城区边坡地质灾害稳定性探析

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摘要：汕尾市城区一山坡发生崩塌致使坡脚汽配厂遭受撞击破坏。经调查，崩塌的诱发因素主要为：地形地貌、当地居民削坡建房、岩土结构以及当地气候；危岩体的形成则与岩体节理裂隙的发育情况密切联系。通过对边坡采用圆弧滑动法和赤平投影法进行稳定性分析，结果表明勘查区土质边坡处于稳定状态，岩质边坡总体稳定性较差。对此，本文提出了相应的治理方案：采取避让措施或采用“削坡+格构梁+锚索+截、排水”的工程措施。

关键词：崩塌；地质灾害；汕尾市

1.引言

受台风影响，汕尾市城区香洲街道和东涌镇交界处一边坡发生滑移式崩塌地质灾害，大量崩塌岩块崩落于坡脚，对坡脚汽配厂的临时车间外墙造成了撞击破坏。勘查区内尚存在危岩体3处，崩塌点所在的边坡较陡，崩塌面呈裸露状，在连续降水或强降水情况下，有继续发生的危险，威胁坡脚群众的生命财产安全。本文根据勘查结果，简要分析了地质灾害的特征及成因，对边坡稳定性进行了分析，并提出了相应的治理方案。

2.勘查边坡概况

勘查边坡为早期削坡建厂房开挖形成的高陡人工岩质边坡，坡顶局部有少量残积土、全～强风化层，下部为中～微风化花岗岩。边坡总体走向北东，坡度60°～75°，局部近直立，边坡高度5.00m～23.20m，长度约316m，岩体节理发育，节理面胶结差，优势节理面的产状对边坡稳定性也不利，且风化球状物较发育。根据勘查边坡不同坡段坡体工程性质、坡体形态、已发地质灾害的类型、规模及坡向，将边坡划分为：南西部坡段（AB）、中部坡段（BC）、北东部坡段（CD）。

3.岩土体工程地质特征

勘查区岩土体由残坡积土和晚侏罗世黑云母二长花岗岩基岩组成，其中与坡体稳定性有关的岩土体为残坡积层和全—中风化基岩。残坡积层广泛分布于勘查区内，岩性主要为花岗质粘土，松散，粘性一般，透水性较弱，遇水易软化，其粘聚力和内摩擦角将显著下降，工程力学性质将显著变差。该层土体厚度不大，对边坡稳定性影响较小。全－强风化岩隐伏于残坡积土之下，岩性为黑云母二长花岗岩，岩体破碎为土状，岩土力学性质较差，勘查区部分崩塌灾害发生在该岩层。因此，该层为特征岩土体之一，对边坡稳定性存在一定影响。中风化岩分布于整个勘查区，岩性为黑云母二长花岗岩，岩体完整性较差，节理裂隙较发育，岩体较破碎，岩体工程性质一般，边坡上部危岩体对边坡稳定性影响较大。微风化岩分布于整个勘查区，岩性为黑云母二长花岗岩，岩体完整性较好，岩体工程性质较好，节理裂隙发育一般，主要分布在坡中下部，对边坡稳定性影响较小。勘查区现有崩塌地质灾害发生在边坡体强－中风化花岗岩危岩体，节理裂隙较发育，岩体较破碎，力学性质较差。此外勘查区人工削坡建房对土体破坏强烈，自然排水条件较差，潜在崩塌地质灾害。坡顶处的花岗岩球状风化体非常发育（图1），这些球状风化体在自重力作用下，容易出现崩塌现象。

4.水文地质条件

勘查区内地表无常流性水流，现场调查时未见湿地及泉点等地下水的出露点。地下水根据其赋存形式和含水介质条件，分为第四系松散土类孔隙水和基岩裂隙水类型。松散岩类孔隙水主要分布于第四系残坡积层的砾质粘性土和砂质粘性土中，渗透性中等，含水层厚度较小，富水性较差，水量较小。主要受大气降水补给，向低处渗流排泄。地下水属于潜水，水位、水量随雨旱季节变化明显。属于弱透水层。基岩裂隙水主要为风化裂隙水，受含水层岩性、地貌条件、基岩风化程度的影响。因场区下伏基岩为黑云母二长花岗岩，该岩体裂隙通常密闭性较好，岩体本身透水性较差。基岩裂隙水主要赋存于岩石强—中风化带中，半岩半土状强风化带内风化裂隙较密集，裂隙贯通性一般，地下水的富集条件一般；中风化岩的导水性和富水性主要受裂隙连通性控制，具各向异性。属于弱透水层。场区地下水总体不甚发育，残坡积土、全—强风化层普遍具有砾质粘土的特殊性质，扰动敏感性较强，由于勘查区边坡存在因人工开挖形成坡体局部较陡，在降水条件下，场区地下水受到地表雨水补给，残积土、全—强风化层易软化、崩解，强度降低，容易产生渗透变形现象，引起边坡结构土体软化、松散，致使边坡逐渐发生变形破坏形成小范围溜坍、剥落，当破坏范围不断扩大，就可能引起边坡较大范围的崩塌发生；同时，中风化花岗岩裂隙面受地下水作用，摩擦力和粘聚力减少，强度降低，从而易导致岩质边坡产生滑移式崩塌。

