貴溪市金屯鎮(zhèn)瓦塘新村地質(zhì)災(zāi)害成因機(jī)理及風(fēng)險預(yù)測

高 章

(安徽省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查局311地質(zhì)隊,安徽 安慶 246000)

1 地質(zhì)災(zāi)害概況

地災(zāi)隱患點位于貴溪市金屯鎮(zhèn)金路社區(qū)瓦塘新村西南側(cè),因開挖山體北側(cè)及東側(cè)斜坡形成高陡邊坡,坡面歷年來在強降雨情況下,均有不同程度的滑坡及崩塌現(xiàn)象,每次崩滑方量均較小,一般不超過10 m3,暫未造成人員傷亡,但因坡腳距房屋距離較近,且人員居住密集,一旦發(fā)生較大規(guī)模滑塌災(zāi)害,將造成不可挽回的巨大損失。隱患山體高陡,相對高差約為30 m,自然坡度約為20°～43°,切坡坡高2～21 m,坡度30°～75°,坡腳距離房屋2～4 m。坡體植被較發(fā)育,北側(cè)坡體表面為土質(zhì),較松散,東側(cè)坡體為巖質(zhì),節(jié)理發(fā)育,巖體破碎,整體穩(wěn)定性較差。地質(zhì)災(zāi)害隱患體影響區(qū)為坡體前3棟居民樓,在強降雨等不利因素下,坡體易再次發(fā)生滑坡及崩塌災(zāi)害,直接危及居民生命財產(chǎn)安全。

2 隱患體基本特征及成因機(jī)理

滑坡隱患坡腳前2 m為瓦塘新村4-5層聯(lián)排住宅樓,坡腳因開挖形成高約3～5 m的連續(xù)邊坡,坡寬約90 m,坡度60°,坡向15°。坡面歷年來在強降雨天氣下常有土體滑塌現(xiàn)象,方量3～8 m3。現(xiàn)因坡面不時有小滑塌現(xiàn)象,有關(guān)部門在坡腳用磚塊磊筑了護(hù)坡墻,墻高1.5～2 m,厚0.3～0.5 m,寬約27 m,未使用混凝土澆筑,防護(hù)能力較弱。隱患體物質(zhì)主要為殘坡積土體及全風(fēng)化基巖,長期降雨或短時間雨量較大時,雨水自坡面下滲至滑移面,使滑帶土體飽和,粘聚力降低,土體抗剪強度下降,導(dǎo)致滑體沿全風(fēng)化與強風(fēng)化交界帶產(chǎn)生滑動變形。巖土體呈松散狀態(tài),力學(xué)強度一般,滑體厚度約1～1.5 m。

通過金屯鎮(zhèn)金路社區(qū)瓦塘新村隱患體的勘查,分析隱患體主要的變形機(jī)制如下:

(1)樓房在建設(shè)過程中對原始邊坡進(jìn)行切坡開挖,形成了高陡邊坡,破壞了隱患山體邊坡原有平衡,為坡體變形破壞創(chuàng)造了條件。

(2)隱患體主要為殘坡積碎石土加全風(fēng)化基巖,結(jié)構(gòu)較松散,具有一定透水性,地表水易于滲入轉(zhuǎn)換成地下水,表層土體在地下水的浸潤下呈軟塑狀;地下水易于在上覆土層蓄積,造成土體自重應(yīng)力增加,并降低土體的抗剪強度。

(3)區(qū)內(nèi)氣候類型為亞熱帶濕潤季風(fēng)性,降雨量大,在連續(xù)強降雨情況下,使得形成的地表水滲入坡體土層后在某一局部形成較高的水頭,從而在坡體內(nèi)造成較高的孔隙水壓力,增強了坡體的下滑能力;同時雨水滲入坡體所造成的地下水浮力,降低了坡體自重所產(chǎn)生的巖土抗滑摩擦阻力;雨水滲入土體增加了巖土體重度,即增加滑體下滑力;滲入坡體的雨水通過接觸面上土體的軟化性能,降低了接觸面巖土的抗剪強度。綜合以上因素,易導(dǎo)致坡體的失穩(wěn)下滑。

滑坡體穩(wěn)定性的主要因素是暴雨,特別是連續(xù)強度大的降雨,其變形機(jī)制主要表現(xiàn)為蠕滑—拉裂—滑動,變形速度較慢,為逐年累計的,變形強度也較小,主要表現(xiàn)為牽引式的特征。

3 滑坡隱患體穩(wěn)定性分析

3.1 計算方案的選取

通過現(xiàn)場對滑坡隱患區(qū)調(diào)查,推測滑坡隱患體控滑結(jié)構(gòu)面為全強風(fēng)化交界帶,潛在滑動模式為折線形。采用折線形滑面邊坡傳遞系數(shù)法計算滑坡穩(wěn)定性系數(shù),計算公式如下:

圖1 折線形滑面邊坡傳遞系數(shù)法計算簡圖

ψj=cos(θi-θi+1)-sin(θi-θi+1)tanφi+1

Ri=Nitanφi+cili

Ti=Wisinθi+Pwicos(αi-θi)+Phcosθi

Ni=Wicosθi+Pwisin(αi-θi)-Phsinθi

Wi=Viuγ+Vidγ′+Fi

Pwi=γwiVid

Ph=Gz·Kh·Wi

i=sin∣αi∣

式中:Fs為邊坡穩(wěn)定性系數(shù);ψi為傳遞系數(shù);Ri為i第計算條塊滑體抗滑力(kN/m);Ti為第i計算條塊滑體下滑力(kN/m);Ni為第i計算條塊滑體在滑動面法線上的反力 (kN/m);ci為第i計算條塊滑動面上巖土體的粘結(jié)強度標(biāo)準(zhǔn)值(kPa);φi為第i計算條塊滑帶土的內(nèi)摩擦角標(biāo)準(zhǔn)值(°);li為第i計算條塊滑動面長度 (m);αi為第i計算條塊地下水流線平均傾角,一般情況下取浸潤線傾角與滑面傾角平均值(°),反傾時取負(fù)值;Wi為第i計算條塊自重與建筑等地面荷載之和(kN/m);θi為第i計算條塊底面傾角(°),反傾時取負(fù)值;Pwi為第i計算條塊單位寬度的滲透壓力(kN/m);i為地下水滲透坡降;Viu為第i計算條塊單位寬度巖土體的浸潤線以上體積(m3/m);Vid為第i計算條塊單位寬度巖土體的浸潤線以下體積(m3/m);γ為巖土體的天然容重(kN/m3);γ′為巖土體的浮容重(kN/m3);Fi為第i計算條塊所受地面荷載 (kN);Gz為綜合影響系數(shù),取0.25;Kh為水平地震力系數(shù);Wi為第i計算條塊自重與建筑等地面荷載之和(kN/m)。

3.2 穩(wěn)定性評價標(biāo)準(zhǔn)

依據(jù)《滑坡防治工程勘查規(guī)范》(GB/T32864-2016)標(biāo)準(zhǔn),結(jié)合計算成果將滑坡的穩(wěn)定性分為以下幾類:

表1 滑坡穩(wěn)定狀態(tài)劃分

3.3 計算參數(shù)的確認(rèn)

根據(jù)勘查現(xiàn)場標(biāo)貫試驗及土工試驗,并參照地區(qū)相關(guān)工程經(jīng)驗值,得到計算參數(shù)見表2。

表2 滑坡力學(xué)參數(shù)

3.4 計算工況的選取

滑坡隱患威脅18戶90口人,威脅財產(chǎn)約500萬元,防治工程級別劃分為Ⅱ級。

根據(jù)勘查結(jié)果,滑坡隱患體主要為全風(fēng)化凝灰?guī)r具有弱透水性,勘探過程中鉆孔揭露地下水位埋深層位在0.6～2.1 m,坡體內(nèi)沒有明顯的地下水流;區(qū)內(nèi)地震活動不強烈,據(jù)《江西省地震動參數(shù)區(qū)劃圖》(江西省建設(shè)廳、地震局,2003年),區(qū)內(nèi)屬地震動參數(shù)為0.05 g(地震烈度為Ⅵ度)區(qū)。因此,計算工況可不考慮地下水的影響,其穩(wěn)定性計算選擇工況Ⅰ:自重,抗滑動安全系數(shù)取1.30;工況Ⅱ:自重+50 a一遇暴雨,抗滑動安全系數(shù)取1.25。

3.5 穩(wěn)定性計算與評價

根據(jù)場地實際情況,推測滑坡隱患體潛在滑動面為全風(fēng)化凝灰?guī)r土層。選取最不利剖面對自重和自重+暴雨工況下滑坡穩(wěn)定性分析。坡體內(nèi)無貫通裂縫,坡面排水條件較好,暴雨工況下不考慮裂隙充水時的靜水壓力作用[1-2]。不同工況下剖面穩(wěn)定系數(shù)計算結(jié)果見表3～表4。

表3 剖面穩(wěn)定系數(shù)計算結(jié)果(自重)

表4 剖面穩(wěn)定系數(shù)計算結(jié)果(自重+暴雨)

表5 坡面各結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀

通過分析計算滑坡剖面,與場地現(xiàn)狀吻合,天然狀態(tài)下滑坡基本穩(wěn)定,但在暴雨工況下,滑坡欠穩(wěn)定,發(fā)生局部或整體滑動可能性大[3]。

