斜坡堆載誘發(fā)地質(zhì)災(zāi)害的形成機(jī)理研究

黃子帥

摘要：針對(duì)目前斜坡堆載誘發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害問題，文章以實(shí)際工程項(xiàng)目為例，分析了斜坡堆載所處的地質(zhì)條件與變形開裂現(xiàn)狀，并解讀了形成機(jī)理和影響因素，其目的是為相關(guān)建設(shè)者提供一些理論依據(jù)。結(jié)果表明，只有在明確斜坡堆載地質(zhì)災(zāi)害形成機(jī)理的情況下，才能最大限度的規(guī)避可能帶來的安全威脅。

關(guān)鍵詞：斜坡堆載;地質(zhì)災(zāi)害;房屋開裂;形成機(jī)理;影響因素

1.引言

經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的不斷提升，使得各行各業(yè)的生產(chǎn)建設(shè)均加快了步伐。而對(duì)周邊人民群眾的生產(chǎn)生活影響也跟上水漲船高，這就降低了行業(yè)發(fā)展建設(shè)的可持續(xù)性。為此，相關(guān)建設(shè)者應(yīng)以實(shí)際工程項(xiàng)目為例，通過分析斜坡堆載所帶來的地質(zhì)災(zāi)害影響，即在明確災(zāi)害問題形成機(jī)理的情況下，著手進(jìn)行科學(xué)合理性的控制。這樣一來，基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，就不會(huì)對(duì)所處的環(huán)境造成過多影響，繼而實(shí)踐現(xiàn)代化經(jīng)濟(jì)建設(shè)與生態(tài)環(huán)境的和諧統(tǒng)一道路。

2.工程概況

據(jù)盤州市新民鎮(zhèn)黑石頭村龍拉窩組村民反映，自2017年10月，該村民組部分村民房屋墻體和地面陸續(xù)出現(xiàn)開裂變形現(xiàn)象，且斜坡前緣地面出現(xiàn)鼓脹隆起地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)象。懷疑是開裂變形房屋北側(cè)的棄土場(chǎng)棄土堆填工程活動(dòng)所致，相關(guān)人員根據(jù)巖土工程地質(zhì)性質(zhì)，對(duì)調(diào)查區(qū)的工程地質(zhì)巖組進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)巖組可劃分為松散巖類工程地質(zhì)巖組、軟質(zhì)巖類工程地質(zhì)巖組兩大類。前者，第四系（ Q4el+dl）殘坡積層，結(jié)構(gòu)松散，孔隙度大，透水性強(qiáng)，所含粘土遇水易軟化，力學(xué)強(qiáng)度低，工程地質(zhì)性質(zhì)差。而軟質(zhì)巖類工程地質(zhì)巖組，其作為二疊系上統(tǒng)峨嵋山玄武巖組（P3β）的玄武巖及龍?zhí)督M（P31）的砂巖。具有巖體較破碎、巖體力學(xué)強(qiáng)度不高以及抗風(fēng)化能力弱等特點(diǎn)，這就導(dǎo)致其遇水易發(fā)生軟化，降低工程地質(zhì)性質(zhì)。為此，研究人員應(yīng)分析斜坡堆載所帶來的地質(zhì)變形與房屋開裂現(xiàn)象，以為后續(xù)的形成機(jī)理研究提供依據(jù)。

3.斜坡堆載的地質(zhì)變形及房屋開裂現(xiàn)狀

3.1斜坡堆載的地質(zhì)變形情況——坡度

由于開裂變形房屋北側(cè)棄土場(chǎng)的棄土堆填，堆載后形成高約25m-32m人工堆載土質(zhì)邊坡，未進(jìn)行支護(hù)或無支護(hù)措施，導(dǎo)致堆載體前緣臨空，臨空面坡度約24°-30°。由于工程活動(dòng)強(qiáng)烈，原始地形改變較大，如圖1所示，為調(diào)查區(qū)地質(zhì)全景照片。從地質(zhì)環(huán)境條件人手進(jìn)行分析，變形區(qū)北側(cè)堆載情況所帶來的影響為：北側(cè)堆載對(duì)斜坡的影響主要表現(xiàn)為：斜坡體上堆載增加了斜坡體的荷載，破壞了土體原有的內(nèi)力平衡，改變了斜坡體的工程地質(zhì)條件，致使斜坡巖土體失去平衡。棄土場(chǎng)大量堆載，且未進(jìn)行有效的工程支護(hù)措施，從而改變土體原有的應(yīng)力平衡關(guān)系，破壞了土體的內(nèi)力平衡，使斜坡土體失穩(wěn)，從而發(fā)生變形開裂現(xiàn)象[1]。

