張濤,劉仲軍,朱國(guó)寶,陳思堯,曾強(qiáng)
(1.資陽(yáng)市安岳縣自然資源和規(guī)劃局,四川資陽(yáng) 642350;2.四川省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局區(qū)域地質(zhì)調(diào)查隊(duì),四川成都 610213)
四川地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā),隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)及工農(nóng)業(yè)高速發(fā)展、自然因素的影響,地質(zhì)災(zāi)害呈逐年加劇的趨勢(shì)。安岳縣拱橋鄉(xiāng)初級(jí)中學(xué)崩塌位于資陽(yáng)市安岳縣拱橋鄉(xiāng)初級(jí)中學(xué)旁周拱路邊,距拱橋鄉(xiāng)初級(jí)中學(xué)南側(cè)教學(xué)樓約3m~5m,直接威脅拱橋鄉(xiāng)初級(jí)中學(xué)師生及周拱路過(guò)往車輛、行人生命財(cái)產(chǎn)安全[1]。
拱橋鄉(xiāng)初級(jí)中學(xué)崩塌由周拱路與初級(jí)中學(xué)間切坡形成的邊坡發(fā)展而來(lái),分布于360m~370m高程段,相對(duì)高差約10m。崩塌體邊坡走向約為110°,坡向約為199°,總體剖面形態(tài)呈平臺(tái)(初級(jí)中學(xué))—陡坡—平臺(tái)(公路),斜坡坡度約為65°~70°,局部呈陡崖,上部坡頂平臺(tái)喬木發(fā)育,邊坡基巖裸露。
該不穩(wěn)定邊坡為人工開挖形成的巖體高邊坡,平面形態(tài)呈帶狀(圖1),坡體結(jié)構(gòu)相對(duì)單一,邊坡走向約110°,走向方向長(zhǎng)度約130m,邊坡寬約8m。不穩(wěn)定邊坡后緣位于拱橋鄉(xiāng)初級(jí)中學(xué)后部坡頂平臺(tái)與陡坎交界部位,前緣至陡坎下部坡腳與公路(拱橋鄉(xiāng)周拱路)交界處,西側(cè)以已修建完成的護(hù)面工程為界,東側(cè)以民房為界。不穩(wěn)定邊坡變形跡象較明顯,邊坡頂部卸荷帶發(fā)育拉張裂隙,裂隙走向與邊坡走向基本一致,裂隙寬度約1.2cm~5cm,個(gè)別裂隙寬達(dá)8cm,局部出現(xiàn)巖體垮塌(圖2、圖3)。
圖1 拱橋鄉(xiāng)衛(wèi)星影像圖
圖2 崩塌后緣裂縫
圖3 邊坡崩塌堆積體
不穩(wěn)定邊坡主體部分為基巖形成的陡坎,出露巖性為中等風(fēng)化泥巖夾砂巖,泥巖呈暗紫紅色,薄層狀構(gòu)造,泥質(zhì)結(jié)構(gòu);砂巖呈暗紫紅色-磚紅色,中-厚層狀構(gòu)造,巖石較軟,性脆,巖石中普遍發(fā)育垂直方向的密集節(jié)理裂隙。
邊坡上部為拱橋鄉(xiāng)初級(jí)中學(xué)地基建設(shè)挖、填方形成的平臺(tái),平臺(tái)邊緣部分植被發(fā)育,以喬木為主,東側(cè)已改造為田地,組成物質(zhì)分層特征明顯:表層為腐殖土或耕植土,主要成分為深棕色粉質(zhì)粘土,呈松散狀,稍濕,含植物根系,局部含少量碎石,碎石粒徑0.5cm~3cm,含量約10%,厚度15cm~20cm;邊坡下部為人工堆積碎石土,稍密、稍濕,碎石成份主要為砂巖和建渣,碎石含量約20%~40%,粒徑一般4cm~10cm,覆蓋層厚度約22cm~54cm;底部為基巖,巖性為紫紅色泥巖夾砂巖。邊坡下部坡腳與公路(周拱路)邊緣的排水渠之間為緩坡,主要為殘坡積粉砂質(zhì)粘土夾碎石,碎石成份主要為砂巖,碎石含量在約30%,粒徑一般1cm~5cm,覆蓋層厚度約20cm~40cm(圖4)。
