泰寧縣某中學典型陡坡體穩(wěn)定性評價和治理

張仰玉，昂正嬌

（1.安徽理工大學地球與環(huán)境學院， 安徽淮南 232001， 2.福建省196地質大隊， 福建沙縣 232001）

泰寧縣某中學典型陡坡體穩(wěn)定性評價和治理

張仰玉1，2，昂正嬌1

（1.安徽理工大學地球與環(huán)境學院， 安徽淮南 232001， 2.福建省196地質大隊， 福建沙縣 232001）

三明市某職業(yè)學校由于特大暴雨的襲擊，在2010年6月18日、7月7日，內發(fā)生多處滑坡、崩塌；根據(jù)福建省泰寧縣地質災害詳細調查報告，對典型坡體穩(wěn)定性進行定性和定量的分析；結果表明，導致土體失穩(wěn)是由于剝蝕丘陵地貌區(qū)山體高程差大，自然坡度陡，形成高陡臨空面等地質因素導致山體滑坡。

山體滑坡； 瑞典分條法； 綜合治理； 泰寧縣

福建省三明市泰寧縣于2010年6月18日，7月7日遭受特大暴雨的襲擊，該市某職業(yè)學校內發(fā)生多處滑坡和崩塌。就此次滑坡進行研究，并對其進行定性和定量的分析。最后對地質災害點提出治理方案。

1 區(qū)域地質環(huán)境條件

1.1 氣象水文、地形地貌以及地層巖性，地質構造特點

泰寧縣位于福建省西北部，全縣1991－2010年降雨量在1 044.5～2 477.8 mm，20 a平均降雨量1 826.6 mm。泰寧縣依山建房等誘發(fā)地質災害的人類工程活動較普遍，地質災害相對較發(fā)育。山坡坡腳殘坡積土層較厚，房屋建設、道路建設等人類工程活動頻繁，為地質災害的主要分布區(qū)。地形切割強烈，溝谷發(fā)育，地形坡度大，是境內滑坡易發(fā)的主要地質因素；地貌的多元性，決定了地質災害分布的不均勻性。巖石類型主要為酸性花崗巖類，其次為中酸性石英閃長巖、石英二長巖類，另外還零星分布次火山巖。境內新構造運動比較強烈，總體以地殼差異性隆起和少數(shù)繼承性斷裂持續(xù)活動為特征，境內抗震設防烈度為6度。

1.2 人類工程活動影響

建房削坡開挖（屋后）及填方（房前）最普遍，一般坡高5～15 m，甚至超過20 m，坡度往往大于60°，坡腳與房屋后墻的距離多數(shù)僅為1～2 m，且沒有采取有效的防護措施，水渠、壩堤、壩區(qū)、附屬工程設施均可能存在地質災害隱患。礦山采礦，存在誘發(fā)滑坡、泥石流的安全隱患。

2 地質災害點穩(wěn)定性評估

2.1 地質環(huán)境條件

2.1.1 地形地貌

滑坡地貌類型屬丘陵地貌，山坡的坡頂高程為333.9 m，坡腳最低點高程為291 m，相對高差40余米；自然坡度約25°～35°，為直線型坡，山坡植被為灌木、松木。

2.1.2 地層巖性

場地的下伏基巖為早白堊世黃坑單元（SH）中細粒石英閃長巖；表層分布第四系更新統(tǒng)（Qpel－dl）殘坡積粘性土，廣泛分布于地表。

2.1.3 地質構造

根據(jù)區(qū)域地質資料，滑坡范圍內未發(fā)現(xiàn)斷裂構造，區(qū)域上也未發(fā)現(xiàn)斷裂通過。地質構造較簡單。

根據(jù)《建筑抗震設計規(guī)范》（GB50011－2001）附錄A.0.11，擬治理點位于抗震設防烈度為6度區(qū)，設計基本地震動峰值加速度為0.05 g，設計地震分組為第一組。

2.1.4 巖土體類型及特征

殘坡積層粘性土：淺黃色－黃褐色，稍濕，結構較松散，含較多石英砂、粘土礦物，工程地質性能較差，附近出露最大厚度為8～20 m，山坡表層均有分布。

全風化石英閃長巖：開挖坡腳揭露強風化基巖厚度為6～7 m，呈砂土狀，巖體質量等級為Ⅳ級，工程地質性能較差。

強風化石英閃長巖：開挖坡腳揭露強風化基巖厚度為7～8 m，呈散體狀，巖體質量等級為Ⅳ級，工程地質性能一般。

2.1.5 水文地質條件

滑坡范圍內的水文地質條件較為簡單，地下水類型主要為分布于第四系殘坡積土地層內的孔隙水、風化基巖孔隙水和風化巖石節(jié)理裂隙內的裂隙水。賦存于殘積粘性土中，含水層滲透性及富水性較差，地下水主要接受大氣降水補給，以滲流等形式排泄，地下水水位動態(tài)隨季節(jié)變化顯著。場地基巖裂隙水主要賦存于節(jié)理裂隙和風化裂隙中，主要接受大氣降水垂向補給，地下水季節(jié)性變化大，未見地下水出露。

