對虎頭山特大型地質災害穩(wěn)定性分析與評價

張檢紅

【摘 要】本文就虎頭山特大型地質災害治理區(qū)的邊坡，按巖土體性質可分為：強風化巖質邊坡和類土質邊坡，其余邊坡為類土質邊坡，不同性質的邊坡失穩(wěn)的機制不同，依據(jù)邊坡性質不同，分兩個亞區(qū)進行分析。

【關鍵詞】巖質邊坡；已支擋邊坡；地質災害；穩(wěn)定性；分析

1、地質災害點巖土體分區(qū)及定性評價

1.1巖質邊坡

巖質邊坡的穩(wěn)定性主要取決于主要結構面及結構面之間結構面和臨空面之間的組合關系，從而確定可能變形失穩(wěn)的邊坡體的形態(tài)、規(guī)模及空間分布，同時判定不穩(wěn)定塊體可能移動的方向和破壞方式。

① BP17

該邊坡出露強～中風化砂巖，地層產狀146°∠16°，該段邊坡巖石節(jié)理裂隙較發(fā)育，密度較大，一般3～4條/m，大多數(shù)裂隙延伸較長，裂隙面平直光滑，張開度約2～5mm，無充填，主要產出兩組節(jié)理，分別為①178°∠88°、②316°∠61°，坡面產狀170°∠45°，邊坡現(xiàn)狀僅有少量的巖塊滾落。

可能破壞模式及穩(wěn)定性分析

該邊坡巖層的傾向與坡面呈小角度相交，為順向坡，且?guī)r層傾角小于邊坡傾角，節(jié)理①雖與邊坡呈小角度相交，但由于傾角下切至坡腳，對邊坡穩(wěn)定性影響較小，故邊坡變形破壞的主控結構面為層面，主要破壞模式為順層滑移。節(jié)理②提供側向邊界，但由于層面傾向平緩，結構面無充填物，為硬性結構面，結構面強度及摩擦力大，邊坡巖石塊體沿層面滑移動力條件較差，故邊坡順層滑移可能較小，主要災害為結構面切割巖塊體的順坡面滾落。

②BP19

該邊坡出露強～中風化砂巖，地層產狀148°∠11°，該段邊坡巖石節(jié)理裂隙較發(fā)育，密度較大，一般3～4條/m，大多數(shù)裂隙延伸較長，裂隙面平直光滑，張開度約1～3mm，無充填，主要產出三組節(jié)理，分別為①145°∠58°、②242°∠53°、③25°∠84°，坡面產狀195°∠70°。

可能破壞模式及穩(wěn)定性分析

該邊坡邊坡巖層的傾向與坡面呈中等角度相交，為斜向坡，邊坡巖石塊體不具備沿結構面及其組合面產生大規(guī)?；破茐牡目臻g條件，且由于層面傾向平緩，動力條件較差，但結構面切割巖體成楔形小塊石，在外營力作用下，切割體易產生順坡面滾落災害。

1.2類土質邊坡

治理區(qū)邊坡大部分為坡殘積土與強風化巖組成的土石質混合邊坡，由于強風化巖節(jié)理裂隙極其發(fā)育，風化強烈，邊坡巖體支解為散體狀（類土質），局部夾雜有少量中風化塊石，巖體完整性極差，結構松散，為不均一的散體、塑性或彈塑性體，強度也很低，其邊坡失穩(wěn)類似于土質邊坡。

邊坡穩(wěn)定性主要受內部因素和外部因素影響，其中，內部因素包括組成邊坡的巖土體類型及性質、邊坡地質構造、邊坡形態(tài)、地下水等；外部因素包括振動、氣候條件、風化作用、人類工程活動等。本治理區(qū)類土質邊坡的主要內部影響因素為巖土體類型及性質，表現(xiàn)在坡殘積土體結構較為松散，局部存在架空結構，且存在干時堅硬開裂，遇水后膨脹分解呈塑狀的性質，強風化巖由于均一性較差，空隙較大，粘結強度較低，外部因素主要為人類工程活動及風化作用，治理區(qū)邊坡均遭受不同程度人類工程活動的擾動，人工開挖坡腳，使邊坡巖土體應力釋放，坡腳產生應力集中。

