某邊坡地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)治理工程勘查

何永勝

摘要：指出了在勘查過程中，把某邊坡劃分6個(gè)坡段并分析其形態(tài)特征，重點(diǎn)分析已出現(xiàn)災(zāi)害坡段DE的災(zāi)害類型、特征及形成原因。運(yùn)用剩余推力傳遞法（Push法）對個(gè)坡段進(jìn)行穩(wěn)定性分析，邊坡整體處于欠穩(wěn)定狀態(tài)，暴露時(shí)間久，加上雨水沖刷，邊坡將朝不穩(wěn)定方向發(fā)展，建議采用“錨桿（索）+格構(gòu)梁+削坡+截排水+綠化護(hù)坡”或“截排水+擋土墻+綠化”治理措施，以期對類似地質(zhì)災(zāi)害防治工程有一定參考意義。

關(guān)鍵詞：邊坡穩(wěn)定性；崩塌；走向；坡度；截排水；安全系數(shù)

中圖分類號：P694

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-9944（2016）20-0072-05

1 工程概況

廣州市從化區(qū)某邊坡近年來出現(xiàn)多處崩塌、滑坡地質(zhì)災(zāi)害，屬不穩(wěn)定邊坡，地質(zhì)災(zāi)害直接威脅坡腳建筑和居民的生命財(cái)產(chǎn)安全。當(dāng)?shù)卣畬Υ朔浅Ｖ匾?，為減災(zāi)、防災(zāi)，保護(hù)人民生命財(cái)產(chǎn)安全，擬對該地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)進(jìn)行治理工作。

該邊坡總長度約350 m，整體呈北西—南東走向，最大坡高約47 m，系人工切坡形成。在修建坡腳的某粉體廠時(shí)曾在坡腳修筑了約3.0 m高的重力式漿砌石擋土墻，并在山坡坡腰和坡頂處各設(shè)置了一道長約160 m、深約40 cm、寬約25 cm的截排水溝。但由于截排水溝僅是在原山坡上就地挖土修筑，沒有采取抹面或澆筑混凝土等措施，坡腰處的截排水溝被坡面上集中下來的雨水嚴(yán)重沖毀，并沒有起到截排水作用，相反起到了匯水作用，使坡面沖刷嚴(yán)重。同時(shí)，原坡面沒有采取護(hù)面措施，而是處于裸露狀態(tài)，在雨水、高溫等交替作用下，坡面的水土流失十分嚴(yán)重。

2 地質(zhì)災(zāi)害類型及特征

該邊坡的主要地質(zhì)災(zāi)害類型為崩塌。自2006年以來曾經(jīng)發(fā)生多處小型崩塌，崩塌總方量約100 m3。坡面植被不發(fā)育，雨水沖刷形成5處比較大的沖溝，水土流失嚴(yán)重，最大沖溝深度約5 m、長約4 m、寬約0.6 m。坡面時(shí)有崩塌發(fā)生、沖溝縱橫分布，坡腳擋土墻頂部泥砂淤積嚴(yán)重。根據(jù)邊坡的地形地質(zhì)情況和已發(fā)地質(zhì)災(zāi)害的情況，將需要治理的邊坡分為6段，分別編號AB、BC、CD、DE、EF、FG。現(xiàn)場調(diào)查發(fā)現(xiàn)，勘查區(qū)已發(fā)地質(zhì)災(zāi)害僅崩塌一種類型，共5處，均發(fā)生在坡段DE。各坡段的具體情況如下：

坡段AB：位于北西端，走向N71°W，長約21 m，高1～3 m，坡度45～60°，為坡腳建房時(shí)切坡形成。坡面植被弱發(fā)育，有水土流失的跡象。坡腳距離建筑僅0.5～1.0 m，目前未見因邊坡失穩(wěn)造成建構(gòu)筑物破壞現(xiàn)象。

坡段BC：走向N66°E，長約28.7 m，高約8 m，坡度75～88°，為新近開挖切坡形成。坡面裸露，暫無崩塌現(xiàn)象發(fā)生。坡腳為空地，暫無建構(gòu)筑物分布。

