某花崗巖地區(qū)土質(zhì)邊坡穩(wěn)定性分析及防治方案建議
——以廣州市增城區(qū)荔城街道某土質(zhì)邊坡為例

溫蘭

（廣東省化工地質(zhì)勘查院，廣東廣州 510800）

0 前言

在我國(guó)南方地區(qū)，花崗巖出露廣泛，隨著大量土建工程開(kāi)工，對(duì)花崗巖的山體進(jìn)行開(kāi)挖，出現(xiàn)了越來(lái)越多的花崗巖類(lèi)土質(zhì)邊坡，未風(fēng)化的花崗巖具有良好的工程地質(zhì)特征，但在風(fēng)化后物理力學(xué)指標(biāo)急劇下降，致使山體邊坡應(yīng)力重分布，不了解這種邊坡的工程特性而盲目施工，在一定條件下易發(fā)生失穩(wěn)，出現(xiàn)邊坡破壞，對(duì)工程進(jìn)展和邊坡穩(wěn)定都會(huì)造成嚴(yán)重危害。花崗巖類(lèi)土質(zhì)指花崗巖全、強(qiáng)風(fēng)化的土，包括花崗巖殘積土。類(lèi)土質(zhì)除具有土的特性外，還保留原巖中的結(jié)構(gòu)面，有時(shí)殘存少量中風(fēng)化的花崗巖硬核。本文以廣州市增城區(qū)荔城街道某土質(zhì)邊坡為例，對(duì)花崗巖類(lèi)土質(zhì)邊坡的穩(wěn)定性及防治措施進(jìn)行簡(jiǎn)要分析。

1 花崗巖類(lèi)土質(zhì)邊坡特點(diǎn)

花崗巖區(qū)的類(lèi)土質(zhì)邊坡包括殘積土邊坡、全風(fēng)化邊坡、半風(fēng)化邊坡等，根據(jù)已有的研究，可以發(fā)現(xiàn)花崗巖區(qū)殘積土邊坡具有以下特點(diǎn)：（1）破壞形式主要為滑動(dòng)破壞（42%）、崩塌破壞（54%）、沖刷及圓弧滑動(dòng)（4%）（據(jù)張文華研究歸納[1]）。不同于巖質(zhì)邊坡以滑動(dòng)破壞為主，也不同于土質(zhì)邊坡以圓弧滑動(dòng)及崩塌破壞為主，充分說(shuō)明了類(lèi)土質(zhì)邊坡同時(shí)具有巖坡和土坡的特點(diǎn)；（2）花崗巖殘積土具有高承載力、低含水量、低滲透性的良好工程特性，但在開(kāi)挖或雨水浸潤(rùn)（花崗巖殘積土中的軟弱帶tanφ 會(huì)降至0.2以下[2]）的情況下極易發(fā)生破壞。花崗巖殘積土的良好工程特性迷惑了許多巖土工作者，導(dǎo)致對(duì)這一特殊性坡體的長(zhǎng)期忽視，陷入不斷的修復(fù)治理困境；（3）邊坡在比計(jì)算值高度（低至2～3m）更小、坡度更緩的情況下也會(huì)失穩(wěn)破壞。

2 花崗巖類(lèi)土質(zhì)邊坡滑動(dòng)破壞模型

花崗巖類(lèi)土質(zhì)邊坡的失穩(wěn)往往是多種因素共同作用的結(jié)果，通常歸納分為兩大因素：一是外部因素，如人為開(kāi)挖邊坡過(guò)高、過(guò)陡且未支護(hù)，外部荷載、降雨等；另一是內(nèi)部因素，如坡體巖土性質(zhì)、巖體的構(gòu)造與結(jié)構(gòu)等。不同類(lèi)型的土質(zhì)邊坡坡體結(jié)構(gòu)類(lèi)型不同，發(fā)生滑動(dòng)破壞模式也不同，常見(jiàn)的花崗巖類(lèi)土質(zhì)邊坡滑動(dòng)破壞模型有：

