基于修水縣南田崩塌隱患體的穩(wěn)定性研究

肖 曄

(江西省九江市防災(zāi)減災(zāi)中心，江西 九江 332000)

修水縣位于江西省西北部，區(qū)域群山環(huán)繞，研究區(qū)內(nèi)河谷地貌至中山地貌均有出露，是暴雨型山體滑坡和崩塌等地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)區(qū)。南田崩塌隱患體始發(fā)于2015年8月，受連續(xù)強(qiáng)降雨的影響，導(dǎo)致在該區(qū)域發(fā)生小型崩塌地質(zhì)災(zāi)害，嚴(yán)重影響了當(dāng)?shù)鼐用竦恼Ｉ?。為了對該崩塌隱患體進(jìn)行有效治理，本文對該隱患體的穩(wěn)定性進(jìn)行研究，為進(jìn)一步制訂治理方案提供依據(jù)。

1 區(qū)域工程地質(zhì)條件

1.1 地形地貌

研究區(qū)屬剝蝕丘陵地貌，整體地勢南高北低，隱患區(qū)后緣最大高程159.0 m，坡腳高程135.20 m，相對高差23.80 m。自然山體坡度為25°～30°，邊坡后緣植被主要為杉樹、灌木、草叢，植被覆蓋率85%～90%。

1.2 地層及巖性

據(jù)區(qū)域資料及調(diào)查結(jié)果，研究區(qū)出露的基巖主要為晚奧陶紀(jì)胡樂組碳硅質(zhì)泥巖，上部可見較薄的第四系覆蓋。

(1)第四系殘坡積粉質(zhì)黏土。分布于丘陵地區(qū)表土層，為灰褐色，以粉質(zhì)黏土為主，含少量碎石，體積分?jǐn)?shù)為10%～20%，碎石由上至下逐漸增多，成分主要為強(qiáng)風(fēng)化碳硅質(zhì)泥巖，次棱角狀，大小5～20 mm不等，為殘坡積成因。

(2)晚奧陶紀(jì)胡樂組碳硅質(zhì)泥巖。巖性為灰褐—黑色灰碳硅質(zhì)泥巖，泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，中薄層狀構(gòu)造，主要由硅質(zhì)泥巖及碳質(zhì)泥巖組成，因富有機(jī)質(zhì)而成黑色，可見少量燧石，上部由較薄第四系覆蓋，下部基巖裸露，巖層產(chǎn)狀為153°∠30°。表層巖體風(fēng)化強(qiáng)烈，節(jié)理裂隙發(fā)育，強(qiáng)風(fēng)化和較發(fā)育裂隙切割，巖石破碎，巖體完整性差。

1.3 水文地質(zhì)條件

根據(jù)地下水賦存條件，區(qū)內(nèi)含水層可分為松散巖類孔隙水、基巖風(fēng)化裂隙水兩大類。

(1)松散巖類孔隙水：主要分布在兩側(cè)河谷沖積平原中，以潛水為主，黏結(jié)度差，透水性強(qiáng)，平原低洼地段富含孔隙水；水位埋深0.5～6.0 m，含水層厚0.6～4.9 m，滲透系數(shù)1.37～110.08 m/d，泉流量0.039～0.221 L/s，單井涌水量4.05～332.59 m3/d；主要受大氣降水補(bǔ)給，一般具徑流路徑短、水循環(huán)交替快等特點(diǎn)，多以隱滲方式排泄入溪河。

(2)基巖風(fēng)化裂隙水：研究區(qū)內(nèi)地下水主要為基巖裂隙水；主要分布于晚奧陶紀(jì)胡樂組碳硅質(zhì)泥巖風(fēng)化裂隙中；主要接受大氣降水及地表水滲入補(bǔ)給，局部來自松散巖孔隙水垂向滲入補(bǔ)給，徑流路徑較短，順坡向排泄于河谷及地洼地段；單井涌水量小于100 m3/d，泉流量一般小于0.1 L/s，徑流模數(shù)小于3 L/(s·km2)，富水性為較匱乏。

1.4 工程地質(zhì)條件

研究區(qū)巖土體由上至下主要可分為3個工程地質(zhì)層位：殘坡積層、強(qiáng)風(fēng)化碳硅質(zhì)泥巖、中風(fēng)化碳硅質(zhì)泥巖。

(1)殘坡積層：呈灰褐色，以可塑狀為主，局部硬塑，以粉質(zhì)黏土為主，含少量的碎石，碎石成分為強(qiáng)風(fēng)化碳硅質(zhì)泥巖碎石，由上至下逐漸增多，次棱角狀，干強(qiáng)度中等，搖震無反應(yīng)，力學(xué)強(qiáng)度一般。鉆孔揭露層厚0.9～1.10 m，頂部0.2～0.3 m多含植物根系。