由于崩塌體邊坡坡腳公路(周拱路)人工修筑開挖,坡體開始出現(xiàn)變形,表現(xiàn)為邊坡后緣發(fā)育細(xì)裂縫,邊坡中部裸露的基巖(泥巖)在強(qiáng)烈的風(fēng)化作用下,基巖逐漸破碎剝落,每年雨季均會(huì)出現(xiàn)小規(guī)模崩塌。2018年7月雨季,邊坡發(fā)生局部垮塌,其中東側(cè)垮塌規(guī)模較大,垮塌體形成的巖土體方量約18m3~20m3,阻斷了周拱路,直接威脅通行車輛及行人。
影響拱橋鄉(xiāng)初級(jí)中學(xué)崩塌邊坡穩(wěn)定性的主要因素為公路內(nèi)側(cè)人為開挖形成高陡邊坡產(chǎn)生的變形。邊坡變形跡象較明顯,邊坡后緣發(fā)育拉張裂縫,學(xué)校背后棚戶房墻體及地面可見裂縫發(fā)育,陡坎中部砂、泥巖因差異風(fēng)化形成了凹腔,凹腔寬約5m,深度20cm~30cm。目前未發(fā)現(xiàn)邊坡的進(jìn)一步變形跡象,整體處于基本穩(wěn)定狀態(tài),但后期在強(qiáng)降雨及泥巖風(fēng)化剝落等作用下,臨空面及空腔可能產(chǎn)生進(jìn)一步變形失穩(wěn)。
表1 巖石試驗(yàn)成果表
圖4 邊坡4-4′工程地質(zhì)結(jié)構(gòu)特征剖面圖
崩塌影響區(qū)基底巖層為上侏羅統(tǒng)遂寧組,巖性主要為暗紫紅色薄層狀泥巖夾暗紫紅色中-厚層狀泥質(zhì)砂巖及少量泥質(zhì)粉砂巖、淺灰綠色長(zhǎng)石石英砂巖。拱橋鄉(xiāng)初級(jí)中學(xué)崩塌參考鄰區(qū)安岳縣鎮(zhèn)子鎮(zhèn)天臺(tái)村6組蔣家灣滑坡[2、3]遂寧組地層巖性特征(7組中等風(fēng)化鉆孔巖石(泥巖)樣)進(jìn)行的室內(nèi)物理力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)數(shù)據(jù),并認(rèn)為其可作為本地區(qū)巖石物理、力學(xué)參考值,有關(guān)巖石物理、力學(xué)參數(shù)值見表1。
邊坡主要由殘坡積堆積物組成,物質(zhì)成份以粘土、砂質(zhì)粘土為主,夾少量碎石。
拱橋鄉(xiāng)初級(jí)中學(xué)崩塌的形成與其所處的地質(zhì)環(huán)境如地形地貌、巖性組合以及氣象水文等因素密切相關(guān),同時(shí),與人類工程活動(dòng)同樣息息相關(guān)。
4.1.1 地形地貌
拱橋鄉(xiāng)初級(jí)中學(xué)崩塌邊坡因人為切放坡形成了陡坎,為地質(zhì)災(zāi)害的形成提供了良好的地形條件。自然條件下,陡坎穩(wěn)定性較好,降雨時(shí)邊坡體內(nèi)巖土體軟化,穩(wěn)定性降低。
4.1.2 巖性組合
邊坡出露巖性為中等風(fēng)化紫紅色泥巖、砂質(zhì)泥巖夾薄-中層狀砂巖,巖石較軟,遇水易軟化,易風(fēng)化剝蝕,在雨季易發(fā)生崩塌。
4.1.3 氣候條件對(duì)災(zāi)害體的影響
安岳縣境內(nèi)降雨特征是:年降雨量在地域上也分布不均,在沱江、涪江分水嶺一線最多,平均月降雨量1000mm,在魚龍山一帶為最大1025.5mm,東北部平均950mm,西南部平均900mm,周禮鎮(zhèn)降雨量最少859.2mm。雨量的年際變化大,2012年最大降雨量1253.8mm,2006年最少降雨量749.2mm,相差504.6mm。2013年6月30日出現(xiàn)了189.7mm的最大日降雨量,在2012年7月13日出現(xiàn)了41.5mm的最大小時(shí)降雨量。
