不甚發(fā)育，殘坡積土、全—強風化層普遍具有礫質(zhì)粘土的特殊性質(zhì)，擾動敏感性較強，由于勘查區(qū)邊坡存在因人工開挖形成坡體局部較陡，在降水條件下，場區(qū)地下水受到地表雨水補給，殘積土、全—強風化層易軟化、崩解，強度降低，容易產(chǎn)生滲透變形現(xiàn)象，引起邊坡結(jié)構(gòu)土體軟化、松散，致使邊坡逐漸發(fā)生變形破壞形成小范圍溜坍、剝落，當破壞范圍不斷擴大，就可能引起邊坡較大范圍的崩塌發(fā)生；同時，中風化花崗巖裂隙面受地下水作用，摩擦力和粘聚力減少，強度降低，從而易導致巖質(zhì)邊坡產(chǎn)生滑移式崩塌。
5.現(xiàn)狀地質(zhì)災害類型及特征
5.1崩塌
勘查區(qū)崩塌類型為滑移式。崩塌點處邊坡坡向308°，坡高約23m，坡度約65°，崩塌物主要為中風化花崗巖，以大塊巖石和碎石為主。崩塌體體積約240m3，屬小型巖質(zhì)崩塌。崩塌體位置見圖2。通過地質(zhì)災害調(diào)查，發(fā)現(xiàn)崩塌誘發(fā)的主要因素有以下三點：一是邊坡高陡且未采取護坡、排水等保護措施，有利于斜坡卸荷、邊坡變形破壞。二是巖體完整性較差，節(jié)理裂隙發(fā)育，且存在順坡向組合節(jié)理、同時邊坡上部球狀風化物發(fā)育強烈，為崩塌形成提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。三是持續(xù)強降水入浸后巖石結(jié)構(gòu)面易軟化，產(chǎn)生動水壓力和孔隙水壓力，下滑力增加，易順坡發(fā)生崩塌。
5.2危巖體
危巖體1位于汽配廠的東南部，危巖體高度約23m，近直立，上部局部有反傾現(xiàn)象，近似扇形，體積約200m3。該危巖體由中風化花崗巖構(gòu)成，節(jié)理裂隙很發(fā)育，局部潛在形成楔形體的可能，節(jié)理切割造成局部巖體與坡體分離或已失穩(wěn)掉落，坡腳已堆積少量崩落的碎巖塊。危巖體2位于汽配廠東北向，危巖體高度約8m，體積約30m3。該危巖體由中風化花崗巖構(gòu)成，節(jié)理裂隙較發(fā)育。危巖體3位于汽配廠東北部，危巖體高度約3m，體積約10m3。該危巖體主要由中風化花崗巖構(gòu)成，節(jié)理裂隙發(fā)育，因受多組剪節(jié)理切割造成與邊坡巖體分離及懸空跡，坡腳已堆積少量早期崩落的巖塊。危巖體的形成與巖體節(jié)理裂隙的發(fā)育情況有密切聯(lián)系。危巖體屬典型的滑移式崩塌，當危巖體下部巖體受降水影響滑移滾落，為上部危巖提供凹腔，造成上部危巖失穩(wěn)墜落。危及坡體前緣的生命財產(chǎn)安全?？辈閰^(qū)內(nèi)危巖體潛在變形破壞模式為滑移式。危巖體位置見照片2。
6.邊坡穩(wěn)定性評價
6.1影響因素
勘查邊坡高且陡峭，巖質(zhì)邊坡坡段的失穩(wěn)主要受節(jié)理面及斷層面的組合所控制。另外，本區(qū)大氣降水豐沛，雨季地下水使坡體自重增大、結(jié)構(gòu)面抗剪強度降低，也進一步降低邊坡的穩(wěn)定性。
6.2邊坡穩(wěn)定性分析
6.2.1土質(zhì)邊坡勘查區(qū)土質(zhì)邊坡主要分布于南西部（AB）坡段。該坡段為一級開挖的土質(zhì)邊坡，節(jié)理發(fā)育不明顯，坡長約26m，坡高約20m，坡面產(chǎn)狀為298°∠65°，坡面整體較平整，坡腳為空地，主要由強風化花崗巖構(gòu)成，土黃色，硬塑狀，下部可見少量中風化花崗巖出露，坡頂種有大量桉樹、雜樹，坡面裸露，邊坡上部兩翼見有雨水沖刷形成的沖溝，沖溝寬1m，深0.5m，坡體中上部坡形為凸形，現(xiàn)狀邊坡較穩(wěn)定，上部凸形坡體在強降水作用下存在崩滑的可能。由此可見，南西部坡段的失穩(wěn)形式主要是以上部凸形坡體在強降水作用下崩滑為主。