衡東烈士紀念園邊坡工程地質勘察及防治探究

盧仕吒

(湖南省核工業(yè)地質局三〇六大隊，湖南 衡陽 421001)

1 概況

1.1 自然條件

衡東縣位于湖南東部偏南，坐落于湘江中游的衡陽盆地和醴攸盆地之間，東臨攸縣，西接衡山，南瀕衡南，北連株洲。區(qū)內由洣水及數條二級支流和公路構成的水陸交通網絡，極大地便捷了對外的交通條件。

衡東地區(qū)屬亞熱帶季風氣候，四季分明，溫暖濕潤，雨量充沛，光照充足。根據衡東縣氣象局統(tǒng)計資料，衡東縣平均降雨量為1 364.6 mm，一般降雨量1 200～400 mm，年最大降雨量在1997年，為1 985.4 mm，年最小降雨量在2011年，為794.6 mm；月最大降雨量在2010年4月，為297.7 mm，月最小降雨量在2011年7月，為2.2 mm；最大日降雨量在2006年8月22日，為71.9 mm。降雨集中在每年5至8月，在這段時期，常出現洪水泛濫，山洪暴發(fā)。境內年均日照1 491 h，年均無霜期297 d，年平均氣溫18.2 ℃，最高氣溫41.2 ℃，最低-7.6 ℃，年均蒸發(fā)量為1 501.9 mm。沿線地表水最終所流經地域屬長江流域湘江水系，主要河流為洣水河。

衡東烈士紀念園邊坡工程位于衡東縣河西新區(qū)新建坪橋路東側，為衡東烈士紀念園建設過程中開挖山體形成的邊坡。

1.2 地質概況

1.2.1 地形地貌

邊坡及山體地貌為剝蝕殘丘地貌單元，場地整體為南高北低，山體較陡，地勢起伏較大，基本保持原始狀態(tài)，山體高度為30～50 m，自然坡度為20°～50°。山體地層主要由粉砂質泥巖組成，第四系覆蓋變化較大，厚度一般為1.0～6.0 m，山體植被較發(fā)育，多為灌木及喬木，分布有松樹及杉樹等。

1.2.2 地質構造

根據《湖南省地質圖》、《湖南省構造綱要圖》及現場踏勘，本場區(qū)位于衡陽新華夏系凹陷盆地東北部邊緣，主要出露古生界泥盆系、石炭系和二疊系地層，主要的地質構造為新華夏系NNE向的斷裂構造，為衡陽盆地的基底。該區(qū)零星有海西和燕山期花崗巖侵入體。衡陽盆地自第三系以來，一直處于緩慢抬升階段，區(qū)域性整體抬升是區(qū)內新構造的主要形式，無活動斷裂及區(qū)域性大斷裂通過，場區(qū)處于相對穩(wěn)定狀態(tài)。

2 邊坡工程地質特征

2.1 邊坡形態(tài)特征

該邊坡為衡東烈士紀念園建設過程中開挖山體形成的邊坡。由于現場地還未整平至設計標高，所以邊坡還未完全形成。該邊坡為巖土混合邊坡，邊坡長約為493.4 m，坡高2.6～14.0 m，坡角在45°以上，局部近乎垂直。邊坡上方為自然山體，無建筑物，下方為擬建烈士紀念園。

2.2 邊坡物質組成

據鉆孔揭露，場地內各巖土層特征自上而下分別描述如下(其中①～④為地層序號)：

①粉質黏土(Qdl)：坡積成因，黃褐色，可塑，主要由黏粒及少量粉粒組成，含塊石，粒徑為5～60 cm，最大超過120 cm，無搖振反應，干強度、韌性中等。該層在場地內主要分布在邊坡頂部，厚度1.0～3.8 m。

②粉質黏土(Q4el)：殘積成因，紅褐色，硬塑，主要由黏粒及少量粉粒組成，局部含泥巖風化碎塊，土芯刀切面較光滑，無搖震反應，干強度、韌性中等。該層大部分場地有分布，厚度1.0～5.2 m。

③強風化粉砂質泥巖(K)：紅褐色、紫紅色，泥質結構，層狀構造，原巖結構構造已大部分破壞，巖石礦物已變色，節(jié)理裂隙極發(fā)育，巖芯破碎，多呈碎塊狀及半巖半土狀，局部短柱狀，巖質極軟，手指可刻痕，錘擊易碎，巖石質量等級為Ⅴ級。該層全場分布，厚度0.9～3.3 m。