(2)強(qiáng)風(fēng)化碳硅質(zhì)泥巖：呈灰褐—灰黑色，泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，中薄層狀構(gòu)造，巖石為較軟巖，風(fēng)化強(qiáng)烈，裂隙發(fā)育，巖體破碎；巖體完整性差，遇水易崩解，錘擊易呈碎塊狀，巖芯呈碎塊狀、短柱狀。鉆孔資料顯示，坡面強(qiáng)風(fēng)化碳硅質(zhì)泥巖層厚7.50～12.20 m。根據(jù)本次取樣測試分析，強(qiáng)風(fēng)化碳硅質(zhì)泥巖的抗壓強(qiáng)度為27.11 MPa。

(3)中風(fēng)化碳硅質(zhì)泥巖：灰黑色，泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，中薄層狀構(gòu)造，巖石較堅硬，主要由硅質(zhì)泥巖及碳質(zhì)泥巖組成，因富有機(jī)質(zhì)而成黑色，可見少量燧石；巖石風(fēng)化程度相對較低，裂縫不發(fā)育，完整性較好，巖芯呈柱狀、短柱狀。

1.5 地質(zhì)構(gòu)造與地震

根據(jù)收集的資料及訪問調(diào)查，崩塌區(qū)及周邊無明顯斷裂構(gòu)造[1]。研究區(qū)地震基本烈度為6度，地震動峰值加速度為0.05g，地震動反應(yīng)譜特征周期為0.35 s，屬于工程建設(shè)抗震設(shè)防區(qū)域。目前尚未發(fā)生由地震活動誘發(fā)崩塌、滑坡、地面塌陷等地質(zhì)災(zāi)害的實例。

1.6 人類工程經(jīng)濟(jì)活動

研究區(qū)屬丘陵地區(qū)，以山地為主，東南側(cè)坡腳為修河分支北岸水?？衫玫慕ǚ坑玫赜邢蓿瑓^(qū)內(nèi)居民均為靠山建房，房后普遍存在切坡建房現(xiàn)象，破壞了山體原有平衡性，易導(dǎo)致崩塌災(zāi)害發(fā)生。

2 崩塌隱患體特征

根據(jù)調(diào)查認(rèn)為，研究區(qū)房后崩塌因興建房屋切坡形成的高陡邊坡，屬人工巖質(zhì)邊坡。坡頂殘坡積層厚0.9～1.1 m，切坡寬約147 m，切坡坡向為22°；坡腳標(biāo)高135.20 m，后緣標(biāo)高159.0 m，切坡高10.0～21.5 m，切坡坡度50°～70°，最大切坡高度為21.5 m，切坡不平整，整體呈上陡下緩、東高西低的形態(tài)。坡面出露的碳硅質(zhì)泥巖風(fēng)化強(qiáng)烈，巖體破碎，裂隙發(fā)育，巖層產(chǎn)狀為153°∠30°，發(fā)育2組節(jié)理裂隙：①裂隙L1的產(chǎn)狀為356°∠65°，裂隙面平直，裂隙面張開、貫通，裂隙間距10～30 cm，長度20～30 cm；②裂隙L2的產(chǎn)狀為35°∠56°，裂隙面呈舒緩波狀，中等張開，裂隙間距20～40 cm，長度20～50 cm。

2015年8月，該處發(fā)生小型崩塌地質(zhì)災(zāi)害，崩塌體寬15 m，長約20 m，平均厚0.8 m，崩塌體方量約240 m3。崩塌體為強(qiáng)風(fēng)化碳硅質(zhì)泥巖，主要呈碎石狀，含少量塊石。崩塌最小塊體為5 cm×5 cm×5 cm，最大塊體為0.5 m×0.5 m×0.5 m。崩塌體零亂堆積于坡面及坡腳，部分崩塌體滾落沖入樓道內(nèi)，砸壞坡腳居民房屋玻璃，幸未造成人員傷亡。

研究區(qū)房后邊坡為巖質(zhì)邊坡，邊坡出露為強(qiáng)風(fēng)化碳硅質(zhì)泥巖，所屬巖體類型為Ⅳ類。根據(jù)《GB 50330—2013建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》要求，允許邊坡坡率為1∶ 0.75～1∶ 1.00。目前，各級切坡坡度50°～70°，切坡高5～10 m，坡率為1∶ 0.34～1∶ 0.64，大于規(guī)范允許邊坡，坡面裸露，巖體風(fēng)化強(qiáng)烈，裂隙發(fā)育，巖石破碎，巖體完整性差，仍存在掉塊現(xiàn)象，在持續(xù)降雨作用下，易再次發(fā)生巖體崩塌現(xiàn)象。