（1）圓弧滑動(dòng)模型

這種破壞模型多發(fā)生在較均勻的花崗巖類(lèi)土質(zhì)邊坡中，如均勻的花崗巖殘積層或坡殘積層中，有時(shí)也會(huì)發(fā)生在花崗巖全、強(qiáng)風(fēng)化層中。通常發(fā)生在雨季，特別是長(zhǎng)時(shí)間大雨或雨后不久。也就是當(dāng)類(lèi)土質(zhì)邊坡表層坡體飽水時(shí)，易發(fā)生這種圓弧形滑動(dòng)。

（2）完全平面模型滑動(dòng)模型

這種滑動(dòng)模型的邊坡坡體構(gòu)造節(jié)理面較發(fā)育，而且有傾向臨空面的緩傾的軟弱結(jié)構(gòu)面，當(dāng)邊坡開(kāi)挖時(shí)，切斷了軟弱結(jié)構(gòu)面，不穩(wěn)定體就會(huì)沿軟弱結(jié)構(gòu)面產(chǎn)生完全平面形滑動(dòng)。這種完全平面形滑動(dòng)多發(fā)生在雨季、施工過(guò)程。

（3）前緣剪出滑動(dòng)模型

當(dāng)邊坡傾角與構(gòu)造結(jié)構(gòu)面傾角大致相等時(shí)，邊坡施工沒(méi)有切斷類(lèi)土質(zhì)邊坡中的構(gòu)造節(jié)理面（軟弱面），但由于構(gòu)造結(jié)構(gòu)面以上的類(lèi)土質(zhì)邊坡下滑力較大，在坡體前緣比較薄弱的部位將類(lèi)土質(zhì)本身剪斷，形成前緣剪出滑動(dòng)。

（4）楔形雙滑面滑動(dòng)模型

當(dāng)花崗巖類(lèi)土質(zhì)邊坡坡體中有兩組相交的結(jié)構(gòu)面，其交線(xiàn)傾向臨空面、結(jié)構(gòu)面以上的不穩(wěn)定體將產(chǎn)生楔形雙滑面滑動(dòng)，其邊坡穩(wěn)定性計(jì)算可采用楔形雙面計(jì)算式。

3 工程實(shí)例

3.1 工程概況

廣州市增城區(qū)荔城街道某土質(zhì)邊坡主要分布在增城區(qū)荔城街道東側(cè)。本邊坡為早期建（構(gòu)）物的建設(shè)活動(dòng)削坡而形成的人工邊坡。邊坡總長(zhǎng)約47.0m，坡高16.0～19.0m，呈長(zhǎng)條形狀展布，總體走向?yàn)闁|向，坡體坡度總體較陡，一般30°～40°。坡體巖土層主要由坡積粉質(zhì)黏土和殘積砂質(zhì)黏性土、全風(fēng)化花崗巖組成，為土質(zhì)邊坡，坡表植被覆蓋較好。邊坡地處剝蝕殘丘地帶，邊坡所在山體高程約28.5m～31.0m（1985 國(guó)家高程基準(zhǔn)），坡腳高程約9.5m～10.0m，山脊大體走向?yàn)闁|向。目前邊坡上部已發(fā)生一定規(guī)模的崩塌，崩塌后緣裸露呈陡坎狀。

3.2 地層結(jié)構(gòu)特征

邊坡主要由第四系坡積層和殘積層，基巖為燕山期花崗巖。現(xiàn)分述如下：

（1）坡積層：以粉質(zhì)黏土為主，含較多石英顆粒和強(qiáng)風(fēng)化巖塊，可塑，紅褐、褐黃色，夾白色斑點(diǎn)，層厚1.60～4.80m。

（2）殘積層：為砂質(zhì)黏性土，主要為風(fēng)化殘留石英顆粒及粉、黏粒，花崗巖風(fēng)化殘積，硬塑～堅(jiān)硬，黃褐色，層厚4.50～9.60m。

（3）基巖：為燕山期花崗巖，按巖石的風(fēng)化程度可劃分為全風(fēng)化、強(qiáng)風(fēng)化、中風(fēng)化3個(gè)風(fēng)化巖帶，分布及特征和巖性特點(diǎn)分述如下：

全風(fēng)化花崗巖：廣泛分布，黃褐色，巖石完全風(fēng)化，巖芯呈堅(jiān)硬土柱狀，可辨原巖結(jié)構(gòu)，遇水易軟化。層厚約2.70～6.50m。

