巖土混合型邊坡分別評(píng)價(jià)的必要性
——以廣州市黃埔區(qū)某崩塌地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)為例

鄒穎駿

廣東省海洋地質(zhì)調(diào)查院 廣東 廣州 510080

1 引言

近年來，隨著城鎮(zhèn)化建設(shè)速度加快，城市空間不斷擴(kuò)大，廣州市地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生數(shù)量不減，其中崩塌地質(zhì)災(zāi)害占比最大，崩塌對(duì)山體斜坡的坡頂及坡腳地帶的房屋、道 路及橋梁等建構(gòu)筑物帶來極大的威脅，甚至釀成人身安全事故，對(duì)城市建設(shè)和人民生命財(cái)產(chǎn)安全危害極大[1]。廣州市黃埔區(qū)為丘陵地帶，每年雨量主要集中于4～9月，在這期間地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)。邊坡類型按其主體構(gòu)成可以分為巖質(zhì)邊坡、土質(zhì)邊坡和巖土混合型邊坡，對(duì)應(yīng)的按照崩塌體類型分類可分為土質(zhì)崩塌、巖質(zhì)崩塌和巖土混合型崩塌三種類型。廣州市崩塌以土質(zhì)崩塌和巖質(zhì)崩塌為主，巖土混合型崩塌的數(shù)量相對(duì)較少[2]。在地質(zhì)災(zāi)害防治過程中巖土混合型崩塌兼具巖質(zhì)邊坡和土質(zhì)邊坡特點(diǎn)，在對(duì)邊坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)應(yīng)對(duì)巖質(zhì)邊坡和土質(zhì)邊坡采用不同的評(píng)價(jià)方法分別評(píng)價(jià)，再根據(jù)穩(wěn)定性評(píng)價(jià)結(jié)論采用針對(duì)性的治理方案。

2 工程概況

邊坡位于廣州市黃埔區(qū)某山村，地勢(shì)總體上西南高，東北低，當(dāng)?shù)卮迕裢谄陆ǚ啃纬杀具吰?。本邊坡按坡體組成結(jié)構(gòu)，可分兩坡段，主坡段為土質(zhì)邊坡，由坡殘積土及全風(fēng)化巖構(gòu)成，坡長為42m,占總坡長的81%，次坡段則由土和中風(fēng)化巖組成的坡段，坡長僅10m，坡長占總坡長的19%。主坡段坡度60～80°，坡頂、坡腳高差（坡高）為4.08m（西北端）～8.15m（中部），主要由坡積粉質(zhì)粘土、殘積礫質(zhì)粘性土和全風(fēng)化花崗巖組成屬土質(zhì)邊坡。次坡段由坡殘積土、全～強(qiáng)風(fēng)化巖和中風(fēng)化巖構(gòu)成，坡度75～85°，坡腳標(biāo)高為71.36～71.53m，坡頂標(biāo)高為76.18～76.35m，混合坡段坡高約5m，上部2m為坡殘積土及薄層全、強(qiáng)風(fēng)化巖，下部2～3m主要由中風(fēng)化花崗巖組成，節(jié)理裂隙普遍發(fā)育，坡面表部裂隙縱橫交錯(cuò)，巖石較破碎。節(jié)理主要以剪節(jié)理為主，多數(shù)呈閉合或微張開狀，裂面大多光滑平直或平直稍粗糙，充填少量巖屑或無充填，局部見X型共軛節(jié)理，見多組近等距的單組節(jié)理帶。規(guī)模大的節(jié)理沿走向延伸較遠(yuǎn)，沿傾向切割較深?？梢砸姷郊艄?jié)理將巖石切割成棋盤格狀（或長方形狀）。

據(jù)調(diào)查，勘查邊坡為興建居民區(qū)時(shí)工程切坡形成，近年經(jīng)多次微小崩塌（崩滑），邊坡形態(tài)已發(fā)生局部改變。2016年，由于連續(xù)降雨，邊坡中段坡體發(fā)生較嚴(yán)重崩塌。目前，勘查邊坡多處見微小型崩塌（＜1m3）。

3 區(qū)域地質(zhì)環(huán)境

3.1 水文氣象

調(diào)查區(qū)南亞熱帶季風(fēng)氣候顯著，日照充足，熱量豐富，雨量充沛，四季樹木常綠。但熱帶氣旋、暴雨、洪澇、干旱時(shí)常出現(xiàn)，有時(shí)亦受低溫陰雨和寒潮的影響。降雨量年內(nèi)分布亦不均勻，雨量主要集中于4～9月，降雨量占年降雨總量的80%以上。其中前汛期（4～6月）占年降雨量40%～50%，后汛期（7～9月）占年降雨量30%～40%。大氣強(qiáng)降雨是影響本邊坡穩(wěn)定的不良?xì)庀笠蛩亍?/p>

