岳西山區(qū)片麻巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性淺析

吳興付，程宏超，康　佳

（安徽省地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站，安徽合肥230001）

岳西山區(qū)片麻巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性淺析

吳興付*，程宏超，康佳

（安徽省地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站，安徽合肥230001）

通過(guò)對(duì)岳西山區(qū)片麻巖巖性特征、邊坡結(jié)構(gòu)類型、結(jié)構(gòu)組合體特征的論述，從坡高、坡度、孕災(zāi)類型等對(duì)單層結(jié)構(gòu)和多層結(jié)構(gòu)的邊坡穩(wěn)定性進(jìn)行了分析、探討，歸納出天然狀態(tài)下岳西山區(qū)片麻巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性差別參考坡度值，以期對(duì)今后地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查、評(píng)價(jià)、監(jiān)測(cè)工作提供參考依據(jù)。

穩(wěn)定性；邊坡；片麻巖；岳西山區(qū)

岳西縣是革命老區(qū)，地處安徽省西部的大別山腹地，地質(zhì)環(huán)境條件脆弱，崩塌、滑坡發(fā)育，是安徽省地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生頻率最高的地區(qū)之一［1—3］；國(guó)土面積2398km2，全縣人口41萬(wàn)人，人口密度約166人/km2，人口自然增長(zhǎng)率5.53‰［4］。

1　自然地理

岳西縣境內(nèi)多山地、丘陵，西北地勢(shì)居高，海拔1000m以上的山峰有69座，最高峰為天鵝尖，海拔1755m，最低處位于菖蒲鎮(zhèn)的袁家渡，海拔90m。丘陵占全縣面積的12.0%，海拔標(biāo)高135～494m，切割深度不大于200m；為構(gòu)造侵蝕剝蝕成因類型。山地占全縣面積的86.3%，海拔標(biāo)高500～1250m，切割深度200～800m；為構(gòu)造侵蝕成因類型［1—4］。

岳西縣屬北亞熱帶季風(fēng)濕潤(rùn)氣候區(qū)。多年平均降水量1520.5mm；降水主要集中在每年的3～9月份，占全年降水的81%；6、7月份是暴雨的發(fā)育期，占全年降水的33%～40%［1—5］。

2　片麻巖巖性特征

縣域地層隸屬華南地層大區(qū)南秦嶺—大別山地層區(qū)桐柏—大別山地層分區(qū)，廣泛出露一套大別造山帶核部的深變質(zhì)巖地層，包括上太古界的大別山巖群、下元古界的蒲河雜巖和宿松巖群、上元古界震旦系的佛子嶺巖群［6］。

晉寧—加里東期變形變質(zhì)巖占縣域面積的一半以上，主要分布于中部的廣大地區(qū)及西中部、東北部、西北部和菖蒲等地。這類片麻狀巖石大多為古老侵入體，后經(jīng)變形變質(zhì)作用形成假層狀地質(zhì)體。各類片麻體均經(jīng)受了深層剪切流變和角閃巖相變質(zhì)，具明顯強(qiáng)、弱變形分帶特征。強(qiáng)變形帶中，巖石具強(qiáng)片麻狀、條狀、條帶狀構(gòu)造，細(xì)粒鱗片粒狀變晶結(jié)構(gòu)，糜棱結(jié)構(gòu)［7］。

岳西山區(qū)的花崗、二長(zhǎng)質(zhì)片麻巖，強(qiáng)—中風(fēng)化巖石干燥抗壓強(qiáng)度3.9～7.2MPa，飽和抗壓強(qiáng)度1.4～2.4MPa，軟化系數(shù)為0.35～0.38，彈性模量（0.34～0.38）×104MPa，泊松比0.37～0.38，凝聚力0.044～0.051MPa，內(nèi)摩擦角47.6°～50.3°；全風(fēng)化巖層壓縮系數(shù)0.22～0.74MPa-1，壓縮模量2.42～8.49MPa，凝聚力6.4～40.3kPa，內(nèi)摩擦角14.7°～27.7°。全風(fēng)化巖石，按風(fēng)化程度差異有：粉質(zhì)粘土、粉土、中砂、粗砂及圓（角）礫，其中粉質(zhì)粘土粒徑多在0.075～0.005mm之間，c值介于8～58kPa之間，φ值介于13.3°～33.5°之間，飽和c值介于9～11kPa，飽和φ值介于14.5°～17.3°之間，液限介于34.8%～35.7%。巖體風(fēng)化層厚3～10m［8］。