強(qiáng)風(fēng)化花崗巖：分布范圍廣，黃褐色，巖石風(fēng)化強(qiáng)烈，呈半巖半土狀、碎塊狀，局部碎石顆粒狀，原巖結(jié)構(gòu)清晰，巖質(zhì)極軟，手可折斷，遇水易軟化、崩解。層厚約4.00～13.30m。巖體完整程度為極破碎，屬于極軟巖，巖體基本質(zhì)量等級(jí)屬Ⅴ類(lèi)。

中風(fēng)化花崗巖：灰白、黃褐色，花崗結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，巖芯破碎呈塊狀、短柱狀，巖質(zhì)較軟，敲擊易斷。揭露層厚3.80～5.50m。巖體完整程度為破碎，屬于較軟巖，巖體基本質(zhì)量等級(jí)屬Ⅴ類(lèi)。

3.3 邊坡穩(wěn)定性分析

邊坡區(qū)內(nèi)未發(fā)現(xiàn)活動(dòng)性斷裂帶通過(guò)，坡體巖土層主要由坡積粉質(zhì)黏土、殘積砂質(zhì)黏性土、全風(fēng)化花崗巖組成，可以把邊坡表層看成是均質(zhì)土。根據(jù)花崗巖類(lèi)土質(zhì)邊坡滑動(dòng)破壞模型的資料，均質(zhì)類(lèi)土質(zhì)邊坡變形破壞模式多為表層近似圓滑形滑動(dòng)，若圓弧的弧度比較小，也可以近似看成折線(xiàn)滑動(dòng)。故本邊坡采用圓弧滑動(dòng)模型，定量分析采用理正巖土6.5版邊坡穩(wěn)定性分析軟件圓弧滑動(dòng)法計(jì)算，c，φ值采用室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果的飽和快剪指標(biāo)。對(duì)邊坡進(jìn)行計(jì)算，先通過(guò)軟件自動(dòng)搜索危險(xiǎn)滑動(dòng)面來(lái)確定邊坡的最危險(xiǎn)滑裂面，然后結(jié)合本工程實(shí)際情況并參考類(lèi)似已發(fā)滑坡或崩塌的滑裂面，給定圓心、半徑進(jìn)一步搜索計(jì)算得出的最危險(xiǎn)滑裂面和穩(wěn)定系數(shù)。針對(duì)邊坡選取代表性斷面2 進(jìn)行穩(wěn)定性計(jì)算，分析在工況1（自重+地下水）和工況2（自重+暴雨+地下水）條件下邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)，計(jì)算結(jié)果詳見(jiàn)表1。

表1 邊坡各斷面穩(wěn)定性系數(shù)統(tǒng)計(jì)表

從表1 可知，本邊坡工程在工況2 下處于不穩(wěn)定狀態(tài)，安全儲(chǔ)備較小，應(yīng)盡快加固處理。

4 結(jié)論

考慮到坡腳分布有道路、廠房倉(cāng)庫(kù)、學(xué)校宿舍樓等，人類(lèi)活動(dòng)較多，土質(zhì)邊坡在飽水、人工切坡等狀態(tài)下可能發(fā)生崩塌或淺層滑坡可能性較大，危險(xiǎn)性中等。提出以下的防治措施：

（1）邊坡建議采用“擋墻+錨桿（錨索）+格構(gòu)梁+綠化+截排水溝系統(tǒng)”整體思路。

（2）建議清除坡體中松散的巖土體，利用削整的坡形，對(duì)坡體進(jìn)行分臺(tái)階的削坡治理，坡高＜8m，放坡坡率：粉質(zhì)黏土1:1.50，砂質(zhì)黏性土、全風(fēng)化花崗巖1:1.25，強(qiáng)風(fēng)化花崗巖1：1.0，中風(fēng)化花崗巖1:0.75～1:1.0。

（3）在分級(jí)邊坡間設(shè)2.00～3.00m 寬的平臺(tái)馬道，平臺(tái)及坡頂部應(yīng)設(shè)排水槽，在坡腳可設(shè)置重力式擋土墻。

（4）坡體采用錨桿+格構(gòu)梁增強(qiáng)邊坡整體性，并完善坡面綠化及截排水系統(tǒng)，應(yīng)減少對(duì)原有生態(tài)系統(tǒng)的破壞，盡量利用原有的坡面植被。