由于研究區(qū)為西南高，東北低的坡地，坡頂匯水區(qū)域地形坡度約為15°～30°，雨天形成的地表流水排泄方便，迅速，出現(xiàn)洪澇災(zāi)害的可能性較小。

3.2 區(qū)域地質(zhì)

研究區(qū)新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)主要受瘦狗嶺斷層控制。下伏基巖為燕山期第二期八哥山單元中?！屑?xì)粒斑狀黑云母花崗巖。根據(jù)野外調(diào)查和場(chǎng)地鉆探揭露，邊坡坡頂見多處石英滾石，鉆孔淺部巖石見硅化和輕微擠壓，判斷該處發(fā)育一條小斷層。

研究區(qū)抗震設(shè)防烈度為7度，設(shè)計(jì)基本地震加速度取0.10g。區(qū)內(nèi)穩(wěn)定性受區(qū)域構(gòu)造影響，但構(gòu)造運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度不大，危害性小，處于相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)。因此研究區(qū)所處區(qū)域的地殼穩(wěn)定性屬基本穩(wěn)定。

研究區(qū)地下水類型主要有松散巖類孔隙水、基巖裂隙水兩種。研究區(qū)氣候溫暖濕潤，雨量充沛，大氣降水是區(qū)內(nèi)地下水主要補(bǔ)給來源，地下水的運(yùn)移總的是由北向南；地下水以垂直循環(huán)為主，賦存淺循環(huán)風(fēng)化帶網(wǎng)狀裂隙水，具有埋藏淺、徑流途徑短，補(bǔ)給區(qū)與排泄區(qū)接近的特點(diǎn)。

研究區(qū)及附近村民大規(guī)模挖坡建房，容易造成局部水土流失。

4 邊坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

山體斜坡和人工邊坡是崩塌形成的基礎(chǔ)，崩塌地質(zhì)災(zāi)害的孕育、形成到發(fā)生的過程，主要受斜坡地形地貌、地層巖性、 地質(zhì)構(gòu)造、降雨分布特征及人類工程活動(dòng)程度強(qiáng)度等主要因素的控制[3]。以下通過這幾個(gè)方面對(duì)土質(zhì)坡段和巖質(zhì)坡段的穩(wěn)定性進(jìn)行分析。

4.1 土質(zhì)邊坡影響因素

邊坡土體的工程力學(xué)性質(zhì)：勘查邊坡巖土層從坡頂至坡腳（從上至下）分別為坡積粉質(zhì)粘土（可塑，平均厚度3.21m）、殘積硬塑狀礫質(zhì)粘性土（平均厚2.84m）、全風(fēng)化花崗巖（土狀，厚2.90m），東南部分布少量強(qiáng)風(fēng)化巖和中風(fēng)化巖。坡積土層含較多砂礫，上部較疏松，粘性一般，而殘積土和全、強(qiáng)風(fēng)化巖中含大量蒙脫石、伊利石等親水礦物，浸水膨脹、軟化、崩解。巖質(zhì)坡段裂隙發(fā)育，雨天，易沿結(jié)構(gòu)面崩滑。氣象因素：雨季，特別是連續(xù)降雨、暴雨期間，雨水透過土顆粒孔隙滲入土層，增加土體自重的同時(shí)，浸泡土中的親水礦物，使其逐漸達(dá)到飽和狀態(tài)，從而軟化、崩解，降低土體抗剪強(qiáng)度，引發(fā)邊坡土體崩滑。雨水浸泡巖石結(jié)構(gòu)面，會(huì)大幅降低結(jié)構(gòu)面抗剪強(qiáng)度。人類工程活動(dòng)：挖坡造成坡面陡峻，修路、植樹等對(duì)局部坡段造成破壞。

邊坡經(jīng)多次微小崩塌，2016年，邊坡中段發(fā)生較嚴(yán)重崩塌，崩塌體至今仍堆積于原地，若不及時(shí)治理，地質(zhì)災(zāi)害會(huì)繼續(xù)擴(kuò)展。

經(jīng)計(jì)算，本邊坡一般工況下邊坡穩(wěn)定性系數(shù)Fs為1.18，為基本穩(wěn)定邊坡；飽和（連續(xù)暴雨）工況下邊坡穩(wěn)定性系數(shù)為0.94，為不穩(wěn)定邊坡。