2.2 滑坡的穩(wěn)定性定性評價

2.2.1 滑坡體的形態(tài)及主要特征

2010年6月18日下午，在強降雨作用下，校內發(fā)生多處滑坡、崩塌?；麦w在本質上是一個受巖土體條件控制，并受地形、地貌、地下水、地震和人類工程活動等多種因素影響而發(fā)展演化的非線性耗散動力系統(tǒng)［1］。存在Ⅰ區(qū)、Ⅱ區(qū)、Ⅲ區(qū)、Ⅳ區(qū)等四個滑坡（潛在滑坡）區(qū)。教學樓西側Ⅰ區(qū)發(fā)生土體滑坡A，滑坡主軸方向95°，后壁平面上為圓弧形，坡度約85°，滑坡體寬約40 m，長約15 m，平均厚約3 m，體積約1 800 m3，土體堆積于坡腳，部分清理，目前后壁及滑坡堆積體上沖溝侵蝕較為明顯。該滑坡體后緣2005年6月21日發(fā)生開裂下錯，裂縫長約60 m，走向約190°，平面上略呈圓弧形分布，下錯高度約1～1.5 m，后壁較陡。從現(xiàn)狀分析，Ⅰ區(qū)潛在不穩(wěn)定滑坡體寬約130 m，長約60 m，平均厚約7 m，土方量67 200 m3。

Ⅱ區(qū)發(fā)生滑坡B發(fā)生于東側實訓樓球場附近高陡邊坡近坡腳位置，滑坡主軸方向320°，后壁平面上為鍥形，后壁土體為懸崖臨空，滑坡體寬約15 m，長約10 m，平均厚約2 m，體積300 m3，土體堆積于坡腳，從現(xiàn)狀分析，Ⅰ區(qū)潛在不穩(wěn)定滑坡體寬約110 m，長約45 m，平均厚約10 m，土方量49 500 m3。Ⅲ區(qū)、Ⅳ區(qū)與Ⅰ區(qū)、Ⅱ區(qū)地層巖性、地形地貌、人類工程活動等地質環(huán)境條件基本相似，按工程地質類比法，推測Ⅲ區(qū)潛在不穩(wěn)定滑坡體寬約100 m，長約55 m，平均厚約6 m，土方量33 000 m3；Ⅳ區(qū)潛在不穩(wěn)定滑坡體寬約35 m，長約50 m，平均厚約6 m，土方量10 500 m3。如圖1、圖2所示。

校園東西兩側均為開挖邊坡，高度大、坡度陡，坡腳1.0～1.5 m即為學校的建筑、操場和校內道路。開挖形成高陡臨空面，邊坡后山斜坡坡度較陡，土層厚度大。近年來，多次發(fā)生滑坡，在強降雨或臺風暴雨等誘發(fā)因素作用下，易再次發(fā)生滑坡等地質災害，直接威脅三明市該職業(yè)學校教職工在校生3 170人的生命安全。

圖1 三明市某職業(yè)學校滑坡平面圖

圖2 三明市某職業(yè)學?；缕拭鎴D

2.2.2 滑坡類型分析

根據(jù)滑坡的物質組成，形成原因及滑動形式等，對其進行如下分析。

按其組成物質分，該滑坡體巖性為坡積土及殘積土，屬堆積層土質滑坡；按其滑動體厚度分，滑坡平均厚度7.0m，屬中層滑坡；按其滑動的力學性質分析，該滑坡是坡腳人工修建道路和房屋，開挖促使下部先滑動（西側已滑動部分由于坡腳建房時開挖，誘發(fā)山體斜坡變形而滑落），使上部土體失去平衡而變形滑動，坡面張性裂隙較發(fā)育，形成二條明顯的拉張裂縫，就其特征可能看出，屬牽引式滑坡；按它的形成原因分析，滑坡是由于坡腳開挖山體引起的山體斜坡變形、滑動，故屬工程滑坡。因此，該滑坡的滑坡類型綜合起來屬土質、淺層、牽引式工程滑坡。