水對(duì)邊坡巖土體的影響主要表現(xiàn)為以下兩個(gè)方面:一是水的物理化學(xué)作用;二是水的各種力學(xué)效應(yīng),二者相互耦合,對(duì)邊坡穩(wěn)定性產(chǎn)生多方面的復(fù)雜影響,往往加速甚至誘發(fā)邊坡變形進(jìn)而發(fā)生破壞。前者改變巖土體的物質(zhì)成分或結(jié)構(gòu),如水的軟化作用;后者如作用于邊坡上的靜水壓力、動(dòng)水壓力以及浮托力等。
此外,坡體在卸荷作用影響下,巖體結(jié)構(gòu)趨于松動(dòng)常發(fā)育拉張裂隙,為降雨提供了入滲通道。降雨的入滲,增大巖土體容重、減小內(nèi)部結(jié)合力,降低結(jié)構(gòu)面力學(xué)性能,并增加裂隙面間孔隙水壓,不利于坡體的穩(wěn)定。
4.1.4 人類工程活動(dòng)對(duì)災(zāi)害體的影響
鄉(xiāng)道周拱路(周禮鎮(zhèn)-千佛鄉(xiāng)-拱橋鄉(xiāng))修建時(shí),對(duì)邊坡坡腳進(jìn)行大面積的開挖,最終形成8m~10m高邊坡,使前緣降低邊坡抗滑力,后緣增加邊坡下滑力。邊坡上部平臺(tái)農(nóng)田耕種及學(xué)校生活污水排放,均對(duì)邊坡的穩(wěn)定性造成不利影響。
拱橋鄉(xiāng)初級(jí)中學(xué)崩塌由公路內(nèi)側(cè)切坡形成的邊坡發(fā)展而來(lái),公路開挖致使內(nèi)側(cè)形成約8m~10m邊坡,邊坡高度高、坡度大且僅有西側(cè)約10m范圍有護(hù)面工程,其余地段暫未有支護(hù)措施。邊坡物質(zhì)成分主要為中等風(fēng)化泥巖夾砂巖,自身穩(wěn)定性較差,在長(zhǎng)年風(fēng)化剝蝕過(guò)程中,軟硬巖之間差異風(fēng)化形成了凹腔,特別是雨季,雨水入滲,增大巖土體容重、減小內(nèi)部結(jié)合力,致使邊坡受沖刷而進(jìn)一步變形,發(fā)生規(guī)模不等的崩塌,并導(dǎo)致不穩(wěn)定邊坡后緣逐漸向邊坡內(nèi)側(cè)拱橋鄉(xiāng)初級(jí)中學(xué)靠近,威脅學(xué)校及下方公路安全。。
不穩(wěn)定斜坡主要由基巖組成,巖性為中等風(fēng)化紫紅色塊狀泥巖夾薄中層砂巖,巖石較軟,性脆,較破碎。邊坡坡度較陡,一般在65°~70°之間,局部為陡崖。2018年7月20日暴雨后,拱橋鄉(xiāng)初級(jí)中學(xué)周邊發(fā)現(xiàn)三處邊坡垮塌,其地層結(jié)構(gòu)、巖性組合等特征與本次調(diào)查邊坡基本類似,通過(guò)類比,該不穩(wěn)定邊坡目前整體處于穩(wěn)定—基本穩(wěn)定狀態(tài),后期發(fā)展趨勢(shì)為欠穩(wěn)定。
赤平投影可以較為直觀地展示巖質(zhì)邊坡內(nèi)各組結(jié)構(gòu)面的組合關(guān)系以及組合切割體與巖質(zhì)邊坡的相對(duì)關(guān)系,還可以反映不穩(wěn)結(jié)構(gòu)體可能變形失穩(wěn)的方向等,對(duì)巖質(zhì)邊坡的穩(wěn)定性做出定性評(píng)價(jià)。