3　邊坡體結(jié)構(gòu)分類

岳西縣境內(nèi)邊坡失穩(wěn)發(fā)生的滑坡、崩塌坡高均分布在200m（相對(duì)標(biāo)高）以內(nèi)。綜合分析地形起伏程度和人類工程活動(dòng)強(qiáng)烈綜合因素，與人類工程經(jīng)濟(jì)活動(dòng)相關(guān)的邊坡高度，可進(jìn)一步分為：＜5m、5～10m、10～15m、15～20m四個(gè)區(qū)間。

斜坡的坡度越大，臨空的危勢(shì)和局部應(yīng)力較集中，斜坡容易產(chǎn)生變形破壞。根據(jù)斜坡坡度，可把斜坡分為陡崖（坡度≥60°）、陡坡（60°～25°）、緩坡（25°～10°）和平臺(tái)（坡度≤10°）4種坡型［9］。

依據(jù)岳西縣邊坡組合結(jié)構(gòu)的表現(xiàn)形式，可將其分為2大類：?jiǎn)我唤Y(jié)構(gòu)邊坡和多層結(jié)構(gòu)邊坡。

單一結(jié)構(gòu)邊坡大致有：①中—微風(fēng)化邊坡；②全風(fēng)化邊坡；③強(qiáng)風(fēng)化邊坡；④殘坡積邊坡。

多層結(jié)構(gòu)邊坡大致可分為：①殘坡積與中（弱）風(fēng)化形成的二元結(jié)構(gòu)邊坡；②殘坡積與全強(qiáng)風(fēng)化形成的二元結(jié)構(gòu)邊坡；③全（殘坡積）、強(qiáng)、中風(fēng)化形成的多元結(jié)構(gòu)邊坡。

風(fēng)化程度差異構(gòu)成軟弱結(jié)構(gòu)面的二元結(jié)構(gòu)體是主要的人工切坡，其次為節(jié)理裂隙發(fā)育構(gòu)成軟弱結(jié)構(gòu)面的單一結(jié)構(gòu)體，地層界面（土/巖）構(gòu)成的二元結(jié)構(gòu)體軟弱結(jié)構(gòu)面的人工切坡體較少。

4　邊坡穩(wěn)定性分析

4.1邊坡穩(wěn)定性判別的主要要素

根據(jù)岳西山區(qū)典型邊坡失穩(wěn)統(tǒng)計(jì)歸納（見(jiàn)表1）［4］，綜合對(duì)坡體穩(wěn)定性影響的各個(gè)要素，分析、評(píng)價(jià)孕育崩塌、滑坡地質(zhì)災(zāi)害的邊坡載體特征，其穩(wěn)定性分析、評(píng)價(jià)應(yīng)主要依據(jù)坡體巖性、坡體結(jié)構(gòu)類型、風(fēng)化程度、坡高、坡度等［10］。

表1　典型點(diǎn)野外調(diào)查特征表

從坡高來(lái)看，岳西山區(qū)所研究邊坡主要集中在20m以下，依據(jù)人類工程技術(shù)水平大致可分為：小于5m、5～10m、10～15m、15～20m四個(gè)區(qū)間。

從坡度來(lái)看，崩塌、滑坡發(fā)生的坡度30°～80°不等，崩塌發(fā)生的主要坡度區(qū)間為45°～80°；滑坡發(fā)生的主要坡度區(qū)間為40°～65°。

風(fēng)化程度多由于節(jié)理裂隙的發(fā)育程度而差異明顯，全風(fēng)化—中風(fēng)化不等。

4.2邊坡穩(wěn)定性判別分析［11—12］

4.2.1單層結(jié)構(gòu)