3.2開裂現(xiàn)狀

在房屋開裂地質(zhì)災(zāi)害方面，經(jīng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地調(diào)查，區(qū)內(nèi)的人類工程活動(dòng)為：開裂變形房屋北側(cè)的棄土場(chǎng)棄土堆填工程活動(dòng)、小煤窯掘進(jìn)工程活動(dòng)、村民建房及縣道上的重載車輛過往。人類工程活動(dòng)對(duì)地質(zhì)環(huán)境破壞有一定的影響。據(jù)實(shí)地調(diào)查和走訪，調(diào)查區(qū)附近的人類工程活動(dòng)主要為：①開裂變形房屋北側(cè)的棄土場(chǎng)進(jìn)行的大量棄土堆填工程活動(dòng)。②據(jù)參與現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查的村委人員介紹，堆棄土場(chǎng)北側(cè)下部存在小煤窯（TX2），該小煤窯掘進(jìn)方向?yàn)楸蔽飨?，深度較小，未見煤層后停止掘進(jìn)，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查時(shí)已被棄土覆蓋，其他情況不詳。該小煤窯未進(jìn)入本次委托調(diào)查范圍內(nèi)。③根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查及詢問，張經(jīng)云房屋后緣山體上存在一小煤窯洞口（TXl），據(jù)村民介紹，該小煤窯掘進(jìn)深度約20m，未見煤。具體隋況，如圖2所示。④根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)詢查訪問，縣道X251于20世紀(jì)90年代修建，期間不斷有重載車輛駛過。由此可以判斷，人類工程活動(dòng)強(qiáng)烈，是導(dǎo)致斜坡堆載、地質(zhì)變形與房屋開裂現(xiàn)象出現(xiàn)的原因所在。相關(guān)人員應(yīng)加大斜坡堆載誘發(fā)地質(zhì)災(zāi)害形成機(jī)理的科研力度，以使采取的處理措施起到事半功倍的作用[2]。

4.斜坡堆載誘發(fā)地質(zhì)災(zāi)害的形成機(jī)理

4.1明確斜坡堆載與房屋變形的位置關(guān)系

盤州市新民鎮(zhèn)黑石頭村龍拉窩組斜坡體上村民房屋及地面變形開裂首先表現(xiàn)在斜坡后緣村民房屋地帶及中、下部斜坡地帶，在棄土場(chǎng)持續(xù)堆載期間，斜坡體后緣房屋及中下部可見地面、房屋開裂變形現(xiàn)象。斜坡變形主要表現(xiàn)為房屋墻體、地面、房屋基礎(chǔ)開裂及地裂縫。經(jīng)對(duì)調(diào)查區(qū)斜坡北側(cè)棄土堆載形成的人工棄土場(chǎng)邊坡進(jìn)行實(shí)地勘查發(fā)現(xiàn)，此區(qū)域未進(jìn)行任何工程支護(hù)措施，使斜坡受強(qiáng)烈擠壓，從而引發(fā)斜坡地面、房屋變形破壞特征，本次斜坡變形區(qū)范圍的界定主要以斜坡后緣、兩側(cè)、前緣的變形特征，再結(jié)合地形地貌特征圈定。因此，斜坡北側(cè)棄土堆載使斜坡受強(qiáng)烈擠壓變形造成斜坡上村民房屋受損名單如下：7戶村民（劉成川、劉合川、張金畢、張經(jīng)云、許福勇、蘇本才、韋光明）房屋和1戶村民（張賢政）房屋基礎(chǔ)。由此，根據(jù)變形區(qū)范圍可知，無論建筑物的變形還是地表的開裂，變形最為嚴(yán)重的區(qū)域均位于整個(gè)斜坡變形區(qū)后緣、前緣地形變緩處。