該崩塌體邊坡由西向東可大致分為3段。崩塌體邊坡西部(0m~9.5m)傾向320°,傾角68°,邊坡巖體中主要發(fā)育2組節(jié)理,其產(chǎn)狀分別為160°∠80°(J1)、270°∠85°(J2),經(jīng)赤平投影分析得出(圖5A),J1與J2結(jié)構(gòu)面交線MO的傾向?yàn)?02°,傾角為77°,結(jié)構(gòu)面與邊坡傾向相反,表明結(jié)構(gòu)面組合切割體為傾向坡內(nèi)的穩(wěn)定結(jié)構(gòu),邊坡在此種情況下趨于穩(wěn)定。
圖5 結(jié)構(gòu)面與邊坡的赤平投影關(guān)系圖
崩塌體邊坡中部(9.5m-110m),邊坡傾向200°,根據(jù)傾角不同可細(xì)分為以下兩種情況:①傾角65°,由赤平投影分析(圖5B)可知,J1與J2結(jié)構(gòu)面交線MO的傾向?yàn)?02°,傾角為77°,相交于邊坡面投影弧內(nèi)側(cè),說(shuō)明結(jié)構(gòu)面組合交線與邊坡兩者傾向相對(duì)一致,并且邊坡傾角較小,邊坡在此種情況下趨于穩(wěn)定;②傾角80°,由赤平投影分析(圖5C)可知,J1與J2結(jié)構(gòu)面相交于邊坡面投影弧的同側(cè),說(shuō)明結(jié)構(gòu)面組合交線與邊坡兩者傾向相對(duì)一致,且邊坡傾角更大,此時(shí),該種結(jié)構(gòu)面組合切割體屬較不穩(wěn)定結(jié)構(gòu),邊坡處于基本穩(wěn)定狀態(tài),存在失穩(wěn)崩塌的可能性。
邊坡西部(110m~130m)傾向105°,傾角70°,由赤平投影分析(圖5D)可知,J1與J2結(jié)構(gòu)面相交于邊坡面投影弧的對(duì)側(cè),此時(shí)結(jié)構(gòu)面傾向與邊坡傾向相反,結(jié)構(gòu)面組合切割體為傾向坡內(nèi)的穩(wěn)定結(jié)構(gòu),邊坡在此種情況下趨于穩(wěn)定。
赤平投影方法分析成果和類比結(jié)果一致,故認(rèn)為該邊坡整體處于穩(wěn)定-基本穩(wěn)定狀態(tài),在暴雨或地震影響下,邊坡可能會(huì)進(jìn)一步變形發(fā)生崩塌危險(xiǎn)。
崩塌體邊坡目前整體處于穩(wěn)定狀態(tài),不會(huì)產(chǎn)生大規(guī)模的整體垮塌變形,但在持續(xù)強(qiáng)降雨、地震等作用下,發(fā)生局部塌陷失穩(wěn)的可能性較大,將直接威脅到邊坡后側(cè)拱橋鄉(xiāng)初級(jí)中學(xué)建筑物、學(xué)校師生、周圍居民樓及居民生命財(cái)產(chǎn)安全,潛在經(jīng)濟(jì)損失約600萬(wàn)元。
①拱橋鄉(xiāng)初級(jí)中學(xué)崩塌由道路修建切坡形成的邊坡發(fā)展而來(lái)。平面形態(tài)呈帶狀,邊坡走向約110°,走向方向長(zhǎng)度約130m,邊坡高約8m。崩塌體變形跡象較明顯,后緣發(fā)育拉張裂縫,局部出現(xiàn)巖體垮塌。
②該崩塌為巖質(zhì)崩塌,巖性為紫紅色中等風(fēng)化泥巖夾薄-中層狀砂巖,巖石較軟,遇水易軟化,易風(fēng)化剝蝕。邊坡上部平臺(tái)農(nóng)田耕種及學(xué)校生活污水排放,均對(duì)邊坡的穩(wěn)定性造成不利影響。
③該處崩塌目前整體處于穩(wěn)定狀態(tài),但在持續(xù)強(qiáng)降雨、地震等作用下,可能發(fā)生局部垮塌失穩(wěn),威脅拱橋鄉(xiāng)初級(jí)中學(xué)及過(guò)往車輛行人生命財(cái)產(chǎn)安全,故急需對(duì)崩塌體進(jìn)行治理,建議采用“坡面清理+掛網(wǎng)噴漿+擋土腳墻+截排水溝”對(duì)該崩塌進(jìn)行工程治理。