4.2 巖質(zhì)坡段影響因素

巖石結(jié)構(gòu)因素：邊坡坡面陡峭，傾角較陡，對(duì)邊坡的穩(wěn)定性不利，中下部坡體主要由中風(fēng)化巖構(gòu)成，巖石的力學(xué)性質(zhì)較好，邊坡中要形成剪切巖石的貫通滑動(dòng)面比較困難，因此邊坡失穩(wěn)的滑裂面主要是坡體中已經(jīng)形成的結(jié)構(gòu)面（包括御荷裂隙面、節(jié)理面），即邊坡的失穩(wěn)主要受軟弱面、節(jié)理面的組合所控制。

氣象因素：本區(qū)大氣降雨豐沛，雨季地下水使坡體自重增大、結(jié)構(gòu)面抗剪強(qiáng)度降低，裂隙面充填風(fēng)化殘積 物，遇到強(qiáng)降雨將軟弱風(fēng)化物沖蝕，也進(jìn)一步降低邊坡的穩(wěn)定性。

根據(jù)上文分析結(jié)果，本邊坡的穩(wěn)定性主要取決于結(jié)構(gòu)面與坡面的組合關(guān)系，因此評(píng)價(jià)時(shí)采用極射赤平投影（吳氏網(wǎng)下半球投影）來分析判斷邊坡穩(wěn)定性，同時(shí)也可以掌握主控結(jié)構(gòu)面。

本邊坡坡面產(chǎn)狀約50°∠82°，根據(jù)節(jié)理等密圖統(tǒng)計(jì)出來的優(yōu)勢(shì)結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀分別為第Ⅰ組23∠46°、第Ⅱ組70∠61°、第Ⅲ組8°∠78°、第Ⅳ組332°∠67°、第Ⅴ組172°∠76°。優(yōu)勢(shì)節(jié)理、邊坡赤平投影圖見圖1。

圖1 坡向與優(yōu)勢(shì)節(jié)理赤平投影圖（下半球投影）

可以看出：節(jié)理Ⅰ、節(jié)理Ⅱ的傾向與坡向較接近，傾角小于坡度，坡體存在沿節(jié)理面滑動(dòng)的可能；當(dāng)同時(shí)發(fā)育與其垂直的節(jié)理時(shí)，危險(xiǎn)性更大。

其它節(jié)理的傾向與坡向雖然不一致（斜交），但節(jié)理Ⅱ與節(jié)理Ⅲ、節(jié)理Ⅳ的交線、節(jié)理Ⅰ與節(jié)理Ⅳ的交線均傾向坡外，傾角略小于坡度，它們?nèi)M或兩組共同切割巖體形成的松動(dòng)楔形體，極易崩塌、滑落。

由此可見，該坡段的失穩(wěn)模式主要有兩種：一是由不穩(wěn)定結(jié)構(gòu)面切割巖體形成楔形體而出現(xiàn)的滑塌失穩(wěn)，另一種是坡體表層巖石沿軟弱結(jié)構(gòu)面錯(cuò)落失穩(wěn)。目前在該坡段中出現(xiàn)的微型崩塌均屬于上述兩種失穩(wěn)模式。巖質(zhì)坡段坡體表層巖石易沿節(jié)理面失穩(wěn)，部分節(jié)理面切割巖石形成的楔形體也可能滑塌失穩(wěn)，但未見貫通滑動(dòng)面，大面積失穩(wěn)的可能性較小。

5 防治建議

降水為影響邊坡穩(wěn)定性主要因素之一，因此做好截排水工作是確保治理效果的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一，坡頂設(shè)置混凝土截水溝，坡腳設(shè)置磚砌排水溝。

主坡段雖然高度不太大，但穩(wěn)定性差，坡面陡峻，局部已發(fā)生崩塌；次坡段為巖質(zhì)邊坡易沿節(jié)理面失穩(wěn)發(fā)生崩塌。由于土質(zhì)邊坡與巖質(zhì)邊坡的地質(zhì)災(zāi)害類型都為崩塌，另一方面巖質(zhì)坡段占比較小，故此盡量采用同一治理方案。在坡腳建重力式擋土墻，采用錨桿+噴射混凝土護(hù)面進(jìn)行坡面防護(hù)，防止邊坡崩塌再次發(fā)生。

6 結(jié)論

1、巖質(zhì)與土質(zhì)邊坡的影響因素不一樣，采用分別評(píng)價(jià)有助于了解地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的原因。

2、巖質(zhì)邊坡和土質(zhì)邊坡的性質(zhì)不一樣，穩(wěn)定性評(píng)價(jià)方法不一樣，分別評(píng)價(jià)有助于了解坡面的整體穩(wěn)定性。

3、巖質(zhì)邊坡和土質(zhì)邊坡的治理方案通過分別評(píng)價(jià)，有助于選擇合適的治理方案。