4.2斜坡堆載的巖土組合影響

由于斜坡體松散堆積層厚度較大，下伏地層為軟質(zhì)巖地層，土層由風(fēng)化層組成，為斜坡變形區(qū)的形成提供了物質(zhì)條件。斜坡變形區(qū)有大量的殘坡積堆積體，為重力堆積層，這為斜坡的變形提供了物源。斜坡表層為松散的第四系殘坡積層，透水陛好，下伏基巖為二疊系上統(tǒng)峨嵋山玄武巖組（P3β）及龍?zhí)督M（P31）的砂巖，透水性弱，地下水在第四系松散堆積層和下伏基巖的接觸面上匯集，容易在此接觸面上形成軟化帶，使第四系松散堆積層在受外力作用的情況下易沿軟化帶發(fā)生變形。松散層與基巖的接觸面為斜坡變形提供不利軟弱結(jié)構(gòu)面[3]。

4.3大氣降水

持續(xù)性強(qiáng)降雨的滲透水作用，是產(chǎn)生斜坡變形的外因。在強(qiáng)降雨的作用下，地表水下滲，斜坡體重度增加，加大下滑力;地表水下滲到滑帶面使滑帶土飽和軟化，巖土體力學(xué)性質(zhì)降低，使滑體的抗滑能力大大降低;滲透水補(bǔ)給地下水，使地下水位或地下水壓增加，對(duì)巖土體產(chǎn)生浮托作用;當(dāng)無補(bǔ)給時(shí)急劇下降，使之動(dòng)水壓力增大。

4.4人類工程活動(dòng)

首先，歷史小煤窯：據(jù)參與現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查的村委人員介紹，堆棄土場(chǎng)北側(cè)下部存在小煤窯（TXl），該小煤窯掘進(jìn)方向?yàn)楸蔽飨颍疃容^小，未見煤層后停止掘進(jìn)，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查時(shí)已被棄土覆蓋，其他情況不詳。該小煤窯未進(jìn)入本次委托調(diào)查范圍內(nèi)。按照現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查及詢問，張經(jīng)云房屋后緣山體上存在一小煤窯洞口（TX2），據(jù)村民介紹，該小煤窯掘進(jìn)深度約20m，未見煤，其他情況不詳。兩處小煤窯均未見誘發(fā)的塌陷坑等地質(zhì)災(zāi)害。其次，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)詢查訪問，縣道X251于20世紀(jì)90年代修建，期間不斷有重載車輛駛過。變形區(qū)內(nèi)的房屋修建時(shí)間為2002年-2011年，期間均未曾出現(xiàn)變形開裂現(xiàn)象。最后，根據(jù)調(diào)查，斜坡上大量棄土加載，使原斜坡體受強(qiáng)烈擠壓，從而引發(fā)斜坡發(fā)生變形破壞。這是引發(fā)斜坡發(fā)生變形破壞的主要因素。從上述分析斜坡堆載所帶來的地質(zhì)災(zāi)害影響機(jī)理可以看出，調(diào)查區(qū)的地質(zhì)環(huán)境條件脆弱，開裂變形房屋北側(cè)的棄土場(chǎng)棄土堆填工程活動(dòng)形成的人工棄土場(chǎng)且未進(jìn)行任何工程支護(hù)措施，使斜坡受強(qiáng)烈擠壓，從而引發(fā)斜坡發(fā)生變形破壞。為此，相關(guān)建設(shè)者應(yīng)將導(dǎo)致斜坡上房屋與地面變形破壞的主要因素，作為重點(diǎn)控制對(duì)象，以最大程度的保障人們的生命財(cái)產(chǎn)安全[4]。

5.結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，地質(zhì)變形與房屋開裂，主要受人類工程活動(dòng)強(qiáng)烈與所處地質(zhì)條件復(fù)雜等問題影響。對(duì)不穩(wěn)定性進(jìn)行控制，需在明確地質(zhì)災(zāi)害與房屋開裂現(xiàn)象的基礎(chǔ)上，提升災(zāi)害形成機(jī)理分析的質(zhì)量效果。事實(shí)證明，只有這樣，才能將最具效用的措施方法作用于斜坡堆載所處地質(zhì)環(huán)境，進(jìn)而為人們的生產(chǎn)生活提供安全可靠的環(huán)境條件。故而，相關(guān)建設(shè)者應(yīng)將上述分析內(nèi)容與科研結(jié)果更多地作用于不同建設(shè)條件與建設(shè)要求的工程建設(shè)，以推動(dòng)所處行業(yè)的健康穩(wěn)定發(fā)展。

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