2.2.3 滑坡成因分析

該校內地質災害隱患，在降雨等因素影響下可能發(fā)生失穩(wěn)破壞。導致土體失穩(wěn)的主要因素有以下幾方面：

地形地貌。地質災害位于剝蝕丘陵地貌區(qū)，山體高程差約40m，自然坡度較陡，約30°～35°。前緣邊坡高差最大達24m，坡度約60°，形成高陡臨空面，具備了土體變形失穩(wěn)的地形條件。

物質組成。山坡表層第四系更新統(tǒng)坡殘積粘性土。在強降雨或臺風暴雨等誘發(fā)因素作用下，土體的穩(wěn)定性將繼續(xù)降低，易發(fā)生填土的下滑或填土和殘坡積土的整體下滑。

大氣降雨。大氣降雨是影響邊坡穩(wěn)定、誘發(fā)滑坡的主要因素。2010年6月14～18日，累計降雨量達620mm，其中18日日降雨量為233mm，大氣降雨形成的坡面流沖刷地表，雨水滲入到土體中導致地下水位抬升，增加了土體的容重，滑動帶土質浸水軟化，形成的地下滲流產生向坡外的滲透壓力，降低了土體的抗剪強度，加劇了下滑力。動靜水壓力的作用降低了邊坡的穩(wěn)定性，易引發(fā)坡體失穩(wěn)。

匯水面積。山坡匯水面積大，促使大量的降雨入滲，以及形成強大的坡面流作用。

2.3 滑坡定性穩(wěn)定性分析

2.3.1 地質災害穩(wěn)定性定性分析

受2005年、2010年雨季的強降雨的影響，校內多出發(fā)生滑坡。在強降雨等誘發(fā)因素的作用下，可能發(fā)生大面積下滑，發(fā)展為更大規(guī)模的滑坡、滑坡。

2.3.2 地質災害穩(wěn)定性定量分析

計算工況的選取。該地質災害防治工程級別為I級，安全系數(shù)取1.30，并按以下二種工況進行計算：

I工況為自重，天然狀態(tài)；

II工況為自重＋持續(xù)暴雨。

計算參數(shù)的確定。本次計算采用的巖土體物理力學性質指標均采用經(jīng)驗數(shù)據(jù)類比和反演相結合的方法確定，具體見表1。

表1 巖土體物理力學性質指標

計算公式。根據(jù)滑坡的工程地質情況，采用瑞典條分法（圓弧型滑動面）計算邊坡的穩(wěn)定性系數(shù)，計算公式如下［2］：

式中：

Kf為邊坡穩(wěn)定性系數(shù)；

Wi為第i計算條塊滑體的重量（kN/m）；

αi為第i計算條塊滑體在滑動面上的傾角（°）；

Li為第i計算條塊滑動面長度（m）；

Ci為第i計算條塊滑動面上巖土體的粘結強度標準值（kPa）；

φi為第i計算條塊滑動面上巖土體的內摩擦角標準值（°）；

計算結果。選取2個典型剖面1－1′、2－2′按瑞典條分法進行穩(wěn)定性計算，其計算結果見表2。

表2 穩(wěn)定性計算結果一覽表

穩(wěn)定性評價。根據(jù)計算結果，邊坡在天然條件下（自重）處于穩(wěn)定狀態(tài)，但安全儲備不高；在強降雨（自重＋持續(xù)暴雨）條件下處于不穩(wěn)定狀態(tài)，易發(fā)生滑坡、滑坡。因此必須及時對該地質災害采取治理措施。

3 地質災害點治理

3.1 群測群防

定期對全縣進行中短期預報，普及防災知識。定期巡視災害點地表及建筑物裂縫等的變化，對新出現(xiàn)的裂縫等變化應及時標繪在地形圖上，并埋設標志物進行簡易觀測。配合當?shù)卣M織疏散危險區(qū)的人員、物資。負責看守和養(yǎng)護監(jiān)測預警設備及等財產。

3.2 搬遷避讓

結合本次調查結果綜合分析，將泰寧縣受地質災害威脅的農戶、村寨搬遷至具有生產生活條件和環(huán)境安全的地帶，徹底擺脫地質災害威脅，采取就近集中搬遷安置和分散自主搬遷安置兩種方式進行。

3.3 工程治理

對于規(guī)模較大、危險性大、威脅城鎮(zhèn)或居民集中區(qū)、社會影響較大、不宜實施搬遷安置的地質災害隱患點，通過經(jīng)濟、技術對比，論證可行，可集中有限資金進行工程治理。工程治理前需進行必要的勘查，查明災害體的類型、分布規(guī)模、成因機制、發(fā)展趨勢和危害程度，并作出穩(wěn)定性評價，提出經(jīng)濟合理和技術可行的工程治理方案或應急防治措施。