5.现状地质灾害类型及特征

5.1崩塌

勘查区崩塌类型为滑移式。崩塌点处边坡坡向308°，坡高约23m，坡度约65°，崩塌物主要为中风化花岗岩，以大块岩石和碎石为主。崩塌体体积约240m3，属小型岩质崩塌。崩塌体位置见图2。通过地质灾害调查，发现崩塌诱发的主要因素有以下三点：一是边坡高陡且未采取护坡、排水等保护措施，有利于斜坡卸荷、边坡变形破坏。二是岩体完整性较差，节理裂隙发育，且存在顺坡向组合节理、同时边坡上部球状风化物发育强烈，为崩塌形成提供了物质基础。三是持续强降水入浸后岩石结构面易软化，产生动水压力和孔隙水压力，下滑力增加，易顺坡发生崩塌。

5.2危岩体

危岩体1位于汽配厂的东南部，危岩体高度约23m，近直立，上部局部有反倾现象，近似扇形，体积约200m3。该危岩体由中风化花岗岩构成，节理裂隙很发育，局部潜在形成楔形体的可能，节理切割造成局部岩体与坡体分离或已失稳掉落，坡脚已堆积少量崩落的碎岩块。危岩体2位于汽配厂东北向，危岩体高度约8m，体积约30m3。该危岩体由中风化花岗岩构成，节理裂隙较发育。危岩体3位于汽配厂东北部，危岩体高度约3m，体积约10m3。该危岩体主要由中风化花岗岩构成，节理裂隙发育，因受多组剪节理切割造成与边坡岩体分离及悬空迹，坡脚已堆积少量早期崩落的岩块。危岩体的形成与岩体节理裂隙的发育情况有密切联系。危岩体属典型的滑移式崩塌，当危岩体下部岩体受降水影响滑移滚落，为上部危岩提供凹腔，造成上部危岩失稳坠落。危及坡体前缘的生命财产安全。勘查区内危岩体潜在变形破坏模式为滑移式。危岩体位置见照片2。

6.边坡稳定性评价

6.1影响因素

勘查边坡高且陡峭，岩质边坡坡段的失稳主要受节理面及断层面的组合所控制。另外，本区大气降水丰沛，雨季地下水使坡体自重增大、结构面抗剪强度降低，也进一步降低边坡的稳定性。

