某巖土工程地質(zhì)條件及邊坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

廖 磊

（核工業(yè)河源工程勘察院，廣東 河源 517000）

2019 年6 月12 日，由于受強(qiáng)降雨的影響，導(dǎo)致某邊坡發(fā)生塌方，造成下方宿舍樓墻體開裂和大量財(cái)物受損。為防止該邊坡二次災(zāi)害的發(fā)生以及編制邊坡治理方案，本文對(duì)邊坡區(qū)域的巖土工程地質(zhì)條件進(jìn)行了研究，在此基礎(chǔ)上總結(jié)了誘導(dǎo)邊坡失穩(wěn)的因素，進(jìn)而通過瑞典條分法對(duì)該邊坡的穩(wěn)定性進(jìn)行了分析，為進(jìn)一步編制治理方案提供參考依據(jù)。

1 巖土工程地質(zhì)條件

通過地表調(diào)查、物探勘探及鉆探揭露結(jié)果顯示：研究區(qū)上部為第四系松散覆蓋層和全風(fēng)化層，厚度大，呈松散狀，交結(jié)性差；下部基巖為強(qiáng)—中風(fēng)化花崗巖，強(qiáng)風(fēng)化層厚度大，節(jié)理和裂隙發(fā)育，中風(fēng)化花崗巖較完整，地層分布由老到新依次為燕山期花崗巖巖基、第四系坡積粉質(zhì)粘土層、殘積砂質(zhì)粘土層和填土層。根據(jù)巖石組合分布規(guī)律，研究區(qū)的巖土工程地質(zhì)特征由下至上依次為：

④-2（中風(fēng)化花崗巖）：該層埋藏深，地表調(diào)查未能見到露頭，在鉆探工程深度范圍內(nèi)未能對(duì)該層進(jìn)行揭露，依據(jù)前期物探成果綜合推測(cè)該層為基底層，埋深于地表以下約30m 以上，層厚為10.5m～29.0m 不等，節(jié)理和裂隙發(fā)育，巖體破碎，縱波速度Vp 為1320m/s～1810m/s，視電阻率值ρs 為500Ω·m～1500Ω·m；中風(fēng)化花崗巖較完整，縱波速度和視電阻率值都較高，較為穩(wěn)定。

④-1（全風(fēng)化花崗巖）：褐黃色、紅褐色，原巖結(jié)構(gòu)基本破壞，礦物成分除石英外基本風(fēng)化成土狀，巖芯呈土狀，遇水易崩解，水沖易散，合金鉆頭干鉆易鉆進(jìn)。該層在邊坡體范圍內(nèi)皆有分布，揭露層厚2.5m～12.4m，平均厚度7.0m。

③（砂質(zhì)粘性土）：黃灰色，稍濕，硬塑狀；成份以粘粒為主，砂粒含量次之，成分較均勻，手捏稍粘手，切面粗糙稍有光澤，韌性中等，干強(qiáng)度高。該層在邊坡體范圍內(nèi)皆有分布，揭露層厚3.0m～18.7m，平均厚度11.8m。

②（粉質(zhì)粘土）：紅褐色，稍濕，可塑—硬塑狀，成分以粘粒為主，含少量砂礫，成分較均勻，手捏稍粘手，切面粗糙有光澤，韌性中等，干強(qiáng)度中等。該層在主要分布于邊坡中段即食堂、實(shí)驗(yàn)樓北側(cè)山坡上，揭露層厚1.1m～12.5m，平均厚度4.5m。

①（素填土）：紅褐色，稍濕，松散狀，成分以粉質(zhì)粘土為主，夾雜少量粉細(xì)砂和礫石，成分分布不均勻。多含植物根系殘骸，系修路切東部邊坡時(shí)新挖堆填，未結(jié)構(gòu)松散，工程性質(zhì)差。該層在主要分布于邊坡中段即食堂、實(shí)驗(yàn)樓北側(cè)山坡破肩、坡頂附近，長(zhǎng)約100m，寬約5m，層厚約1m～2m，平均厚度1.5m，為近期切坡堆載，土層結(jié)構(gòu)松散，裂縫發(fā)育，對(duì)坡下宿舍和實(shí)驗(yàn)樓構(gòu)成的安全隱患大。