坡段CD：呈“∨”形，走向分布為N43°W和N66°E，長約48.3 m，高約8～14 m，坡度55～65°，為新近開挖切坡形成。坡面裸露，暫無崩塌現(xiàn)象發(fā)生。坡腳為空地，暫無建構(gòu)筑物分布。

坡段DE：為此次邊坡治理的主體部分，總體走向N47°W，長約175 m，坡度40～60°，坡高15～45 m。坡面沖溝發(fā)育，坡體支離破碎，目前發(fā)育有5處較大規(guī)模的崩塌。雖尚未造成人員及建筑物損失，但在暴雨的作用下極易發(fā)生更大規(guī)模的崩塌等地質(zhì)災(zāi)害，嚴(yán)重威脅坡腳的廠房和建筑物；

坡段EF：走向接近正北方向，長約58.8 m，高約40 m，上陡下緩。上部坡度55～65°，坡面植被弱發(fā)育，高24～32 m；下部坡段25～38°，高10～26 m，植被發(fā)育。目前暫未有崩塌或滑坡等地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)象發(fā)生。

坡段FG：總體走向N80°W，長約36.8 m，坡高1～16 m，上陡下緩。上部坡度55～70°，坡面植被弱發(fā)育，高1～16 m；下部坡段15～30°，高0～5 m，植被發(fā)育。目前暫未有崩塌或滑坡等地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)象發(fā)生。

勘查邊坡已發(fā)地質(zhì)災(zāi)害類型為崩塌一種，主要有5處，其主要特征如下。

BT1位于坡段DE南東部，崩塌后形成一條平均深約0.4 m、寬約1.2 m、順坡長約20 m的溝壑（圖1）。根據(jù)溝壑揭露的地層情況，崩塌體成分主要為砂質(zhì)粘性土，體積約9.6 m3，屬小型土質(zhì)崩塌。崩塌物已被雨水沖向下游，坡體體表面植被少。崩塌成因主要是坡度陡峭且坡面土質(zhì)較松散，利于雨水入滲，強(qiáng)降雨觸發(fā)失穩(wěn)。目前處于欠穩(wěn)定狀態(tài)。

BT2位于坡段DE中部，發(fā)育于高程約為77.5 m的平臺上，崩塌后形成一條倒“7”形的溝壑（圖2）。平臺上形成長約15 m、寬約0.5 m、深約1.0 m的裂縫，順坡形成長約22 m、寬約0.6 m、平均深約1.2 m的溝壑。根據(jù)溝壑揭露的地層情況，崩塌體成分主要為砂質(zhì)粘性土，體積約32.0 m3，屬小型土質(zhì)崩塌。崩塌物已被雨水沖向下游，坡體表面植被不發(fā)育。崩塌成因主要是：高程約為77.5 m的平臺上有一條長約110 m、寬約0.4 m、深約0.3 m的土質(zhì)截排水溝，在強(qiáng)降雨時(shí)該平臺之上的雨水在短時(shí)間內(nèi)大量匯聚于沖溝內(nèi)，在水的沖力下，土質(zhì)截排水溝不斷被沖刷、侵蝕，先形成較小的滲流通道，之后不斷的沖刷形成現(xiàn)在規(guī)模較大的沖溝。目前處于欠穩(wěn)定狀態(tài)。

BT3位于坡段DE中部，發(fā)育于高程約為77.5 m的平臺上，崩塌后形成一條長約38 m、寬約0.5 m、深約0.3～2.5 m的溝壑（圖3）。根據(jù)溝壑揭露的地層情況，推斷崩塌體成分主要為砂質(zhì)粘土，體積約50.0 m3，屬小型土質(zhì)崩塌。崩塌物已被雨水沖向下游，坡體體表面植被不發(fā)育。崩塌成因主要是：高程約為77.5 m的平臺上有一條長約110 m、寬約0.4 m、深約0.3 m的土質(zhì)截排水溝，在強(qiáng)降雨時(shí)該平臺之上的雨水在短時(shí)間內(nèi)大量匯聚于沖溝內(nèi)，在水的沖力下，土質(zhì)截排水溝不斷被沖刷、侵蝕，先形成較小的滲流通道，之后不斷的沖刷形成現(xiàn)在規(guī)模較大的沖溝。目前處于欠穩(wěn)定狀態(tài)。

