河源市紫金縣龍窩鎮(zhèn)第二中學(xué)后山邊坡崩塌成因機(jī)制及穩(wěn)定性分析

譚發(fā)

摘要：河源市紫金縣龍窩鎮(zhèn)第二中學(xué)后山邊坡崩塌主要由地形地貌、工程地質(zhì)巖組特性、降雨及人類工程活動(dòng)等因素引發(fā)的降雨型牽引式淺層土質(zhì)小型崩塌地質(zhì)災(zāi)害。通過對(duì)崩塌區(qū)區(qū)域地質(zhì)環(huán)境調(diào)查，結(jié)合崩塌體特征及變形發(fā)育特征，分析崩塌成因機(jī)制，并采用瑞典條分法計(jì)算其穩(wěn)定性。

關(guān)鍵詞：崩塌;成因機(jī)制;瑞典條分法

1.引言

崩塌位于河源市紫金縣龍窩鎮(zhèn)第二中學(xué)后山邊坡，2013年8月16日～l7日，受“尤特”臺(tái)風(fēng)特大暴雨影響，期間龍窩鎮(zhèn)累計(jì)降雨量高達(dá)489.5mm，持續(xù)強(qiáng)降雨引發(fā)該中學(xué)教學(xué)樓、女生宿舍樓、教師宿舍樓及食堂后山山體崩塌，破壞嚴(yán)重，造成教學(xué)樓及宿舍樓墻邊排水溝被土體掩埋，部分教室窗戶玻璃被砸碎，土體砸破食堂窗戶并堆積于食堂內(nèi)，造成食堂設(shè)備嚴(yán)重?fù)p毀。此次崩塌地質(zhì)災(zāi)害造成直接經(jīng)濟(jì)損失約80萬元，威脅學(xué)校師生人數(shù)約1100人，潛在經(jīng)濟(jì)損失約850萬元，險(xiǎn)情規(guī)模等級(jí)為特大型。

2.崩塌區(qū)自然地理及地質(zhì)環(huán)境條件

龍窩鎮(zhèn)位于紫金縣境東南部，屬亞熱帶季風(fēng)氣候，有明顯的干濕季節(jié)。4月～6月潮濕多雨，7月～9月高溫，常有大雨、暴雨、山體崩塌等自然災(zāi)害發(fā)生。年降雨量為1700mm—1900mm，年平均氣溫20.6°C，年平均相對(duì)濕度73%，年平均風(fēng)速1.4m/s。崩塌區(qū)范圍見圖1。

該處地處丘陵地貌，地勢(shì)起伏不平。地層主要為燕山期中細(xì)粒閃石黑云母花崗閃長巖及第四紀(jì)殘坡積土層，其中殘坡積土層主要呈現(xiàn)黃褐色、褐黃色，以粉質(zhì)粘土為主，花崗巖強(qiáng)風(fēng)化層主要呈褐黃色，以砂質(zhì)粘性土為主，土體具有遇水易軟化、崩解、抗剪強(qiáng)度變低、物理力學(xué)性質(zhì)變差的特性，巖土層軟硬相間形成軟弱結(jié)構(gòu)面，極易誘發(fā)崩塌/滑坡地質(zhì)災(zāi)害[1]。

3.崩塌體特征

教學(xué)樓為一棟3層建筑，其后山邊坡高差約39m，坡腳被人為削坡形成高約15m、寬約130m，坡度40°—70°的高陡邊坡?！坝忍亍迸_(tái)風(fēng)期間，該邊坡部分地段發(fā)生3處崩塌地質(zhì)災(zāi)害，崩塌體長約lOm～15m，體積約500m3。

女生宿舍樓為一棟4層建筑，與其相連的東北側(cè)為學(xué)生食堂，其后山邊高差約17m，坡腳被人為削坡形成高約12m、寬約70m，坡度45°—55°的人工邊坡。受“尤特”臺(tái)風(fēng)影響，其后山邊坡出現(xiàn)寬約60m、高約15m土體崩塌，堆積體約l200m3。