2 邊坡失穩(wěn)誘因分析

根據(jù)對(duì)研究區(qū)的工程地質(zhì)條件、地球物理勘探、工程鉆探等資料的綜合研究，認(rèn)為邊坡失穩(wěn)主要誘導(dǎo)因素包括地形地貌條件、工程地質(zhì)條件、地下水作用及人類工程活動(dòng)等。

（1）地形地貌條件。該邊坡體在空間上不規(guī)則，邊坡太陡峭，坡面裸露，坡頂上低矮植物茂盛，表層土質(zhì)疏松，大氣降水強(qiáng)時(shí)在坡上易形成徑流沖刷[1]，坡上方有修筑簡(jiǎn)易上山土路，導(dǎo)致土體性質(zhì)變化，有利于雨水下滲，對(duì)邊坡巖土體進(jìn)行浸泡作用，屬該工程區(qū)邊坡在不利工況下發(fā)生失穩(wěn)客觀原因。

（2）工程地質(zhì)條件。邊坡為土質(zhì)邊坡，穩(wěn)定性一般；坡體主要是第四系坡殘積層粉質(zhì)粘土和砂質(zhì)粘土層組成，以上巖土層具泥質(zhì)含量多，水浸易散，發(fā)生軟化的特性。

（3）地下水作用。邊坡體區(qū)域內(nèi)的地下水補(bǔ)給主要為大氣降水，雨水大量下滲進(jìn)入巖土層中，地下水導(dǎo)致邊坡體中的結(jié)構(gòu)面進(jìn)一步軟化，造成坡體土體強(qiáng)度降低[2]；同時(shí)巖土體容重（飽和）增大，邊坡的重量增大，造成邊坡的下滑力增大。況且在地下水的滲入同時(shí)，產(chǎn)生動(dòng)水壓力和孔隙水壓力，對(duì)邊坡產(chǎn)生浮托力，使邊坡體之間的摩擦力降低，從而導(dǎo)致該邊坡體在雨季更容易發(fā)生崩塌現(xiàn)象；因此，水作用屬該邊坡發(fā)生崩塌失穩(wěn)主要原因。

（4）人類工程活動(dòng)。該邊坡主要由于坡腳下削坡，削坡坡度大，破壞原邊坡體的力學(xué)平衡，且削坡后未對(duì)邊坡體進(jìn)行有效支護(hù)加固處理，為邊坡體發(fā)生崩塌提供崩塌空間[3]。另外，中段邊坡坡肩和坡頂為存在大量外運(yùn)土，為坡頂堆載，且填土土質(zhì)松散，裂縫發(fā)育明顯，對(duì)坡下建筑物構(gòu)成嚴(yán)重威脅，雖然修筑搶險(xiǎn)應(yīng)急擋土墻措施，但該措施并不能有效消除填土帶來的威脅隱患。

3 邊坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

3.1 工程地質(zhì)類比分析

根據(jù)研究區(qū)相鄰地區(qū)工程經(jīng)驗(yàn)，在較大范圍的斜坡地帶，由各種巖土類型組合的坡體，在暴雨或非持續(xù)降雨天氣條件下，一般呈半干硬，非飽和狀態(tài)，土體工程地質(zhì)特性表現(xiàn)為較好。

高度5m～30m 和坡度45°～60°的土質(zhì)邊坡能保持極限平衡或基本穩(wěn)定狀態(tài)，這種條件一般不會(huì)出現(xiàn)失穩(wěn)現(xiàn)象。但是，由于研究區(qū)“6.10”和“6.12”暴雨—特大暴雨，導(dǎo)致區(qū)域內(nèi)數(shù)萬處高陡的房前屋后邊坡、道路邊坡、河堤岸坡發(fā)生了崩塌、崩塌破壞，眾多的坡體出現(xiàn)開裂變形有向崩或滑破壞的趨勢(shì)，說明暴雨或持續(xù)降雨條件下，大量的極限平穩(wěn)或基本穩(wěn)定狀態(tài)的邊坡，在外界條件激發(fā)下，穩(wěn)定性有較大幅度的降低。

