綜合評判法在邊坡穩(wěn)定性分析中的應(yīng)用

曾慶飛 廣州市地質(zhì)調(diào)查院，廣州 510440

綜合評判法在邊坡穩(wěn)定性分析中的應(yīng)用

曾慶飛 廣州市地質(zhì)調(diào)查院，廣州 510440

綜合評判法就是綜合考慮內(nèi)因、外因、人為原因和假設(shè)后果四大因子來對邊坡進(jìn)行危險(xiǎn)性評價(jià)。本文以廣州增城太珍采石場為例，利用綜合評判法對其所在邊坡穩(wěn)定性進(jìn)行分析。廣州增城太珍采石場北坡是順層構(gòu)造面，并夾軟弱層，斷層、節(jié)理，裂隙發(fā)育，北坡的坡形和坡度有利于吸納雨水，又穩(wěn)定的接收細(xì)河的補(bǔ)給，這不僅大大增加了土體的自重力，而且減小了巖層的抗剪強(qiáng)度。北側(cè)邊坡巖土體風(fēng)化嚴(yán)重，動(dòng)載荷大，住宅、工廠、交通及通訊設(shè)施密集，發(fā)生滑坡等地質(zhì)災(zāi)害后可能造成重大損失。綜合分析得出，北側(cè)邊坡為滑坡地質(zhì)災(zāi)害的高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)，應(yīng)該加強(qiáng)監(jiān)測與防治。

綜合評判法；邊坡穩(wěn)定性；滑坡

太珍石場礦區(qū)坐落于廣州市增城市西部，礦區(qū)范圍呈不規(guī)則多邊形，面積約176915m2，當(dāng)前主采區(qū)東西長約300m，南北寬約260m，形成三級臺階，石場標(biāo)高：52.08～162.94m，最大高差為110.86m，目前開采面基本形成兩個(gè)規(guī)則臺階,臺階高度約25m左右，坡角多為70～95°，局部近乎直立，滑坡是太珍石場最常發(fā)生、危害最大的地質(zhì)災(zāi)害。[1]

1.太珍石場滑坡危險(xiǎn)性評價(jià)方法—綜合評判法

綜合評判法就是綜合考慮滑坡發(fā)生的內(nèi)因、外因、人為原因和假設(shè)后果四大因子來對邊坡進(jìn)行危險(xiǎn)性評價(jià)。內(nèi)部因子(X1)分為復(fù)雜、中等和簡單三類，因子值分別為3、2、1。外部因子(X2)分為易引發(fā)、中等和不易引發(fā)三類，因子值分別為3、2、1。人為因子(X3)分為嚴(yán)重、中等和不嚴(yán)重，因子值分別為3、2、1。邊坡場地重要性因子(X4)按閉坑邊坡所處場地重要性分為重要、中等、一般三類。因子值分別為3、2、1。危險(xiǎn)性評價(jià)采用評判指數(shù)z進(jìn)行判定，z的計(jì)算方法是：

Z=(X1n1+X2n2+X3n3+X4n4)／4 (1)

其中n1和n4為權(quán)重系數(shù)，范圍為0.5～1.5。一般情況取1。評價(jià)原則一般為：

z≥2.5——危險(xiǎn)；1.5≤Z＜2.5——易發(fā)；Z＜1.5--安全。[2]

2.太珍石場北側(cè)邊坡滑坡危險(xiǎn)性評價(jià)因子分析

2.1 內(nèi)部因子的分析

內(nèi)因包括斷層，構(gòu)造面、節(jié)理、弱層、節(jié)理、裂隙等在內(nèi)的地質(zhì)情況，是滑坡產(chǎn)生的基礎(chǔ)和前提。[2]太珍石場自1992年開采以來至今，共發(fā)生過 32次滑坡中。其中有14次因軟弱層導(dǎo)致，2次因斷層導(dǎo)致，16次因巖性、節(jié)理、裂隙所致。太珍石場北側(cè)邊坡為順層坡，即巖層傾向與坡向一致，傾向近北，這種順層構(gòu)造極大的增大了滑坡發(fā)生的幾率。礦坑內(nèi)共有大小斷層6條，在斷層兩側(cè)的巖體中存在殘余構(gòu)造應(yīng)力，隨著礦坑的開挖延深，在回彈應(yīng)力作用下巖體狀態(tài)進(jìn)行新的平衡調(diào)整，這樣就導(dǎo)致沿?cái)鄬幼呦虍a(chǎn)生一系列的變形和裂縫，大大提高了邊坡的不穩(wěn)定系數(shù)。軟弱層是指巖層中遇水軟化呈塑性狀的炭質(zhì)頁巖或泥質(zhì)頁巖。斷層下盤巖組中有7#、8#、9#和9#上弱層，尤以9#上力學(xué)強(qiáng)度最低，增加了發(fā)生滑坡的危險(xiǎn)性。裂隙對邊坡穩(wěn)定性構(gòu)成了一定的風(fēng)險(xiǎn)，特別是在斷層帶上發(fā)育的斜交裂隙和大而寬貫通性強(qiáng)的縱向裂隙。存在于軟質(zhì)的砂頁、炭頁、泥頁巖內(nèi)的層理和片理結(jié)構(gòu)都有天然的光滑錯(cuò)動(dòng)面，大多數(shù)滑坡都是沿著這些層面滑動(dòng)的。從以上分析可以看出，北坡的地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜。每項(xiàng)因子都增加了滑坡的危險(xiǎn)性，內(nèi)部因子值取3。

