城區邊坡地質災害穩定性探析

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摘要：汕尾市城區一山坡發生崩塌致使坡腳汽配廠遭受撞擊破壞。經調查，崩塌的誘發因素主要為：地形地貌、當地居民削坡建房、巖土結構以及當地氣候；危巖體的形成則與巖體節理裂隙的發育情況密切聯系。通過對邊坡采用圓弧滑動法和赤平投影法進行穩定性分析，結果表明勘查區土質邊坡處于穩定狀態，巖質邊坡總體穩定性較差。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+格構梁+錨索+截、排水”的工程措施。

關鍵詞：崩塌；地質災害；汕尾市

1.引言

受臺風影響，汕尾市城區香洲街道和東涌鎮交界處一邊坡發生滑移式崩塌地質災害，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。勘查區內尚存在危巖體3處，崩塌點所在的邊坡較陡，崩塌面呈裸露狀，在連續降水或強降水情況下，有繼續發生的危險，威脅坡腳群眾的生命財產安全。本文根據勘查結果，簡要分析了地質災害的特征及成因，對邊坡穩定性進行了分析，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，巖體節理發育，節理面膠結差，優勢節理面的產狀對邊坡穩定性也不利，且風化球狀物較發育。根據勘查邊坡不同坡段坡體工程性質、坡體形態、已發地質災害的類型、規模及坡向，將邊坡劃分為：南西部坡段（AB）、中部坡段（BC）、北東部坡段（CD）。

3.巖土體工程地質特征

勘查區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，其中與坡體穩定性有關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內，巖性主要為花崗質粘土，松散，粘性一般，透水性較弱，遇水易軟化，其粘聚力和內摩擦角將顯著下降，工程力學性質將顯著變差。該層土體厚度不大，對邊坡穩定性影響較小。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，巖土力學性質較差，勘查區部分崩塌災害發生在該巖層。因此，該層為特征巖土體之一，對邊坡穩定性存在一定影響。中風化巖分布于整個勘查區，巖性為黑云母二長花崗巖，巖體完整性較差，節理裂隙較發育，巖體較破碎，巖體工程性質一般，邊坡上部危巖體對邊坡穩定性影響較大。微風化巖分布于整個勘查區，巖性為黑云母二長花崗巖，巖體完整性較好，巖體工程性質較好，節理裂隙發育一般，主要分布在坡中下部，對邊坡穩定性影響較小。勘查區現有崩塌地質災害發生在邊坡體強－中風化花崗巖危巖體，節理裂隙較發育，巖體較破碎，力學性質較差。此外勘查區人工削坡建房對土體破壞強烈，自然排水條件較差，潛在崩塌地質災害。坡頂處的花崗巖球狀風化體非常發育（圖1），這些球狀風化體在自重力作用下，容易出現崩塌現象。

4.水文地質條件

勘查區內地表無常流性水流，現場調查時未見濕地及泉點等地下水的出露點。地下水根據其賦存形式和含水介質條件，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粘性土和砂質粘性土中，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、水量隨雨旱季節變化明顯。屬于弱透水層。基巖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。基巖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。場區地下水總體不甚發育，殘坡積土、全—強風化層普遍具有礫質粘土的特殊性質，擾動敏感性較強，由于勘查區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，容易產生滲透變形現象，引起邊坡結構土體軟化、松散，致使邊坡逐漸發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，從而易導致巖質邊坡產生滑移式崩塌。

5.現狀地質災害類型及特征

5.1崩塌

勘查區崩塌類型為滑移式。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，屬小型巖質崩塌。崩塌體位置見圖2。通過地質災害調查，發現崩塌誘發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，節理裂隙發育，且存在順坡向組合節理、同時邊坡上部球狀風化物發育強烈，為崩塌形成提供了物質基礎。三是持續強降水入浸后巖石結構面易軟化，產生動水壓力和孔隙水壓力，下滑力增加，易順坡發生崩塌。

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，上部局部有反傾現象，近似扇形，體積約200m3。該危巖體由中風化花崗巖構成，節理裂隙很發育，局部潛在形成楔形體的可能，節理切割造成局部巖體與坡體分離或已失穩掉落，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成，節理裂隙較發育。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成，節理裂隙發育，因受多組剪節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理裂隙的發育情況有密切聯系。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，造成上部危巖失穩墜落。危及坡體前緣的生命財產安全。勘查區內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.邊坡穩定性評價

6.1影響因素

勘查邊坡高且陡峭，巖質邊坡坡段的失穩主要受節理面及斷層面的組合所控制。另外，本區大氣降水豐沛，雨季地下水使坡體自重增大、結構面抗剪強度降低，也進一步降低邊坡的穩定性。