本區(qū)類土質邊坡按邊坡形態(tài)可分為滑坡、崩塌、已支擋邊坡和未支擋邊坡，由于已支擋邊坡僅采用小截面重力式擋土墻支擋，擋墻能承擔的土壓力（下滑力）有限，故在分析時僅從擋墻變形跡象來考慮。

（1）HP2

平面上呈圈椅狀，剖面呈階梯性?；虑熬墝捈s50m，滑坡體長約55m，滑動主軸線157°，面積約2160m2，滑體體積6480m3，規(guī)模屬小型?；潞蟛堪l(fā)育有數(shù)道寬約5～10m拉張裂隙，滑坡前緣剪出口處分布幾個鼓丘，往上在滑坡中部附近為一二級滑坡的交界處，形成一小片范圍相間的小洼地和鼓丘以及連續(xù)不規(guī)則的小陡坎，小陡坎落差約0.5m，小陡坎往上為第二級滑坡，地形坡度較陡，為25～35°，接近坡頂位置發(fā)育有一連續(xù)呈弧形的小臺階，錯落高差約0.3～0.5m，為第二級滑坡的后緣。

該滑坡為牽引式二級老滑坡，滑體為坡積土和殘積土，滑動面孕育于殘積土內，其主要滑坡機制為雨季雨水沿坡面垂直下滲，由于坡殘積土為相對隔水層，滲入土體的地下水受阻，地下水轉為水平向移動，一方面在靜（動）水作用下孔隙率擴張，另一方面使巖土體強度降低，進而形成了順沿相對隔水層的整體滑動。目前該滑坡處于暫時穩(wěn)定態(tài)，在外部因素的誘發(fā)下仍可能發(fā)生再次滑動。

（2）已支擋邊坡

已支擋邊坡支護結構體一般高為3～8m毛石（混凝土）擋墻，擋墻截面尺寸較小，一般墻頂寬0.5m，面坡角為70°，據(jù)現(xiàn)場調查，局部擋墻發(fā)生變形，具體表現(xiàn)為： ZP5墻面起鼓； BP16墻面突出、滲水；BP18突出開裂；ZP11墻面潮濕、頂部擋墻外傾。擋墻頂部一般為人工開挖邊坡，邊坡大部分裸露，局部發(fā)生掉塊及土體撒落。

該種支擋結構為護腳擋墻，其主要功能為防止坡腳巖土體進一步風化及美化功能，作為支擋功

能部分作用有限，由于坡腳擋墻興建，邊坡坡腳陡峭，應力集中，邊坡整體形態(tài)對邊坡穩(wěn)定性較為不利，特別是對于高大擋墻而言；另外邊坡的穩(wěn)定性主要取決于邊坡巖土體結構性質及坡殘積土和全（強）風化巖在坡體中的分配比例。已發(fā)生變形擋墻較好地印證上述影響因素。

對于不穩(wěn)定邊坡主要破壞型式為沿各巖性變化界面（坡積～殘積界面；殘積～全風化界面；全風化～強風化界面），另外由于巖體已風化成類土質，邊坡巖性差異趨小，邊坡亦可能發(fā)生整體性的圓弧滑動；對于較穩(wěn)定性邊坡主要的災害為裸露坡體發(fā)生的局部掉塊及土體撒落。

依據(jù)擋墻變形跡象、邊坡整體形態(tài)、巖土體結構性質及坡殘積土和全（強）風化巖在坡體中的分配比例進行邊坡穩(wěn)定性定性評價，評價如下：

不穩(wěn)定邊坡： ZP7、ZP8、BP16-2、ZP10、BP18、ZP11。

較穩(wěn)定邊坡： ZP5、BP11、BP12、BP13、ZP9。

（3）未支擋邊坡

由于邊坡坡面裸露，水土沖刷較為嚴重，局部土體發(fā)生崩塌。對于高陡邊坡，邊坡土壓力（滑坡推力）較大，當土壓力大于巖土體的抗剪強度時，邊坡巖土體會沿著貫通的滑動面發(fā)生整體滑動，特別是雨季雨水下滲，使巖土體飽和，進一步降低巖土體的力學強度，更易誘發(fā)邊坡失穩(wěn)。因此邊坡的穩(wěn)定性決定于巖土體的結構性質，對于較矮人工切坡，由于土壓力較小，邊坡土體強度不至于受剪破壞，產生整體失穩(wěn)的可能性較小，其主要災害邊坡表層土體的干濕交替的環(huán)境發(fā)生崩解，局部發(fā)生土體溜塌。