BT4位于坡段DE中部，呈心形，起始點(diǎn)高程約為80.5 m，崩塌后緣寬0.3～3.0 m，長約59 m、深約0.3～2.0 m的溝壑（圖4）。根據(jù)溝壑揭露的地層情況，推斷崩塌體成分主要為砂質(zhì)粘性土，體積約85.0 m3，屬小型土質(zhì)崩塌。崩塌物已被雨水沖向下游，坡體體表面植被不發(fā)育。崩塌成因主要是：高程約為80.5 m的平臺上有一條寬約0.4 m、深約0.3 m的土質(zhì)截排水溝，在強(qiáng)降雨時(shí)坡頂?shù)挠晁诙虝r(shí)間內(nèi)大量匯聚于沖溝內(nèi)，在水的沖力下，土質(zhì)截排水溝不斷被沖刷、侵蝕，先形成較小的滲流通道，之后不斷的沖刷形成現(xiàn)在規(guī)模較大的崩塌。目前處于欠穩(wěn)定狀態(tài)。

BT5位于坡段DE中部，呈圓錐瓶形，起始點(diǎn)高程約為65.1 m，崩塌后緣寬0.3～1.0 m，長約13 m、深約0.3～1.5 m的溝壑（圖5）。根據(jù)溝壑揭露的地層情況，推斷崩塌體成分主要為砂質(zhì)粘性土，體積約12.6 m3，屬小型土質(zhì)崩塌。崩塌物已被雨水沖向下游，坡體體表面植被不發(fā)育。崩塌成因主要是：在強(qiáng)降雨時(shí)坡頂?shù)挠晁诙虝r(shí)間內(nèi)大量匯聚于高程約為65.1 m處的裂縫處，經(jīng)雨水不斷被沖刷、侵蝕，最后形成現(xiàn)在的崩塌。目前處于欠穩(wěn)定狀態(tài)。

3 影響邊坡穩(wěn)定性的影響因素

3.1 巖土體工程性質(zhì)

殘積砂質(zhì)粘性土、強(qiáng)風(fēng)化巖雖然具有強(qiáng)度較高、壓縮性較小的特點(diǎn)，但同時(shí)具有孔隙率較大、粘性較差和遇水容易軟化、崩解的特性，在旱季期間，邊坡的穩(wěn)定性通常較好，而雨季期間坡體長時(shí)間受水浸潤導(dǎo)致重度增大、抗剪強(qiáng)度降低，容易造成土坡失穩(wěn)。雨水入滲坡面土體后，在強(qiáng)風(fēng)化～中風(fēng)化巖界面處易產(chǎn)生積水，由于巖石中長石含量較高，風(fēng)化強(qiáng)烈，地下水匯集地段造成結(jié)構(gòu)面泥化程度較高，抗剪強(qiáng)度降低，力學(xué)性質(zhì)變差，在動(dòng)、靜水壓力等不利因素作用下，邊坡易沿軟弱結(jié)構(gòu)面產(chǎn)生崩塌、滑坡。因此，坡體巖土層不良的水理性能、軟弱結(jié)構(gòu)面是土坡失穩(wěn)的主要內(nèi)因。

3.2 巖土體結(jié)構(gòu)面條件

通過對邊坡失穩(wěn)的調(diào)查分析認(rèn)為，巖土體中的殘留結(jié)構(gòu)面仍然是土質(zhì)邊坡局部失穩(wěn)的主要影響因素之一。巖土體殘留結(jié)構(gòu)面是指強(qiáng)風(fēng)化巖中仍然保留有次生的結(jié)構(gòu)面（主要是節(jié)理裂隙面），這些結(jié)構(gòu)面與周圍巖土體的力學(xué)差異雖然遠(yuǎn)小于巖質(zhì)邊坡，但依然是邊坡失穩(wěn)的主要控制因素之一。雖然邊坡的這些殘留結(jié)構(gòu)面在邊坡開挖前是難以查明的，但客觀上這些殘余結(jié)構(gòu)面將巖土體分割為不同的塊體，巖土體在殘余結(jié)構(gòu)面上的不連續(xù)性是較明顯的，因此邊坡局部失穩(wěn)通常是控制陡坡的穩(wěn)定性和失穩(wěn)規(guī)模，對陡坡影響相對較大，且通常是造互成土巖質(zhì)組合邊坡局部大規(guī)模失穩(wěn)的因素。