研究區(qū)邊坡巖土層為坡殘積粉質(zhì)粘土和砂質(zhì)粘性土、全風(fēng)化花崗巖層，且中段存在裂縫發(fā)育的填土層，在暴雨條件下，雨水由地表垂直入滲，入滲帶范圍的土體由非飽和轉(zhuǎn)為飽和，重度增大，抗剪強(qiáng)度降低，重力或下滑力增加，極限平衡被打破向失穩(wěn)發(fā)展，導(dǎo)致坡體向臨空面一側(cè)發(fā)生崩塌或崩塌；基本穩(wěn)定向欠穩(wěn)定、不穩(wěn)定轉(zhuǎn)化，坡體開裂、外鼓等變形或崩落。

邊坡失穩(wěn)系因坡基土體被軟化后，難以承受上部土體重力傳遞而來的壓力，先行坍滑，上部土體失去支撐而墜落，在坡面上形成凹腔，也處于不穩(wěn)定狀態(tài)。研究區(qū)新生復(fù)發(fā)的邊坡失穩(wěn)是在原老崩塌位置，繼續(xù)崩落，坡體漸后退，周而復(fù)始塌至自然穩(wěn)定坡度，在未改善坡體防護(hù)條件下，均存在與崩部位相似的穩(wěn)定性。

3.2 邊坡體穩(wěn)定性的定性分析

根據(jù)勘查資料顯示，邊坡整體呈北西南東向，坡長(zhǎng)約為350m，整體北西高南東低，坡度約30°～80°，大于正常坡率值，坡向150°～210°。經(jīng)過人類工程開挖削坡，致使坡度更加陡。坡體由坡殘積粉質(zhì)粘土和砂質(zhì)粘性土、全風(fēng)化花崗巖層巖組成，雨水易下滲，巖土體飽和狀態(tài)下易軟化，易沿軟弱面和不利外傾結(jié)構(gòu)面失穩(wěn)。同時(shí)發(fā)育的裂縫為地表水入滲創(chuàng)造了有利條件，外加中段坡頂和坡肩近期堆載填土，使邊坡的不穩(wěn)定性增大，且整體無全面有效的支護(hù)和排水措施。若遇暴雨或長(zhǎng)期降雨，雨水下滲降低巖土體抗剪強(qiáng)度，邊坡或再次發(fā)生大規(guī)模失穩(wěn)的可能。

3.3 邊坡體穩(wěn)定性的定量分析

由于該坡體屬一般建設(shè)項(xiàng)目，場(chǎng)地地質(zhì)環(huán)境屬中等類型；邊坡屬土質(zhì)邊坡，坡高小于15m，破壞后果為嚴(yán)重，綜合確定該邊坡工程安全等級(jí)為二級(jí)。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況，邊坡體穩(wěn)定性分析采用瑞典條分法，計(jì)算通過理正巖土計(jì)算6.5PB4 軟件完成。采用兩個(gè)工況進(jìn)行分析。工況1：天然狀態(tài)，不考慮地下水作用；工況2：飽和狀態(tài)，考慮50 年一遇暴雨情況，邊坡體充分過水。由表1可知：邊坡體在1 號(hào)剖面段在天然狀態(tài)下基本穩(wěn)定，在飽和水狀態(tài)下不穩(wěn)定；5 號(hào)剖面段，天然狀態(tài)下整體穩(wěn)定，局部地段填土堆載附近不穩(wěn)定，在飽和水狀態(tài)下整體不穩(wěn)定；9號(hào)剖面段附近的邊坡在天然狀態(tài)基本穩(wěn)定，在飽和水狀態(tài)下呈不穩(wěn)定狀態(tài)。

表1 研究區(qū)邊坡穩(wěn)定性計(jì)算一覽表

4 結(jié)語

綜上所述，研究區(qū)上部為第四系松散覆蓋層和全風(fēng)化層，下部基巖為中風(fēng)化花崗巖，巖石相對(duì)完整，總體上巖土工程地質(zhì)條件簡(jiǎn)單。

邊坡失穩(wěn)的主要誘導(dǎo)因素為地形地貌、工程地質(zhì)條件、地下水作用和人類工程活動(dòng)等，在天然狀態(tài)下邊坡均處于穩(wěn)定—基本穩(wěn)定狀態(tài)下，在暴雨條件下邊坡處于欠穩(wěn)定—不穩(wěn)定狀態(tài)。

本文的研究成果為進(jìn)一步編制邊坡失穩(wěn)治理方案提供了可靠的參考依據(jù)。