2.2 外部因子分析

外部因子包括地下水、氣象和邊坡角等。太珍石場1992年至今，期間32次滑坡中，16次因雨水、地下水而產(chǎn)生，占50%。地下水既增加了巖體的自重，又對軟弱層產(chǎn)生軟化的作用，所以常常成為滑坡的誘發(fā)因子。降水通過下滲補(bǔ)給地下各含水層，當(dāng)遇到軟弱層時(shí)就會改變原有巖石的理化性質(zhì)從而大大降低了巖土的抗剪力，使坡面變得不穩(wěn)定。統(tǒng)計(jì)表明，每年汛期（4-10月份）發(fā)生的滑坡累計(jì)有24次，占統(tǒng)計(jì)總數(shù)32次的75%。增城市年均降雨量1869mm，雨季時(shí)間長，雨季集中在5、6、7、8、9月份，其降雨量占全年的68.1%，且常常集中于幾次較大降雨過程，所以誘發(fā)滑坡的風(fēng)險(xiǎn)很大。坡度、坡形因素影響到邊坡吸納地下水多少。太珍石場所處位置為低山丘陵地貌，原始地形坡度在12～25°，坡度較小。坡形成梯級下降，每一階梯寬大約15到45米不等，梯級邊緣很陡峭，經(jīng)隨機(jī)測量的12個(gè)階梯邊坡坡度平均約74°，而且各個(gè)梯級是由被風(fēng)化的花崗巖組成。這種坡形及坡度極利于降水的下滲。此外溪河在北坡坡腳流過，給北側(cè)邊坡長年穩(wěn)定的地下水補(bǔ)給?？傊眰?cè)邊坡容易受外力因素影響而產(chǎn)生滑坡，外部因子值取3。

2.3 人為因子分析

人為因子既包括人類活動(dòng)的直接影響如開采活動(dòng)、爆破和運(yùn)輸?shù)龋舶ㄈ祟惪刂撇焕鴮?dǎo)致的間接影響如礦震等。人類的不合理生產(chǎn)活動(dòng)導(dǎo)致斜坡外形的改變，引起坡體應(yīng)力分布的變化失去平衡，從而為滑坡創(chuàng)造了條件。1992年至今的32次滑坡中，有22次與人為作用有關(guān)，其中15次與不合理的采石過程有關(guān)。如電錯(cuò)作業(yè)、采掘工程、清理、打眼、開鑿舊巷等。采石場運(yùn)輸設(shè)施基本集中于北坡，采石場以重型汽車運(yùn)輸為主，每輛車重幾十噸至上百噸，平均隔幾分鐘就有一輛卡車經(jīng)過，由此而產(chǎn)生的動(dòng)載荷是靜載荷的10倍以上，長年累月的運(yùn)行，對邊坡的影響是顯而易見的。露天開采與井下開采互相作用破壞了原有地層系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，打破了原系統(tǒng)的平衡，花崗巖自然風(fēng)化都可以破壞巖石的結(jié)構(gòu)，降低邊坡的強(qiáng)度。人為因子值取2。

2.4 邊坡場地重要性因子分析

采石場的北側(cè)邊坡有500多居民、1所小學(xué)及10余家工廠及居民住宅。這些工廠和住宅最近的距礦坑邊僅十幾米，稍遠(yuǎn)一些的也不超一千米，密集區(qū)距礦坑邊坡僅50米左右，如果此處邊坡發(fā)生大規(guī)模滑坡必然威脅到附近工廠、住宅的安全，邊坡場地重要性因子值取2。

3.太珍石場北坡穩(wěn)定性分析

通過上述分析，X1—X4具體取值分別為3、3、2、2。X1對滑坡的形成、規(guī)模都有決定性的作用，每次滑坡的產(chǎn)生都有內(nèi)因的參與；X2是滑坡的誘因，雖不起決定作用，但多數(shù)滑坡的發(fā)生，總是由外因觸發(fā)；由于開采技術(shù)的提高和管理的完善人為因素(X3)越來越小；X4作為滑坡造成的災(zāi)害后果的預(yù)估，但結(jié)果有一定的可規(guī)避性。n1-n4權(quán)重值分別為1.5、1、0.5、l。將X1-X4入公式(1)中：Z=(1.5×3+1×3+0.5×2＋1×2)／4=2.625

Z＞2.5所以北坡為滑坡的危險(xiǎn)區(qū)，發(fā)生滑坡的危險(xiǎn)性大，發(fā)生后其造成的損失嚴(yán)重，今后應(yīng)加強(qiáng)對此坡的監(jiān)測及加強(qiáng)滑坡的治理，防患于未然。

4.結(jié)語

對太珍石場北側(cè)邊坡穩(wěn)定性分析得出：復(fù)雜的地質(zhì)構(gòu)造成為滑坡多發(fā)區(qū)的前提和基礎(chǔ)；氣象、地下水及邊坡形態(tài)是滑坡的主要誘因；人類活動(dòng)對滑坡有一定的影響：稠密的工廠和住宅大大增加了北側(cè)邊坡滑坡的風(fēng)險(xiǎn)性。所以北側(cè)邊坡為滑坡的高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)，宜加強(qiáng)監(jiān)測、預(yù)防和治理工作。

[1]李東峰.廣東省廣州市增城太珍石場礦山地質(zhì)環(huán)境影響評價(jià)報(bào)告[R].廣州:廣州市地質(zhì)調(diào)查院,2006

[2]宮巨錄，張彬.海州露天礦北邦滑坡危險(xiǎn)性評價(jià)[J].今日科苑,2009,(23)

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.23.020

曾慶飛，碩士研究生，研究方向?yàn)榈刭|(zhì)災(zāi)害防治與風(fēng)險(xiǎn)評估。