3 崩塌隱患體穩(wěn)定性評價

3.1 計算參數(shù)的選取

研究區(qū)崩塌斜坡為巖質(zhì)邊坡，隱患體主要為強(qiáng)風(fēng)化碳硅質(zhì)泥巖。根據(jù)6組強(qiáng)風(fēng)化碳硅質(zhì)泥巖巖樣的測試結(jié)果，獲得強(qiáng)風(fēng)化碳硅質(zhì)泥巖主要物理指標(biāo)(表1)。

表1 強(qiáng)風(fēng)化碳硅質(zhì)泥巖飽和抗壓強(qiáng)度試驗統(tǒng)計結(jié)果

3.2 穩(wěn)定性計算結(jié)果

(1)要素因子分析。根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查，研究區(qū)房后隱患邊坡為強(qiáng)風(fēng)化碳硅質(zhì)泥巖巖質(zhì)邊坡，邊坡高10.0～21.5 m，坡向22°。而研究區(qū)內(nèi)已有的切坡坡度50°～70°，基巖產(chǎn)狀153°∠30°，故該隱患邊坡為逆向邊坡。隱患邊坡巖體存在軟弱夾層，節(jié)理裂隙較發(fā)育，巖石破碎，巖體完整性較差，其主要裂隙產(chǎn)狀為356°∠65°和35°∠56°。根據(jù)上述基本情況，對研究區(qū)已存在隱患邊坡的穩(wěn)定性進(jìn)行了評估(表2)。

表2 隱患邊坡穩(wěn)定性量化評估標(biāo)準(zhǔn)

(2)結(jié)構(gòu)面影響分析。結(jié)構(gòu)面對邊坡的穩(wěn)定性影響較為明顯，本文根據(jù)赤平投影分析評判(采用理正巖土計算軟件進(jìn)行計算)的方法對隱患邊坡的穩(wěn)定性進(jìn)行評價[2-3]。其赤平投影結(jié)果見圖1和表3。

圖1 研究區(qū)隱患邊坡結(jié)構(gòu)面赤平投影圖

表3 研究區(qū)隱患邊坡結(jié)構(gòu)面赤平投影結(jié)果

由圖1和表3可知：研究區(qū)隱患邊坡巖石強(qiáng)風(fēng)化節(jié)理裂隙面之間、裂隙面與巖層之間組成的組合交棱線傾向與坡向斜交，且傾角較坡腳緩，構(gòu)成不穩(wěn)定的楔狀體，易產(chǎn)生崩塌隱患。

3.3 穩(wěn)定性分析及發(fā)展趨勢預(yù)測

2015年8月，受連續(xù)強(qiáng)降雨影響，修水縣北側(cè)溪口鎮(zhèn)南田村南田居民房后發(fā)生小型崩塌地質(zhì)災(zāi)害，崩塌體方量約240 m3，崩塌體為強(qiáng)風(fēng)化碎塊石。崩塌體零亂堆積于坡面及坡腳，部分崩塌體滾落沖入樓道內(nèi)，砸壞坡腳居民房屋玻璃，幸未造成人員傷亡。

根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查，研究區(qū)屬于碎屑巖剝蝕丘陵地區(qū)，受地形限制，溪口鎮(zhèn)南田村居民房后存在不同程度建房切坡現(xiàn)象，東側(cè)切坡高陡，坡面強(qiáng)風(fēng)化巖體裸露，節(jié)理裂縫發(fā)育，巖體破碎。崩塌發(fā)生后，雖然坡腳居民對隱患邊坡進(jìn)行了分級治理，東側(cè)邊坡修建了排水溝及塊石擋土墻，但治理工程未按照相關(guān)規(guī)范進(jìn)行。目前坡面依舊高陡，坡面裸露，巖體節(jié)理裂隙發(fā)育，松散破碎，坡面危巖體未完全崩滑，坡面仍存在巖體掉塊現(xiàn)象，坡腳擋土墻出現(xiàn)變形跡象。根據(jù)要素因子分析及赤平投影計算可知，研究區(qū)居民房后裸露邊坡可能再次發(fā)生崩塌地質(zhì)災(zāi)害，崩塌隱患一旦發(fā)生崩塌，嚴(yán)重威脅坡腳南田31戶90人的生命財產(chǎn)安全，潛在經(jīng)濟(jì)損失約500萬元。

4 結(jié)語

綜上所述，研究區(qū)人工切坡因坡面裸露，強(qiáng)風(fēng)化層裂隙發(fā)育，在持續(xù)降雨、風(fēng)化作用下，局部易再次發(fā)生崩塌現(xiàn)象，因此，該段人工切坡為不穩(wěn)定巖質(zhì)邊坡，應(yīng)盡快采取工程措施對邊坡進(jìn)行治理。