4.2.1.1全風(fēng)化邊坡

全風(fēng)化邊坡是易發(fā)生災(zāi)害的類型。風(fēng)化作用減少了巖石中長(zhǎng)石等原生礦物，增加了粘土礦物等新生礦物，增大了易于變形的可能性，同時(shí)由于風(fēng)化作用，使巖石各顆粒間的聯(lián)結(jié)力遭到破壞，導(dǎo)致巖石結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，使巖石的完整性遭到破壞，強(qiáng)度大幅度降低，影響整個(gè)邊坡的穩(wěn)定性，導(dǎo)致邊坡在相對(duì)較小的邊坡坡率下失穩(wěn)。全風(fēng)化邊坡形成的災(zāi)害主要以滑坡為主。全風(fēng)化片麻巖快剪c值分布在8～58kPa之間，φ值分布在13.3°～33.5°之間，飽和快剪c值分布在5～11kPa之間，φ值分布在13.7°～29.8°之間。

4.2.1.2殘坡積邊坡

坡積物組成物質(zhì)顆?；祀s，土質(zhì)不均勻，厚度變化大，尤其新近堆積的坡積物，土質(zhì)疏松，壓縮性高。此類邊坡在岳西也比較常見(jiàn)。殘坡積邊坡的c值介于14～60kPa之間，φ值介于14°～29.9°之間，較全風(fēng)化邊坡稍大，故其臨界坡度也略大于全風(fēng)化邊坡。

4.2.1.3強(qiáng)風(fēng)化邊坡

強(qiáng)風(fēng)化邊坡是岳西比較常見(jiàn)的邊坡類型，占研究總數(shù)的60%以上。節(jié)理裂隙的發(fā)育程度成為控制邊坡穩(wěn)定的重要因素。節(jié)理裂隙中有泥質(zhì)夾層，是原巖風(fēng)化之前部分張開(kāi)的節(jié)理裂隙中有泥質(zhì)或其他充填物，這些充填物與原巖相比，物理力學(xué)性質(zhì)弱，形成對(duì)周圍巖體相對(duì)薄弱的夾層，當(dāng)邊坡在重力作用下產(chǎn)生滑動(dòng)趨勢(shì)時(shí)，軟弱夾層就起到軟弱結(jié)構(gòu)面的作用，造成邊坡失穩(wěn)。

泥質(zhì)夾層粒徑在0.075～0.005mm之間占60.1%，粘粒含量較高；強(qiáng)風(fēng)化層的粒徑主要分布在10～2mm，占63.1%，泥質(zhì)夾層顆粒較細(xì)，在降雨的條件下易于形成相對(duì)隔水層，使上部巖體自重增加；泥質(zhì)夾層的粘聚力和內(nèi)摩擦角均大于強(qiáng)風(fēng)化層。遇水情況下，強(qiáng)度會(huì)迅速降低，軟化，形成軟弱結(jié)構(gòu)面，促使災(zāi)害發(fā)生。

4.2.1.4中—微風(fēng)化邊坡

多是人工開(kāi)挖形成的高陡切坡，巖體產(chǎn)生卸荷松動(dòng)，形成卸荷裂隙，加之振動(dòng)使裂隙等結(jié)構(gòu)面進(jìn)一步發(fā)展，巖體更加破碎。邊坡是否穩(wěn)定取決于裂隙的發(fā)育程度及巖體破碎程度。

4.2.2多層結(jié)構(gòu)

4.2.2.1殘坡積與中—微風(fēng)化邊坡

殘坡積層與中—微風(fēng)化巖體物理力學(xué)性質(zhì)差異大，邊坡滑動(dòng)主要是上部殘坡積層沿殘坡積與基巖接觸面滑動(dòng)，此接觸面即軟弱結(jié)構(gòu)面，如果接觸面的傾向與坡向一致，上部殘積層在飽和狀態(tài)下就易于沿接觸面滑動(dòng)，造成邊坡失穩(wěn)，如果接觸面傾向與坡向相反則是比較穩(wěn)定的。