3.3.1 修建截、排水

可在滑坡邊界外圍設置地表水截水溝，防止區(qū)外地表進入滑坡體內?；旅娣e較大或坡面地表徑流排泄不暢可考慮在滑坡體內設置排水溝。如果滑坡體內地下水較豐富，并可能對滑坡穩(wěn)定性造成較大影響，可鉆井或人工挖井抽取地下水，也可在地形轉折部位挖坑排泄地下水。

3.3.2 支擋工程

泰寧縣境內的滑坡多屬松散體滑坡，厚度不大，滑床多為基巖，可采用抗滑擋墻、抗滑樁、錨索及其組合進行支擋。支擋工程的布置應在勘察及可行性論證的基礎上確定，避免盲目性。利用鋼制抱箍作為懸空支撐點的蓋梁施工方法，施工簡便，安全可靠，周轉材料使用少，現(xiàn)場易于清理，便于現(xiàn)場管理的特點［3］。

3.3.3 坡面減載，坡腳反壓

根據(jù)滑坡動力特性分析，對于中、后部為主滑段，前部為阻滑段的滑坡，條件允許時可考慮拆除滑坡體中、后部房屋等構筑物以及部分凸出的松散堆積體，減小滑動推力，在滑坡前緣加載，增加抗滑阻力。

另外，應盡量對滑坡體上的拉張裂縫填塞、掩埋，減少降雨及地表徑流沿裂縫入滲。

對部分實施群測群防或暫未實施搬遷避讓的地質災害隱患點，均可采取簡易的截排水措施、裂縫填塞等措施，減小變形破壞。

3.4 生物防治

采取喬、灌、草等植物科學搭配。選擇根系發(fā)達、固土能力強、生長旺盛、樹冠濃密、落葉豐富，并具有較強的適應性、抗逆性和一定的經(jīng)濟價值的樹種進行栽植。地質災害治理工作，可以穩(wěn)定邊坡、防治災害，做到安全防護與災害相結合，與邊坡護理工程、生態(tài)修復相結合，美化環(huán)境，環(huán)境意義突出［4］。

根據(jù)報告得出導致泰寧縣某中學滑坡，導致土體失穩(wěn)是由于剝蝕丘陵地貌區(qū)山體高程差大等地質原因，驟雨只是起因。

根據(jù)計算結果，邊坡在天然條件下（自重）處于穩(wěn)定狀態(tài)，但安全儲備不高；在強降雨（自重＋持續(xù)暴雨）條件下處于不穩(wěn)定狀態(tài)，易發(fā)生滑坡、滑坡。

［1］ 李端有，陳衛(wèi)兵.滑坡動力系統(tǒng)的混沌效應分析［J］，長江科學院院報，2005，22（6）：10.

［2］ 張磊，宋磊.對瑞典條分法的一種改進［J］，土工基礎，2008，22（2）：48.

［3］ 肖燕，淺議支擋工程在公路工程中的應用［J］，青?？萍迹?010，（2）：101－104.

［4］ 張永偉，劉文峰.青島市嶗山區(qū)典型地質災害危險性分析及治理施工方案［J］，山東國土資源，2010，24（2）：20.

Comments on the Stability of Typical Steep Hill in a Middle School of Taining County and its Managing Program

ZHANG Yang－yu1，2，ANG Zheng－jiao1
（1.School of Earth an d Environ ment，Anhui University of Science an d Technology，Huainan Anhui232001；2.The196Coalfield Brigade of Fujian Province，Shaxian Fujian365500）

Jinhu Tourism Vocational and Technical Secondary School locates in Tai ning County，F(xiàn)ujian Province.On days of June 18 and July 7，2010，because of the heavy storms，the school occurred landslide and collapses for several times.According to detailed investigation reports about geological disasters in Fujian province，this paper analyses the typical slope stability both in qualitative and quantitative.And results show that reasons leading to instability are the large mountain elevation difference in erosion hills areas，natural slope steep，and the formation of high and steep airport face.All the geological factors caused the landslides.

landslide；Sweden strip method；comprehensive treatment；Taining county

P694

B

1671－4733（2012）01－0084－05

10.3969/j.issn.1671－4733.2012.01.024

2012－01－05

張仰玉（1962－），男，福建寧德人，高級工程師，研究生，研究方向為含煤地層沉積環(huán)境及層序地層、推覆構造、巖土工程，電話：13950935773。