6.2邊坡穩定性分析

6.2.1土質邊坡勘查區土質邊坡主要分布于南西部（AB）坡段。該坡段為一級開挖的土質邊坡，節理發育不明顯，坡長約26m，坡高約20m，坡面產狀為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，現狀邊坡較穩定，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。對勘查區土質邊坡的穩定性作定量分析，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定性驗算。邊坡的穩定性分析以及巖土參數的選取考慮天然狀態、飽和狀態和地震工況校核三種情況。巖土參數根據土工試驗結果結合工程經驗綜合確定。工況一：分析邊坡經人工開挖后，在天然狀態下的穩定性，土層的重度和抗剪強度參數都選用天然狀態下的試驗參數，并對參數進行較為合理地調整。工況二：考慮強降水條件下，邊坡巖土體可能達到飽和狀態，從而安全系數降低。分析此時邊坡的穩定性，土層的重度和抗剪強度參數選用飽和狀態下的試驗參數，根據該邊坡的土層性質，假設飽和土體的范圍在坡面3m以內，3m以上的土層因未達到飽和狀態而選用天然狀態下的試驗參數。工況三：場地抗震設防烈度為7度，根據《建筑邊坡工程技術規范》（GB50330-2013），對基本烈度為7度及以上地區的永久性邊坡應進行地震工況下邊坡穩定校核。該工況下，土層的重度和抗剪強度參數都選用天然狀態下的試驗參數，綜合水平地震系數為0.025，水平地震力作用位置為土條質心處。本文以工況二為例進行計算：［計算項目］：等厚土層土坡穩定計算3［計算簡圖］：［控制參數］：采用規范：通用方法計算目標：安全系數計算滑裂面形狀：圓弧滑動法不考慮地震［坡面信息］坡面線段數4［土層信息］上部土層數4下部土層數1［水面信息］采用總應力法，考慮滲透力作用，不考慮邊坡外側靜水壓力。水面線段數6水面線起始點坐標：（0.000，-0.500）［計算條件］圓弧穩定分析方法：瑞典條分法土條重切向分力與滑動方向反向時：當下滑力對待穩定計算目標：給定圓心、半徑計算安全系數條分法的土條寬度：1.000（m）圓心X坐標：5.000（m）圓心Y坐標：12.000（m）半徑：15.000（m）［計算結果圖］滑動圓心=（5.000，12.000）（m）滑動半徑=15.000（m）滑動安全系數=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）筋帶在滑弧切向產生的抗滑力=0.000（kN）筋帶在滑弧法向產生的抗滑力=0.000（kN）通過理正巖土計算中的邊坡穩定分析系統，計算結果表明：工況1K=1.450；工況2K=1.207；工況3K=1.408因此，勘查區的土質邊坡在工況1、2和3的條件下均處于穩定狀態。6.2.2巖質邊坡勘查邊坡的穩定性主要取決于結構面與坡面的組合關系，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定性，同時也可以掌握不同坡段的主控結構面，有關各坡段的穩定性評價如下：（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類巖質邊坡。根據現場測量，該坡體的坡面產狀為308°∠65°。該坡體主要由強風化和中風化花崗巖構成，節理裂隙發育，局部很發育，多為剪節理，多呈閉合狀，偶見頂部微張，裂面多光滑平整，無膠結，充填物少，泥化不明顯，部分節理面擦痕明顯。屬順向坡。從圖可以看出，1#節理、2#節理、3#節理與4#節理的交線傾向坡外，傾角較陡，略小于坡度，它們構成的楔形體潛在滑塌的可能。坡體頂部局部風化程度較高，裂隙很發育，坡頂處的花崗巖球狀風化體非常發育（照片1），應為球狀風化體，這些球狀風化體在自重力作用下，容易出現崩塌現象。邊坡的失穩形式主要是以由主控結構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類巖質邊坡。根據現場測量，該坡體的坡面產狀為308°∠60°。該坡體主要由強風化和中風化花崗巖構成，節理裂隙發育，局部很發育，多為剪節理，多呈閉合狀，偶見頂部微張，裂面多光滑平整，無膠結，充填物少，泥化不明顯，部分節理面擦痕明顯。從圖可以看出，2#節理、3#節理、4#節理、5#節理與1#節理的交線傾向坡外，傾角較陡，略小于坡度，它們構成的楔形體潛在滑塌的可能。坡體頂部局部風化程度較高，裂隙較發育，易出現滑塌現象，特別是強降水期間，失穩的可能性更大。因此，邊坡的失穩形式主要由主控結構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

勘查區內的南西部坡段（AB）較穩定，但在強降水作用下存在崩滑失穩的可能；中部坡段（BC）坡高大、坡面陡峭，屬順向坡，總體穩定性較差，存在以由主控結構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，總體穩定性較差，存在以由主控結構面形成的楔形體滑塌和表層破碎巖體崩塌失穩的可能。根據區內地質環境條件和地質災害的形成機制，有關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+格構梁+錨索+截、排水的工程措施。對邊坡地質災害進行全面治理，首先需對坡面的不穩定巖體進行清除，適當減緩坡度，同時采用的“格構梁+預應力錨索”進行支護，坡頂設置截、排水溝系統，另外，為了美化環境，邊坡治理后需進行培土復綠或栽種爬山虎類植物。

8.結論

經過定量分析，勘查區土質邊坡在天然狀態下、強降水狀態下以及地震狀態下均處于穩定狀態，而勘查區巖質邊坡總體穩定性較差，地質災害的發育強度較大，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+格構梁+錨索+截、排水”的工程措施，以達到預防崩塌災害再次發生的目的。

作者:劉楚晴 溫錦昌 單位:廣東省有色地質勘查院