3.3 氣象條件

該區(qū)全年總雨量在1400～2200 mm之間，4～9月為雨季，總降雨量占全年的八成。月降雨量最大值為662.0 mm（1959年6月），日最大降雨量279.8 mm（2006年8月4日）。故本區(qū)可直接誘發(fā)邊坡失穩(wěn)的強(qiáng)降雨較多，故雨季連續(xù)暴雨將是土巖質(zhì)組合邊坡失穩(wěn)的主要觸發(fā)因素。

3.4 水文地質(zhì)條件

低山丘陵地區(qū)地下水的動(dòng)態(tài)變化較大，主要表現(xiàn)為旱季丘頂無水（埋深較大），潛水面位于坡腳附近，雨季潛水面則明顯抬升。潛水面的抬升將明顯改變邊坡巖土體的應(yīng)力狀態(tài)。地下水位線下巖土體的孔隙水壓力增加，從而降低其有效應(yīng)力，而水位線上的巖土體則不受水的影響。隨著有效應(yīng)力的減小，也會(huì)致使巖土體本身的強(qiáng)度降低。此外，雨季期間降水入滲量增加，地下水徑流隨之增強(qiáng)，土中的細(xì)小顆粒流失量加大，從而降低巖土體抗剪強(qiáng)度，誘發(fā)邊坡失穩(wěn)滑動(dòng)。

3.5 坡形及支護(hù)形式

邊坡的坡形、截排水系統(tǒng)及支護(hù)措施的有效性對邊坡的穩(wěn)定性顯然是決定邊坡穩(wěn)定性的重要因素。該邊坡在主要地段設(shè)置了擋土墻，對邊坡的穩(wěn)定性起到了積極的作用。但坡體中設(shè)置的排水設(shè)施，并沒有起到應(yīng)有的作用，匯入坡體的雨水并不能及時(shí)排出，并且雨水順流直接沖刷土質(zhì)邊坡，使坡體巖土層流失嚴(yán)重，坡體變松軟，地表水易入滲。

4 邊坡失穩(wěn)的形成機(jī)制及失穩(wěn)模式

勘查區(qū)強(qiáng)降雨時(shí)間較長，且坡面巖土層裸露，有利于雨水入滲，地下水位上升。由于該邊坡的殘積土層總厚度稍大，風(fēng)化巖層極破碎且厚度較大，雨水入滲后使其產(chǎn)生軟化、崩解，因此坡體將出現(xiàn)重度增大、抗剪強(qiáng)度降低現(xiàn)象，在坡高較大、坡度較陡地段便可能出現(xiàn)邊坡失穩(wěn)。強(qiáng)降雨期間地下水的動(dòng)水壓力和靜水壓力加大，同時(shí)地下水對結(jié)構(gòu)面有潤滑作用并一定程度上造成結(jié)構(gòu)面軟化，不利的水文地質(zhì)條件可能觸發(fā)邊坡失穩(wěn)。

預(yù)測該邊坡主要的失穩(wěn)形式是崩塌，且崩塌失穩(wěn)易出現(xiàn)在潛在不利結(jié)構(gòu)面或坡體巖土層松散的陡坡地段。滑坡出現(xiàn)的概率相對較小，可是在極端的強(qiáng)暴雨期間（或者強(qiáng)暴雨后期），邊坡也可能以滑坡的形式失穩(wěn)，預(yù)測滑坡型式以牽引式為主，且滑坡一旦出現(xiàn)，規(guī)模較大，后果嚴(yán)重。

5 邊坡穩(wěn)定性評價(jià)

5.1 工況及巖土參數(shù)