4.2.2.2殘坡積與全強(qiáng)風(fēng)化邊坡

殘坡積層物理力學(xué)參數(shù)與全風(fēng)化層略有差異，但與強(qiáng)風(fēng)化層相差較大，強(qiáng)風(fēng)化層類似砂狀，透水性好。殘坡積層和全風(fēng)化層厚度一般不大（0.5～2m），植被覆蓋較好，植物根系對(duì)巖土體起到錨固作用，上覆巖土層相對(duì)較穩(wěn)定，最先破壞的是下面的強(qiáng)風(fēng)化層，強(qiáng)風(fēng)化層在裂隙面等結(jié)構(gòu)面的控制下最先剝落、掏空，形成臨空面，隨著臨空面的的擴(kuò)大，上覆巖土層在失去支撐的條件下易于墜落、甚至滑動(dòng)，產(chǎn)生退坡。另一方面上部殘坡積層和全風(fēng)化層在雨水作用下自重增加，對(duì)下部強(qiáng)風(fēng)化層產(chǎn)生的豎向荷載增大，也加劇了強(qiáng)風(fēng)化層的破壞。

強(qiáng)風(fēng)化層物理力學(xué)性質(zhì)較差，邊坡的破壞也取決于強(qiáng)風(fēng)化層的穩(wěn)定程度。此類邊坡軟弱結(jié)構(gòu)面介于全風(fēng)化和強(qiáng)風(fēng)化之間，如果強(qiáng)風(fēng)化層節(jié)理裂隙發(fā)育或者存在泥質(zhì)夾層，這些結(jié)構(gòu)面也可以構(gòu)成軟弱結(jié)構(gòu)面，加速邊坡破壞。

4.2.2.3全強(qiáng)中風(fēng)化邊坡

全風(fēng)化層多為粉質(zhì)粘土，強(qiáng)風(fēng)化層多為細(xì)砂或砂礫。全風(fēng)化層厚度不大（0.5～2m），上部植物根系對(duì)其有一定的加固作用，相對(duì)較穩(wěn)定，下部中風(fēng)化層性質(zhì)也比較穩(wěn)定。中部的強(qiáng)風(fēng)化層似砂狀，物理力學(xué)性質(zhì)差，最先破壞，形成臨空面，隨著臨空面加劇，坡體逐漸產(chǎn)生剝落，直至破壞。

4.2.2.4全強(qiáng)風(fēng)化邊坡

分布較廣泛，全風(fēng)化層多為粉質(zhì)粘土，強(qiáng)風(fēng)化層多為細(xì)砂或砂礫。全風(fēng)化層厚度不大（0.5～2m），上部植物根系對(duì)其有一定的加固作用，相對(duì)較穩(wěn)定。下部的強(qiáng)風(fēng)化層最先破壞，形成臨空面，隨著臨空面加劇，坡體逐漸產(chǎn)生剝落，直至破壞。此類邊坡的軟弱結(jié)構(gòu)面介于全風(fēng)化層和強(qiáng)風(fēng)化層之間。

4.3岳西山區(qū)邊坡穩(wěn)定性判別參數(shù)總結(jié)

把上述的統(tǒng)計(jì)分析進(jìn)行歸納，天然狀態(tài)下，岳西山區(qū)典型性崩塌、滑坡孕育邊坡的穩(wěn)定性判別參考值見(jiàn)表2。在表2的基礎(chǔ)上，結(jié)合試驗(yàn)取得各種巖性的軟化系數(shù)、飽和前后的c值和φ值比值，可以推測(cè)飽和狀態(tài)下邊坡的穩(wěn)定性判別參考值；其中，變質(zhì)巖新鮮基巖取值0.74，中—微風(fēng)化層取值0.63，強(qiáng)風(fēng)化層取值0.49，全風(fēng)化層取值0.36。

表2　天然狀態(tài)下邊坡失穩(wěn)坡度判別參考值表

5　結(jié)論

（1）按風(fēng)化程度劃分，將斜坡分為中（弱）風(fēng)化邊坡、強(qiáng)風(fēng)化邊坡、全風(fēng)化邊坡；按斜坡結(jié)構(gòu)類型將斜坡分為了單層結(jié)構(gòu)和多層結(jié)構(gòu)斜坡，單層結(jié)構(gòu)包括中（弱）風(fēng)化邊坡、強(qiáng)風(fēng)化邊坡、全風(fēng)化邊坡和殘坡積邊坡；多層結(jié)構(gòu)包括殘坡積+中（弱）風(fēng)化邊坡、殘坡積+全強(qiáng)風(fēng)化邊坡、全強(qiáng)中風(fēng)化邊坡。