教師宿舍樓為一棟4層建筑，其后山邊坡高差約30m，坡腳被人為削坡形成高約15m，寬約35m，坡度40°-45°的人工邊坡?！坝忍亍逼陂g，此處發(fā)生長約30m，高約12m的山體崩塌，崩塌體積約800m3。

4.崩塌形成條件及成因機(jī)制分析

根據(jù)已發(fā)和潛在地質(zhì)災(zāi)害盼性狀特征與邊坡巖土體近期變形特點(diǎn)分析，崩塌地質(zhì)災(zāi)害的成因可歸納為內(nèi)在因素和外部因素。內(nèi)在因素與區(qū)域地質(zhì)環(huán)境條件密切相關(guān)，主要包括邊坡所在地的地形地貌、地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造與滑坡體物質(zhì)結(jié)構(gòu)條件等;外在因素主要有降雨及削坡建房等人類工程活動(dòng)。

4.1內(nèi)在因素

（1）地形地貌。紫金縣地質(zhì)災(zāi)害主要為滑坡、崩塌、潛在滑坡及潛在崩塌，這些地質(zhì)災(zāi)害主要分布在低山和丘陵一帶的邊緣，由于人類的工程活動(dòng)形成陡峭人工邊坡，在微地貌上屬于人工陡坡。

該處自然邊坡相對(duì)高差17m—39m，自然坡度15°～50°，人為削坡形成坡高12m—15m，坡度40°～70°的高陡邊坡，原始地貌改變較大，這為崩塌的發(fā)生提供了有利地形條件。

（2）工程地質(zhì)巖組組合。龍窩中學(xué)所在地屬于塊狀較硬～堅(jiān)硬侵入巖組，后山四周邊坡上揭露的巖土體主要為第四系殘坡積土層和花崗巖全風(fēng)化、強(qiáng)風(fēng)化層。由于風(fēng)化作用節(jié)理裂隙發(fā)育，巖土層軟硬相間，并在巖土層中形成軟弱結(jié)構(gòu)面。殘坡積土層、全風(fēng)化花崗巖及強(qiáng)風(fēng)化花崗巖具有遇水易軟化、崩解，物理力學(xué)性質(zhì)顯著變差、土體抗剪強(qiáng)度明顯降低的特性[2]，同時(shí)因人工開挖形成高陡邊坡，在暴雨滲透沖刷及土體白重作用下，巖土體發(fā)生形變，并沿陡坡坍塌崩落，最終形成災(zāi)變。

4.2外在因素

（1）降雨對(duì)崩塌影響的分析。紫金縣發(fā)生的滑坡（崩塌）誘發(fā)因素以連續(xù)強(qiáng)降雨為主。龍窩鎮(zhèn)第二中學(xué)后邊邊坡崩塌發(fā)生于2013年8月“尤特”強(qiáng)降雨期間，24小時(shí)降雨量高達(dá)489.5mm，屬典型的暴雨型滑移式崩塌[3]。

強(qiáng)降雨誘發(fā)崩塌呈現(xiàn)為動(dòng)態(tài)過程，松散～稍密的巖土層在雨水的浸泡作用下土體孔隙裂隙逐步趨于飽和狀態(tài)，巖土體的含水率、容重顯著增加，巖土體逐漸軟化、崩解，并由可塑逐步向軟塑～流塑過渡，抗剪切強(qiáng)度明顯下降，并在軟弱結(jié)構(gòu)面上形成滑動(dòng)面;同時(shí)，雨水下滲地下，致使地下水位升高，邊坡穩(wěn)定性變差，在自重等因素作用下，最終形成災(zāi)變。