4 崩塌隱患發(fā)展趨勢及危害預(yù)測

4.1 危巖變形現(xiàn)狀

通過現(xiàn)場勘察,現(xiàn)狀坡體中上部表面風(fēng)化現(xiàn)象嚴(yán)重,巖體裂隙發(fā)育,裂隙開度1～3 cm,深0.1～0.3 m,貫通性一般,臨空面坡度35°～45°。

根據(jù)危巖現(xiàn)狀、空間幾何特征、結(jié)構(gòu)面幾何特征分析,危巖體崩塌失穩(wěn)方式為:滑移式崩塌。

4.2 穩(wěn)定性分析評價

經(jīng)現(xiàn)場勘查,勘查區(qū)坡面中上部存在危巖體,危巖體的形態(tài)主要受地層產(chǎn)狀及兩組節(jié)理面產(chǎn)狀控制。根據(jù)野外實地調(diào)查和赤平投影圖對三組結(jié)構(gòu)面的組合進(jìn)行穩(wěn)定性判斷。

通過分析計算,由圖2～圖4可知,層理面及節(jié)理面②與坡面斜交,組成的組合交棱線傾向與坡向斜交且傾角較坡角緩?？梢耘卸?坡面中上部巖體在層理面和節(jié)理裂隙面②的共同作用下被切割成塊狀,形成危巖體,最終危巖體脫離母巖發(fā)生傾倒變形破壞。

圖2 層面與節(jié)理面②組合赤平投影圖

圖3 層面與節(jié)理面①組合赤平投影圖

圖4 節(jié)理面①與節(jié)理面②組合赤平投影圖

5 發(fā)展趨勢及危害預(yù)測

5.1 隱患體發(fā)展趨勢

通過調(diào)查,結(jié)合穩(wěn)定性計算結(jié)果顯示滑坡隱患體暫未出現(xiàn)較明顯的下滑跡象,但此前已發(fā)生了多次小規(guī)模的滑塌,在暴雨或是連續(xù)強度大的降雨條件下,隨著滑坡隱患土體重度增大、抗剪強度降低,土體穩(wěn)定性降低,隱患山體處于不穩(wěn)定狀態(tài),極有可能發(fā)生滑坡災(zāi)害[4]。

5.2 危害性預(yù)測

隱患區(qū)范圍內(nèi)主要為金屯鎮(zhèn)瓦塘新村3棟房屋后山體,其中滑坡隱患威脅聯(lián)排居民樓1棟,崩塌隱患威脅居民樓3棟,一旦發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害,將直接威脅坡腳18戶90名居民的生命財產(chǎn)安全。根據(jù)《滑坡防治工程勘查規(guī)范》(DZ/T0218-2006)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),確定本滑坡危害等級為Ⅱ級。金路社區(qū)瓦塘新村山體滑坡隱患體或崩塌隱患一旦發(fā)生滑坡或崩塌災(zāi)害將會對坡腳的住戶造成人員傷亡和較大財產(chǎn)損失,嚴(yán)重影響當(dāng)?shù)厣鐣€(wěn)定。

6 結(jié)論和建議

6.1 結(jié)論

貴溪市金屯鎮(zhèn)金路社區(qū)瓦塘新村滑坡隱患為巖土混合邊坡,坡面有小型滑塌跡象。根據(jù)隱患體威脅人口數(shù)量及財產(chǎn)數(shù)額測算,潛在危害等級為Ⅱ級。地質(zhì)災(zāi)害隱患區(qū)人類工程活動主要表現(xiàn)為建房切坡。通過穩(wěn)定性計算分析表明:滑坡隱患體在天然工況下,處于基本穩(wěn)定狀態(tài),但安全儲備均不足,在暴雨條件下,處于欠穩(wěn)定-不穩(wěn)定狀態(tài),極有可能產(chǎn)生局部或整體坡體失穩(wěn)下滑;崩塌隱患在層理面及節(jié)理裂隙面②的組合作用下,有發(fā)生崩塌的可能性。為保證隱患山體前居民的正常生產(chǎn)生活,保障居民的生命財產(chǎn)安全,需對隱患山體進(jìn)行治理。

6.2 建議

(1)為防止滑坡災(zāi)害的發(fā)生,避免坡腳居民生命財產(chǎn)遭受損失,應(yīng)盡快對貴溪市金屯鎮(zhèn)金路社區(qū)瓦塘新村滑坡隱患及崩塌隱患實施治理。

(2)治理方案建議為:針對滑坡隱患采用擋土墻+排水溝+坡面復(fù)綠,崩塌隱患采用修坡+主動防護(hù)網(wǎng)+排水溝。

(3)加強治理工程施工中的施工地質(zhì)、驗槽或相關(guān)巖土鑒定工作,以驗證已有的調(diào)查成果,必要時補充更正調(diào)查結(jié)論。