（二） 穩(wěn)定性計算

1、計算方法

計算模式根據(jù)邊坡可能的失穩(wěn)的模式進行確定，計算公式參見相關規(guī)范，HP2采用傳遞系數(shù)法；巖質邊坡采用直線滑動法，類土質邊坡既可能發(fā)生類似土質邊坡的圓弧滑動，亦可能發(fā)生沿各巖性變化交界面的折線滑動，其穩(wěn)定性計算采用圓弧滑動法并與傳遞系數(shù)法相對照，取其小值。

2、計算參數(shù)

根據(jù)本治理工程勘查分區(qū)、室內土工試驗數(shù)據(jù)，結合地方同類工程經驗，提取各區(qū)段巖土體的物理力學參數(shù)，治理工程必須經受不利工況的考驗，故本次設計巖土體力學參數(shù)取值方法為：滑坡段滑體土取反復剪峰值強度，滑帶土取反復剪殘余強度，邊坡段取飽和快剪值，以此原則，各區(qū)段巖土體物理力學參數(shù)如下：

（三）地質災害主要影響因素和形成機制

造成邊坡失穩(wěn)的影響因素有很多，地質構造與區(qū)域地質條件、巖土體結構面特征（產狀與延伸狀況）、構造帶、組成邊坡的巖土體強度、巖土體結構特征、巖體風化破碎程度、邊坡高度和坡度等是決定邊坡穩(wěn)定狀況的基本因素，而水的作用和人類工程活動是發(fā)生邊坡失穩(wěn)的誘發(fā)因素。

據(jù)地質災害勘查結果分析，對邊坡滑動破壞的主要原因歸納如下：

（1）地形地貌：本區(qū)地處丘陵斜坡，相對高差大，山坡陡峻，植被弱發(fā)育；

（2）巖土結構：邊坡淺部坡殘積粉質粘土力學性質較差，粘性較差，遇水易軟化；坡殘積層和全風化巖層厚度較大，邊坡巖體風化強烈，風化巖土結構疏松，遇水易軟化崩解，在坡殘積層、全風化層或全-強風化巖層的接觸部位易形成滑動（帶），順斜坡易發(fā)生下滑失穩(wěn)；

（3）降水：區(qū)內降水充沛，降雨期間地表水大量入滲，既增加表層坡體的重度又降低土體的力學性質，削弱抗滑能力；人工邊坡出露的巖體節(jié)理裂隙發(fā)育，地表水下滲既加速風化進程，又對順軟弱面滑動起潤滑劑作用，對邊坡穩(wěn)定性影響突出；

（4）人類工程活動的影響：修建房屋時開挖坡腳，造成坡腳出現(xiàn)臨空面且沒有足夠有效的支護，局部形成人工陡坡，坡腳卸荷減載，人為加速邊坡失穩(wěn)的發(fā)生發(fā)展。

綜上所述，認為該邊坡失穩(wěn)的形成機制如下：本邊坡群自然坡度較陡，淺部土體力學性質較差，邊坡總體穩(wěn)定程度不高；坡腳興建房屋，普通遭受人工開挖，挖方進一步降低了邊坡的穩(wěn)定性；在降雨大量下滲作用下，山坡土體濕化，重度增大，抗剪強度顯著降低，從而使滑坡體滑動失穩(wěn)。本邊坡的地形地貌、巖性、構造和坡腳無有效的支護結構是滑坡產生的內在主導因素，強降雨作用是滑坡形成的外在激發(fā)因素。

參考文獻：

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