④中風化粉砂質泥巖(K)：紫紅色、紅褐色，泥質結構，層狀構造，巖石主要由黏土礦物及少量碎屑礦物組成，局部夾薄層砂巖，節(jié)理裂隙較發(fā)育，巖芯較完整，呈短柱狀、柱狀，夾碎塊狀，遇水易軟化，干時易開裂崩解，屬于軟巖，巖石質量等級為Ⅳ級，RQD為70～85。該層全場分布，最大控制層厚19.9 m。

3 邊坡穩(wěn)定性分析

3.1 邊坡現狀

邊坡上覆地層主要為坡積粉質黏土①和殘積粉質黏土②，下伏基巖為下第三系粉砂質泥巖。坡積粉質黏土①層中含較多孤石，孤石粒徑為5～60 cm，最大超過120 cm，在特大暴雨或重力作用下極易發(fā)生孤石墜落。

場地覆蓋層較厚，基巖未完全出露于地表，邊坡坡度較緩，且不是順層邊坡，巖石發(fā)生大規(guī)模崩塌、滑移的可能性較小。現場測得邊坡巖層產狀為260°～275°∠4°～7°。邊坡未進行放坡處理或采用任何支護措施，現在雖未發(fā)生大規(guī)模的滑動，但局部已經發(fā)生小規(guī)模的土體坍塌。

3.2 影響邊坡穩(wěn)定性的主要因素

根據對勘察資料進行分析和現場調查，影響邊坡穩(wěn)定性的因素主要有以下幾方面：

(1)地質構造條件。場地邊坡節(jié)理裂隙較發(fā)育，雖未存在有順坡向節(jié)理面，且邊坡表部巖體裂隙大多數呈閉合狀，但不排除巖石節(jié)理交錯形成楔形體，造成楔形體崩塌。

(2)巖土性質。坡面出露的巖層為粉砂質泥巖，粉砂質泥巖屬于軟質巖石，極易風化，巖體裂隙發(fā)育，易發(fā)生局部崩塌、楔形體滑塌。

(3)水文地質條件。該邊坡坡體大部分由粉砂質泥巖組成，巖體中裂隙較發(fā)育，大多數為閉合裂隙，屬弱透水層；邊坡地下水埋藏較深，地下水對該邊坡的穩(wěn)定性影響較小。

(4)人為因素。因建路對山體進行開挖，且開挖時采取了大型機械作業(yè)，致使坡面表部巖體破碎、松動，對邊坡造成了較大的破壞，使該邊坡坡腳呈較陡坡面，巖石裸露，在一定程度上改變了山體原有的應力平衡狀態(tài)。

3.3 邊坡變形破壞模式預測

該邊坡為巖土混合邊坡，現還未完全開挖完成，預計邊坡變形破壞模式主要有兩種：一種是在巖質部分，由于巖體節(jié)理裂隙發(fā)育，若存在兩組不連續(xù)的結構面，當兩組不連續(xù)面產狀組合達到一定條件時，它們與坡頂和坡面組成的楔體沿兩組不連續(xù)面交線滑動，形成楔形體滑動崩塌；另一種是在土質部位，可能發(fā)生的變形破壞模式為粉質黏土的圓弧滑動，以粉質黏土下部為剪出口的圓弧逐級滑移變形破壞。

4 邊坡防治建議

4.1 防治工程方案建議

防治工程方案：(1)采用錨桿擋土墻或格構式錨桿擋土墻進行支護；(2)坡面增加深層泄水孔，泄水孔插入土體深度應不小于1.0m；(3)坡面、坡頂植樹種草，完善截水、排水措施。

4.2 防治工程設計參數建議

綜合分析巖、土體物理力學試驗成果，并參照《建筑邊坡工程技術規(guī)范》有關規(guī)定，邊坡支護參數取值見表1。

表1 邊坡支護參數建議值表

5 結論

按委托要求，本次邊坡勘察基本查明了邊坡的地質環(huán)境條件及其規(guī)模、類型、范圍和發(fā)展趨勢，為邊坡地質災害治理設計提供了工程地質依據。經現場調查分析與穩(wěn)定性計算，邊坡局部地段已經發(fā)生小規(guī)模的崩塌，目前整體處于可能滑動狀態(tài)，在遇強降雨及節(jié)理等其他作用下，有沿順坡向節(jié)理面產生崩塌的可能，危及坡腳建筑物和行人安全，因此必須進行治理。