（2）全風(fēng)化邊坡失穩(wěn)的主要原因是：巖石各顆粒間的聯(lián)結(jié)力遭到破壞，導(dǎo)致巖石結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，使巖石的完整性遭到破壞，強(qiáng)度大幅度降低，影響整個(gè)邊坡的穩(wěn)定性，導(dǎo)致邊坡在相對(duì)較小的邊坡坡率下失穩(wěn)；強(qiáng)風(fēng)化邊坡失穩(wěn)主要原因是受節(jié)理裂隙等結(jié)構(gòu)面控制，一些節(jié)理裂隙填充有泥質(zhì)夾層，更加劇了邊坡的失穩(wěn)；中—弱風(fēng)化邊坡失穩(wěn)主要是巖塊掉落，主要受節(jié)理裂隙發(fā)育程度控制。

（3）初步對(duì)岳西山區(qū)崩塌、滑坡地質(zhì)災(zāi)害孕災(zāi)機(jī)理進(jìn)行了分析、歸納，得出了天然狀態(tài)下的孕災(zāi)邊坡坡度判別參考值，為今后岳西山區(qū)及類似地區(qū)開(kāi)展崩塌、滑坡地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查和研究工作提供了參照依據(jù)。

［1］丁海亮，魏路，祝愿，等.1/5萬(wàn)岳西縣地質(zhì)災(zāi)害詳細(xì)調(diào)查報(bào)告［R］.安徽省地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站，2013.

［2］岳西縣國(guó)土資源局.岳西縣地質(zhì)災(zāi)害防治規(guī)劃［R］.2007.

［3］安徽省國(guó)土資源廳.安徽省地質(zhì)環(huán)境公報(bào)（2013年度）［R］.2014：3-6.

［4］吳興付，程宏超，康佳，等.岳西山區(qū)崩塌、滑坡地質(zhì)災(zāi)害孕災(zāi)機(jī)理調(diào)查與評(píng)價(jià)［R］.安徽省地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站，2014.

［5］安徽省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查局326地質(zhì)隊(duì).岳西縣2014年汛前地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查報(bào)告［R］.2014：4-6.

［6］安徽省地質(zhì)礦產(chǎn)局.安徽省區(qū)域地質(zhì)志［M］.地質(zhì)出版社，1987：5-8.

［7］李玉發(fā)，姜立富.全國(guó)地層多重劃分對(duì)比研究安徽省巖石地層［M］.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)出版社，1997：3-6.

［8］安慶地質(zhì)勘察公司.安徽省岳西縣地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查與區(qū)劃報(bào)告［R］.2005：20-23.

［9］國(guó)土資源部.縣市地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查與區(qū)劃基本要求實(shí)施細(xì)則（修訂稿）［R］.2006：28-30.

［10］王清，蔣惠忠，唐大雄.閩南三角地區(qū)花崗巖殘積土及其工程地質(zhì)特性的研究［J］.福建地質(zhì)，1990（2）.

［11］宋桂龍，裴大偉，孟強(qiáng)，等.邊坡分類體系及其與穩(wěn)定性關(guān)系探討［C］//全國(guó)公路生態(tài)綠化理論與技術(shù)研討會(huì)論文集，2009：79-86.

［12］姚元峰，馬鳳萍.風(fēng)化花崗巖邊坡穩(wěn)定性分析［J］.中小企業(yè)管理與科技，2012（1）：313-314.

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A

1004-5716（2016）08-0005-04

2015-08-08

2015-08-12

吳興付（1977-），男（漢族），安徽利辛人，高級(jí)工程師，現(xiàn)從事水文地質(zhì)、工程地質(zhì)、環(huán)境地質(zhì)勘查、評(píng)價(jià)、研究工作。