6.2边坡稳定性分析

6.2.1土质边坡勘查区土质边坡主要分布于南西部（AB）坡段。该坡段为一级开挖的土质边坡，节理发育不明显，坡长约26m，坡高约20m，坡面产状为298°∠65°，坡面整体较平整，坡脚为空地，主要由强风化花岗岩构成，土黄色，硬塑状，下部可见少量中风化花岗岩出露，坡顶种有大量桉树、杂树，坡面裸露，边坡上部两翼见有雨水冲刷形成的冲沟，冲沟宽1m，深0.5m，坡体中上部坡形为凸形，现状边坡较稳定，上部凸形坡体在强降水作用下存在崩滑的可能。由此可见，南西部坡段的失稳形式主要是以上部凸形坡体在强降水作用下崩滑为主。对勘查区土质边坡的稳定性作定量分析，通过理正岩土计算软件，采用折线型滑动面法，以最不利剖面进行稳定性验算。边坡的稳定性分析以及岩土参数的选取考虑天然状态、饱和状态和地震工况校核三种情况。岩土参数根据土工试验结果结合工程经验综合确定。工况一：分析边坡经人工开挖后，在天然状态下的稳定性，土层的重度和抗剪强度参数都选用天然状态下的试验参数，并对参数进行较为合理地调整。工况二：考虑强降水条件下，边坡岩土体可能达到饱和状态，从而安全系数降低。分析此时边坡的稳定性，土层的重度和抗剪强度参数选用饱和状态下的试验参数，根据该边坡的土层性质，假设饱和土体的范围在坡面3m以内，3m以上的土层因未达到饱和状态而选用天然状态下的试验参数。工况三：场地抗震设防烈度为7度，根据《建筑边坡工程技术规范》（GB50330-2013），对基本烈度为7度及以上地区的永久性边坡应进行地震工况下边坡稳定校核。该工况下，土层的重度和抗剪强度参数都选用天然状态下的试验参数，综合水平地震系数为0.025，水平地震力作用位置为土条质心处。本文以工况二为例进行计算：［计算项目］：等厚土层土坡稳定计算3［计算简图］：［控制参数］：采用规范：通用方法计算目标：安全系数计算滑裂面形状：圆弧滑动法不考虑地震［坡面信息］坡面线段数4［土层信息］上部土层数4下部土层数1［水面信息］采用总应力法，考虑渗透力作用，不考虑边坡外侧静水压力。水面线段数6水面线起始点坐标：（0.000，-0.500）［计算条件］圆弧稳定分析方法：瑞典条分法土条重切向分力与滑动方向反向时：当下滑力对待稳定计算目标：给定圆心、半径计算安全系数条分法的土条宽度：1.000（m）圆心X坐标：5.000（m）圆心Y坐标：12.000（m）半径：15.000（m）［计算结果图］滑动圆心=（5.000，12.000）（m）滑动半径=15.000（m）滑动安全系数=1.207总的下滑力=2238.673（kN）总的抗滑力=2701.723（kN）土体部分下滑力=2238.673（kN）土体部分抗滑力=2701.723（kN）（注意：土体部分抗滑力=土体底部抗滑力+土体竖向抗滑力）土体底部抗滑力=2525.723（kN）土体竖向抗滑力=176.000（kN）筋带在滑弧切向产生的抗滑力=0.000（kN）筋带在滑弧法向产生的抗滑力=0.000（kN）通过理正岩土计算中的边坡稳定分析系统，计算结果表明：工况1K=1.450；工况2K=1.207；工况3K=1.408因此，勘查区的土质边坡在工况1、2和3的条件下均处于稳定状态。6.2.2岩质边坡勘查边坡的稳定性主要取决于结构面与坡面的组合关系，因此评价时采用赤平投影法（图1和图2均采用下半球投影）来定性分析各坡段的稳定性，同时也可以掌握不同坡段的主控结构面，有关各坡段的稳定性评价如下：（1）中部坡段（BC）坡长约102m，其总体走向为北东～南西向，坡向约308°，为一级开挖边坡，坡高16m～23m，坡度一般约65°，局部近直立。主要由强风化花岗岩、中风化花岗岩构成，坡顶分布有少量残积土和全风化花岗岩，边坡总体属Ⅲ类岩质边坡。根据现场测量，该坡体的坡面产状为308°∠65°。该坡体主要由强风化和中风化花岗岩构成，节理裂隙发育，局部很发育，多为剪节理，多呈闭合状，偶见顶部微张，裂面多光滑平整，无胶结，充填物少，泥化不明显，部分节理面擦痕明显。属顺向坡。从图可以看出，1#节理、2#节理、3#节理与4#节理的交线倾向坡外，倾角较陡，略小于坡度，它们构成的楔形体潜在滑塌的可能。坡体顶部局部风化程度较高，裂隙很发育，坡顶处的花岗岩球状风化体非常发育（照片1），应为球状风化体，这些球状风化体在自重力作用下，容易出现崩塌现象。边坡的失稳形式主要是以由主控结构面形成的楔形体滑塌和表层破碎岩体、球状风化体崩塌为主。（2）北东部坡段（CD）坡长约260m，其总体走向为北东~南西向，坡向约308°，为一级开挖边坡，坡高一般5m～11m，最高约23m，坡度一般约45°～70°。主要由强风化花岗岩、中风化花岗岩构成，坡顶分布有少量残积土和全风化花岗岩，边坡总体属Ⅲ类岩质边坡。根据现场测量，该坡体的坡面产状为308°∠60°。该坡体主要由强风化和中风化花岗岩构成，节理裂隙发育，局部很发育，多为剪节理，多呈闭合状，偶见顶部微张，裂面多光滑平整，无胶结，充填物少，泥化不明显，部分节理面擦痕明显。从图可以看出，2#节理、3#节理、4#节理、5#节理与1#节理的交线倾向坡外，倾角较陡，略小于坡度，它们构成的楔形体潜在滑塌的可能。坡体顶部局部风化程度较高，裂隙较发育，易出现滑塌现象，特别是强降水期间，失稳的可能性更大。因此，边坡的失稳形式主要由主控结构面形成的楔形体滑塌和表层破碎岩体崩塌为主。

7.治理工程方案

勘查区内的南西部坡段（AB）较稳定，但在强降水作用下存在崩滑失稳的可能；中部坡段（BC）坡高大、坡面陡峭，属顺向坡，总体稳定性较差，存在以由主控结构面形成的楔形体滑塌和表层破碎岩体、球状风化体崩塌失稳的可能；北东部坡段（CD）接近顺向坡，坡高较小、坡面较缓，总体稳定性较差，存在以由主控结构面形成的楔形体滑塌和表层破碎岩体崩塌失稳的可能。根据区内地质环境条件和地质灾害的形成机制，有关防治方案的建议如下：方案一：避让措施。对紧邻坡脚的建筑进行搬迁，坡脚建筑及行人需远离坡脚2倍坡高范围。方案二：采用削坡+格构梁+锚索+截、排水的工程措施。对边坡地质灾害进行全面治理，首先需对坡面的不稳定岩体进行清除，适当减缓坡度，同时采用的“格构梁+预应力锚索”进行支护，坡顶设置截、排水沟系统，另外，为了美化环境，边坡治理后需进行培土复绿或栽种爬山虎类植物。

8.结论

经过定量分析，勘查区土质边坡在天然状态下、强降水状态下以及地震状态下均处于稳定状态，而勘查区岩质边坡总体稳定性较差，地质灾害的发育强度较大，应及时采取措施进行治理。对此，本文提出了相应的治理方案：采取避让措施或采用“削坡+格构梁+锚索+截、排水”的工程措施，以达到预防崩塌灾害再次发生的目的。

作者:刘楚晴 温锦昌 单位:广东省有色地质勘查院