勘查邊坡劃分為6個(gè)坡段，下面將分別對6個(gè)坡段所潛在的失穩(wěn)形式和穩(wěn)定性進(jìn)行分析，為了便于敘述，這里首先將穩(wěn)定性計(jì)算中的計(jì)算工況和主要巖土參數(shù)作統(tǒng)一說明：評價(jià)時(shí)分別選取兩種工況進(jìn)行計(jì)算，工況1：自重+地下水；工況2：自重+暴雨+地下水。其中工況1實(shí)際上就是一般平水期的條件，工況2是連續(xù)暴雨的工況。計(jì)算過程中將地下水位以下的巖土體取浮重度來計(jì)算坡體自重，巖土體的強(qiáng)度取飽和抗剪強(qiáng)度，同時(shí)計(jì)算地下水的滲透壓力；水位以上取天然重度，并取巖土體的天然抗剪強(qiáng)度。

根據(jù)本次勘查室內(nèi)試驗(yàn)，結(jié)合現(xiàn)場調(diào)查，提供巖土體的力學(xué)參數(shù)，巖土體物理力學(xué)參數(shù)推薦值見表1。

5.2 穩(wěn)定性分析方法

為了科學(xué)準(zhǔn)確的評價(jià)邊坡的穩(wěn)定性，防止邊坡地質(zhì)災(zāi)害的再次發(fā)生，本節(jié)對勘查區(qū)坡體進(jìn)行穩(wěn)定性分析。對6個(gè)剖面進(jìn)行滑動(dòng)穩(wěn)定性演算分析。本次計(jì)算采用[3]推薦的剩余推力傳遞法（Push法），在理正邊坡穩(wěn)定分析軟件上實(shí)施。

該方法適用于滑面為任意形狀的穩(wěn)定性計(jì)算，它考慮了滑體自重、坡面荷載、動(dòng)水壓力、靜水壓力、滑動(dòng)面處的浮托力、暴雨、地震和不同條塊滑面段抗剪強(qiáng)度參數(shù)差異對滑坡穩(wěn)定性的作用和影響，計(jì)算公式如下：

作用力符號規(guī)定：垂直作用力向下為正，向上為負(fù)；水平作用力向坡下為正，向坡上為負(fù)。

5.3 計(jì)算結(jié)果與評價(jià)

經(jīng)理正邊坡穩(wěn)定性分析軟件計(jì)算，邊坡穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果見表2。該邊坡的6個(gè)剖面在工況一條件下的安全系數(shù)為1.474、1.358、1.320、1.021、1.143和1.095，邊坡處于基本穩(wěn)定狀態(tài)；但在降雨條件下，安全系數(shù)分別降為1.339、1.201、1.118、0.966、1.094和1.023。

本邊坡安全等級為一級，根據(jù)現(xiàn)行《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》（GB50330-2002）第5.3條規(guī)定，邊坡圓弧滑動(dòng)安全系數(shù)應(yīng)大于1.30。因此，邊坡整體處于欠穩(wěn)定狀態(tài)，且對降雨較為敏感。若坡面長時(shí)間裸露，隨著時(shí)間的推移，巖石風(fēng)化加劇，加上雨水的不斷侵蝕沖刷，邊坡將朝不穩(wěn)定方向發(fā)展，容易引發(fā)崩塌地質(zhì)災(zāi)害。而坡腰處出現(xiàn)的長而深的裂縫以及坡面上遍布的沖溝是坡段發(fā)生崩塌的主要因素。因此在邊坡防護(hù)措施中，應(yīng)特別注意做好截排水工作，且治水措施應(yīng)重點(diǎn)考慮快速排泄坡面及坡頂?shù)挠晁瑴p少坡體浸潤范圍，減輕雨水對邊坡的影響。

6 地質(zhì)災(zāi)害治理方案

根據(jù)地質(zhì)環(huán)境條件和邊坡的穩(wěn)定狀態(tài)，有關(guān)防治方案的建議如下。

（1）方案一：“擋墻+截排水”。

在坡腳修筑擋土墻，同時(shí)做好坡面的截排水工作。

（2）方案二：“削坡+截排水+綠化護(hù)坡”。

對坡體進(jìn)行整體開挖、分級放坡，減小坡體坡度，然后在坡腳修建擋土墻（有擋土墻的坡段就不必再修），在邊坡每一級馬道、擋土墻頂部及墻腳布設(shè)素混凝土排水溝，同時(shí)設(shè)置若干縱向排水溝。支護(hù)治理后坡面進(jìn)行植草綠化。