對勘查區(qū)土質(zhì)邊坡的穩(wěn)定性作定量分析，通過理正巖土計算軟件，采用折線型滑動面法，以最不利剖面進行穩(wěn)定性驗算。邊坡的穩(wěn)定性分析以及巖土參數(shù)的選取考慮天然狀態(tài)、飽和狀態(tài)和地震工況校核三種情況。巖土參數(shù)根據(jù)土工試驗結(jié)果結(jié)合工程經(jīng)驗綜合確定。工況一：分析邊坡經(jīng)人工開挖后，在天然狀態(tài)下的穩(wěn)定性，土層的重度和抗剪強度參數(shù)都選用天然狀態(tài)下的試驗參數(shù)，并對參數(shù)進行較為合理地調(diào)整。工況二：考慮強降水條件下，邊坡巖土體可能達到飽和狀態(tài)，從而安全系數(shù)降低。分析此時邊坡的穩(wěn)定性，土層的重度和抗剪強度參數(shù)選用飽和狀態(tài)下的試驗參數(shù)，根據(jù)該邊坡的土層性質(zhì)，假設(shè)飽和土體的范圍在坡面3m以內(nèi)，3m以上的土層因未達到飽和狀態(tài)而選用天然狀態(tài)下的試驗參數(shù)。工況三：場地抗震設(shè)防烈度為7度，根據(jù)《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》（GB50330-2013），對基本烈度為7度及以上地區(qū)的永久性邊坡應進行地震工況下邊坡穩(wěn)定校核。該工況下，土層的重度和抗剪強度參數(shù)都選用天然狀態(tài)下的試驗參數(shù)，綜合水平地震系數(shù)為0.025，水平地震力作用位置為土條質(zhì)心處。本文以工況二為例進行計算：［計算項目］：等厚土層土坡穩(wěn)定計算3［計算簡圖］：［控制參數(shù)］：采用規(guī)范：通用方法計算目標：安全系數(shù)計算滑裂面形狀：圓弧滑動法不考慮地震［坡面信息］坡面線段數(shù)4［土層信息］上部土層數(shù)4下部土層數(shù)1［水面信息］采用總應力法，考慮滲透力作用，不考慮邊坡外側(cè)靜水壓力。水面線段數(shù)6水面線起始點坐標：（0.000，-0.500）［計算條件］圓弧穩(wěn)定分析方法：瑞典條分法土條重切向分力與滑動方向反向時：當下滑力對待穩(wěn)定計算目標：給定圓心、半徑計算安全系數(shù)條分法的土條寬度：1.000（m）圓心X坐標：5.000（m）圓心Y坐標：12.000（m）半徑：15.000（m）［計算結(jié)果圖］滑動圓心=（5.000，12.000）（m）滑動半徑=15.000（m）滑動安全系數(shù)=1.207總的下滑力=2238.673（kN）總的抗滑力=2701.723（kN）土體部分下滑力=2238.673（kN）土體部分抗滑力=2701.723（kN）（注意：土體部分抗滑力=土體底部抗滑力+土體豎向抗滑力）土體底部抗滑力=2525.723（kN）土體豎向抗滑力=176.000（kN）筋帶在滑弧切向產(chǎn)生的抗滑力=0.000（kN）筋帶在滑弧法向產(chǎn)生的抗滑力=0.000（kN）通過理正巖土計算中的邊坡穩(wěn)定分析系統(tǒng)，計算結(jié)果表明：工況1K=1.450；工況2K=1.207；工況3K=1.408因此，勘查區(qū)的土質(zhì)邊坡在工況1、2和3的條件下均處于穩(wěn)定狀態(tài)。6.2.2巖質(zhì)邊坡勘查邊坡的穩(wěn)定性主要取決于結(jié)構(gòu)面與坡面的組合關(guān)系，因此評價時采用赤平投影法（圖1和圖2均采用下半球投影）來定性分析各坡段的穩(wěn)定性，同時也可以掌握不同坡段的主控結(jié)構(gòu)面，有關(guān)各坡段的穩(wěn)定性評價如下：（1）中部坡段（BC）坡長約102m，其總體走向為北東～南西向，坡向約308°，為一級開挖邊坡，坡高16m～23m，坡度一般約65°，局部近直立。主要由強風化花崗巖、中風化花崗巖構(gòu)成，坡頂分布有少量殘積土和全風化花崗巖，邊坡總體屬Ⅲ類巖質(zhì)邊坡。