（2）人類工程活動(dòng)。紫金縣地質(zhì)災(zāi)害與人類工程經(jīng)濟(jì)活動(dòng)關(guān)系十分密切，紫金縣地質(zhì)災(zāi)害區(qū)劃報(bào)告顯示，人類工程活動(dòng)（如削坡建房、開挖坡腳）為誘發(fā)地質(zhì)災(zāi)害最重要的外在因素。該處由于人工開挖邊坡修建教學(xué)樓、宿舍樓等，人為造就了陡峭的邊坡，在強(qiáng)降雨的條件下，邊坡殘積土層含水率達(dá)到近飽和或飽和狀態(tài)情況下，山坡上的巖土體極有可能發(fā)生崩塌腭坡。

5.崩塌穩(wěn)定性分析

5.1穩(wěn)定性計(jì)算模式

根據(jù)現(xiàn)場隋況，該中學(xué)后山邊坡以滑移式崩塌為主，故穩(wěn)定性分析采用《滑坡防治工程勘查規(guī)范》（DZ/T 0218-2006）中附錄E中的瑞典條分法[4]（直線滑動(dòng)面）對(duì)其穩(wěn)定性進(jìn)行計(jì)算分析。

5.2穩(wěn)定性計(jì)算參數(shù)選取

根據(jù)現(xiàn)場情況及土工試驗(yàn)數(shù)據(jù)，并經(jīng)參數(shù)反演分析，確定各巖土工程設(shè)計(jì)參數(shù)主要建議值（見表1），并選取3組最不利剖面A-A、B-B及D-D在工況I：自重+地下水，工況Ⅱ：自重+暴雨+地下水兩種工況下分別計(jì)算其穩(wěn)定性。

5.3穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果

根據(jù)《滑坡防治工程勘查規(guī)范》（GBIT 32864-2016）[5]穩(wěn)定狀態(tài)劃分及分析計(jì)算結(jié)果，該校女生宿舍樓后山邊坡、教師宿舍樓后山邊坡及教學(xué)樓后山邊坡在工況I及工況Ⅱ下的穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果見表2。從結(jié)果中可以看出，在強(qiáng)降雨等不利因素的影響下極有可能再次發(fā)生崩塌/滑坡地質(zhì)災(zāi)害。最不利破裂面示意圖分別見圖2～圖4。

6.結(jié)論與建議

（1）該處滑移式崩塌主要發(fā)生在粉質(zhì)粘土殘坡積土層，屬小型淺層殘坡積層崩塌。（2）該處崩塌地質(zhì)災(zāi)害是在具備特殊性巖土（花崗巖殘坡積層、風(fēng)化層）和地形（人為削坡形成高陡邊坡）等內(nèi)在因素基礎(chǔ)上，由降雨和人類工程活動(dòng)等外在因素引發(fā)的降雨型牽引式小型土質(zhì)崩塌地質(zhì)災(zāi)害。（3）經(jīng)穩(wěn)定性分析，目前崩塌所在母體正處于基本穩(wěn)定～穩(wěn)定狀態(tài)，在強(qiáng)降雨等外界因素的誘發(fā)下，極有可能產(chǎn)生新的崩塌/滑坡，威脅坡腳學(xué)校師生財(cái)產(chǎn)安全，應(yīng)及時(shí)采取措施進(jìn)行治理。

參考文獻(xiàn)：

[1]汪益敏，陳頁開，韓大建，等.降雨入滲對(duì)邊坡穩(wěn)定影響的實(shí)例分析[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2004，23（6）：920-924.

[2]吳火珍，馮美果，焦玉勇，等.降雨條件下對(duì)堆積層滑坡體活動(dòng)機(jī)制分析[J].巖石力學(xué)，2010，23（增1）：324-329.

[3]劉禮領(lǐng)，殷坤龍.暴雨型滑坡降水入滲機(jī)理分析[J].巖石力學(xué)，2008， 29（4）：1061-1066.

[4]滑坡防治工程勘查規(guī)范[S]. DZ/T 0218-2006

[5]滑坡防治工程勘查規(guī)范[S].GB/T 32864-2016.