（3）方案三：“錨桿（索）+格構(gòu)梁+削坡+截排水+綠化護(hù)坡”。

采用坡腳修建擋土墻（有擋土墻的坡段就不必再修），坡面表面清坡后進(jìn)行錨桿格構(gòu)梁支護(hù)，同時(shí)坡面采取截排水和綠化護(hù)坡治理方法。在擋土墻頂部及墻腳布設(shè)排水溝，馬道上進(jìn)行植樹綠化。

（4）方案四：“截排水+擋土墻+綠化”。

采用坡腳修建擋土墻（有擋土墻的坡段就不必再修），在擋土墻頂部及墻腳布設(shè)排水溝。在擋土墻頂部和坡頂種植爬藤類植物進(jìn)行坡面綠化。

上述治理方案可根據(jù)不同坡段的工程地質(zhì)條件、潛在的失穩(wěn)形式和邊坡穩(wěn)定性等因素綜合選擇。AB、BC坡段建議采用方案四； CD、DE、EF、FG坡段建議采用方案三。

7 結(jié)語

（1）勘查區(qū)巖性巖相變化不大，但地形起伏較大，巖體風(fēng)化裂隙發(fā)育，風(fēng)化層厚度大，巖土層的水理性能較差，坡面植被不發(fā)育。邊坡坡體主要由殘積砂質(zhì)粘性土、全～中風(fēng)化花崗巖構(gòu)成，坡體表層的殘積層及全風(fēng)化層較厚，屬巖土混合質(zhì)邊坡。

（2）已發(fā)地質(zhì)災(zāi)害類型為崩塌一種，共5處，規(guī)模均為小型，處于欠穩(wěn)定～不穩(wěn)定狀態(tài)，目前沒有直接造成人員傷亡，但若不及時(shí)治理，則其規(guī)模有進(jìn)一步擴(kuò)大的趨勢。

（3）本邊坡失穩(wěn)的主要因素為自然因素即坡體巖土性質(zhì)；激發(fā)因素為雨季連續(xù)暴雨。坡體巖土層不良的水理性能、存在軟弱結(jié)構(gòu)面是土坡失穩(wěn)的主要內(nèi)因。

（4）本邊坡失穩(wěn)的主要形式是崩塌。邊坡在自然狀態(tài)下整體處于欠穩(wěn)定狀態(tài)或安全儲備小，在降雨條件下，安全系數(shù)進(jìn)一步降低，會(huì)處于不穩(wěn)定階段，應(yīng)盡快治理。

（5）DE坡段的穩(wěn)定性差，建議盡早治理，以確保人們生命和財(cái)產(chǎn)安全。在邊坡治理工作中，截排水措施是確保治理效果的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一，應(yīng)確實(shí)做好相關(guān)工作。

參考文獻(xiàn)：

[1]重慶市建設(shè)委員會(huì).建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范（GB50330-2002）[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2002.

[2]中華人民共和國水利部.工程巖體分級標(biāo)準(zhǔn)（GB50218-94）[S].北京：中華人民共和國建設(shè)部，1994.

[3]中華人民共和國建設(shè)部.巖土工程勘察規(guī)范（GB50021-2001）[S].北京：中華人民共和國建設(shè)部，2002.

[4]趙其華，彭社琴.巖土支擋與錨固工程[M].成都：四川大學(xué)出版社，2008.

[5]顧曉強(qiáng).邊坡穩(wěn)定分析方法及其應(yīng)用研究[D].上海：上海交通大學(xué)，2007.

[6]唐 棟，李典慶，周創(chuàng)兵，等.考慮前期降雨過程的邊坡穩(wěn)定性分析[J].巖土力學(xué)，2013（11）：3239～3248.

[7]楊淑華.花崗巖殘積土的工程特性及邊坡穩(wěn)定性研究[J].天窗，2014： 478.

[8]胡厚田，王安福，劉涌江，等.花崗巖類土質(zhì)高邊坡穩(wěn)定性研究[J].巖土工程學(xué)報(bào)，2009（6）：824～828.