根據(jù)現(xiàn)場測量，該坡體的坡面產(chǎn)狀為308°∠65°。該坡體主要由強風化和中風化花崗巖構(gòu)成，節(jié)理裂隙發(fā)育，局部很發(fā)育，多為剪節(jié)理，多呈閉合狀，偶見頂部微張，裂面多光滑平整，無膠結(jié)，充填物少，泥化不明顯，部分節(jié)理面擦痕明顯。屬順向坡。從圖可以看出，1#節(jié)理、2#節(jié)理、3#節(jié)理與4#節(jié)理的交線傾向坡外，傾角較陡，略小于坡度，它們構(gòu)成的楔形體潛在滑塌的可能。坡體頂部局部風化程度較高，裂隙很發(fā)育，坡頂處的花崗巖球狀風化體非常發(fā)育（照片1），應為球狀風化體，這些球狀風化體在自重力作用下，容易出現(xiàn)崩塌現(xiàn)象。邊坡的失穩(wěn)形式主要是以由主控結(jié)構(gòu)面形成的楔形體滑塌和表層破碎巖體、球狀風化體崩塌為主。（2）北東部坡段（CD）坡長約260m，其總體走向為北東~南西向，坡向約308°，為一級開挖邊坡，坡高一般5m～11m，最高約23m，坡度一般約45°～70°。主要由強風化花崗巖、中風化花崗巖構(gòu)成，坡頂分布有少量殘積土和全風化花崗巖，邊坡總體屬Ⅲ類巖質(zhì)邊坡。根據(jù)現(xiàn)場測量，該坡體的坡面產(chǎn)狀為308°∠60°。該坡體主要由強風化和中風化花崗巖構(gòu)成，節(jié)理裂隙發(fā)育，局部很發(fā)育，多為剪節(jié)理，多呈閉合狀，偶見頂部微張，裂面多光滑平整，無膠結(jié)，充填物少，泥化不明顯，部分節(jié)理面擦痕明顯。從圖可以看出，2#節(jié)理、3#節(jié)理、4#節(jié)理、5#節(jié)理與1#節(jié)理的交線傾向坡外，傾角較陡，略小于坡度，它們構(gòu)成的楔形體潛在滑塌的可能。坡體頂部局部風化程度較高，裂隙較發(fā)育，易出現(xiàn)滑塌現(xiàn)象，特別是強降水期間，失穩(wěn)的可能性更大。因此，邊坡的失穩(wěn)形式主要由主控結(jié)構(gòu)面形成的楔形體滑塌和表層破碎巖體崩塌為主。
7.治理工程方案
勘查區(qū)內(nèi)的南西部坡段（AB）較穩(wěn)定，但在強降水作用下存在崩滑失穩(wěn)的可能；中部坡段（BC）坡高大、坡面陡峭，屬順向坡，總體穩(wěn)定性較差，存在以由主控結(jié)構(gòu)面形成的楔形體滑塌和表層破碎巖體、球狀風化體崩塌失穩(wěn)的可能；北東部坡段（CD）接近順向坡，坡高較小、坡面較緩，總體穩(wěn)定性較差，存在以由主控結(jié)構(gòu)面形成的楔形體滑塌和表層破碎巖體崩塌失穩(wěn)的可能。根據(jù)區(qū)內(nèi)地質(zhì)環(huán)境條件和地質(zhì)災害的形成機制，有關(guān)防治方案的建議如下：方案一：避讓措施。對緊鄰坡腳的建筑進行搬遷，坡腳建筑及行人需遠離坡腳2倍坡高范圍。方案二：采用削坡+格構(gòu)梁+錨索+截、排水的工程措施。對邊坡地質(zhì)災害進行全面治理，首先需對坡面的不穩(wěn)定巖體進行清除，適當減緩坡度，同時采用的“格構(gòu)梁+預應力錨索”進行支護，坡頂設(shè)置截、排水溝系統(tǒng)，另外，為了美化環(huán)境，邊坡治理后需進行培土復綠或栽種爬山虎類植物。
8.結(jié)論
經(jīng)過定量分析，勘查區(qū)土質(zhì)邊坡在天然狀態(tài)下、強降水狀態(tài)下以及地震狀態(tài)下均處于穩(wěn)定狀態(tài)，而勘查區(qū)巖質(zhì)邊坡總體穩(wěn)定性較差，地質(zhì)災害的發(fā)育強度較大，應及時采取措施進行治理。對此，本文提出了相應的治理方案：采取避讓措施或采用“削坡+格構(gòu)梁+錨索+截、排水”的工程措施，以達到預防崩塌災害再次發(fā)生的目的。
作者:劉楚晴 溫錦昌 單位:廣東省有色地質(zhì)勘查院