廣東船塘羊耳凹崩塌體成因及穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

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（廣東省核工業(yè)地質(zhì)局二九二大隊(duì)，廣東河源517000）

崩塌位于東源縣船塘鎮(zhèn)羊耳凹X163縣道旁，2019年4月因強(qiáng)降雨該邊坡發(fā)生滑塌，造成簡易擋土墻開裂局部垮塌，原坡面噴射砼大面積開裂塌落，大量粉砂質(zhì)粘土呈流塑狀流出，同時(shí)邊坡后緣產(chǎn)生拉裂縫，滑塌物約4500m3，直接經(jīng)濟(jì)損失約100萬元，威脅人數(shù)119人，潛在經(jīng)濟(jì)損失約500萬元，險(xiǎn)情規(guī)模等級(jí)為大型。

1 地質(zhì)環(huán)境條件

1.1 地層巖性特征

該處地貌以剝蝕殘丘為主，山體屬風(fēng)化殘丘，區(qū)內(nèi)分布巖石以下石炭統(tǒng)大塘階測水段泥頁巖、炭質(zhì)頁巖為主，局部夾薄層劣質(zhì)煤層。表層土質(zhì)松散，同時(shí)受地質(zhì)構(gòu)造及風(fēng)化影響，區(qū)內(nèi)巖體破碎，淺部巖體呈散體狀。

1.2 區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造

研究區(qū)位于燈塔構(gòu)造盆地西部，區(qū)域發(fā)育構(gòu)造為：①頭石斷層：位于船塘鎮(zhèn)上排附近，長約8.0km，走向?yàn)楸睎|東—南西西，傾向北西，傾角50°～60°，為正斷層，形成于燕山期末期；②當(dāng)門嶺斷層：出露于船塘上排東部，長約14.0km，呈北北西—南南東向展布，傾向北東，傾角40°～60°，為逆斷層，形成時(shí)代為燕山期末期至喜馬雅期；③燈塔構(gòu)造盆地：位于燈塔鎮(zhèn)至繡緞鎮(zhèn)一帶，長達(dá)45km，短軸寬20.0km，基本軸向?yàn)楸睎|—南西向，但在不同地段略有偏轉(zhuǎn)，如黃沙鎮(zhèn)以北北東—南西向，以南為北北東—南南西向；巖層傾角自盆地邊緣呈微波狀向盆地中心逐漸變緩，即10°～15°變?yōu)?°～10°。區(qū)內(nèi)下伏基巖受構(gòu)造影響，導(dǎo)致巖體破碎，巖層構(gòu)造產(chǎn)狀紊亂，局部呈揉皺（產(chǎn)狀由及310°∠45°、35°∠85°過渡到240°∠45°）現(xiàn)象?？傮w上，本區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造對區(qū)內(nèi)影響較大。

1.3 水文地質(zhì)條件

區(qū)內(nèi)地表水主要為位于山體分水嶺以外的兩個(gè)人工水塘，水面高程低于邊坡高程，故對崩塌體不構(gòu)成影響，邊坡場地地表水主要是雨季隨丘坡的片流水。區(qū)內(nèi)地下水以潛水為主，類型主要為基巖裂隙水，補(bǔ)給來源為大氣降水。區(qū)內(nèi)地下水流向與地形傾斜方向基本一致，地下水排泄主要以滲流的形式排入附近溪流（船塘河）中及往巖層深部徑流排泄，總體上水文地質(zhì)條件屬簡單類型。由于區(qū)內(nèi)地下水受大氣降水補(bǔ)給明顯，故在每年5～9 月雨季期間地下水水位明顯抬升，地下水位動(dòng)態(tài)變化為1.00～2.00m。區(qū)內(nèi)強(qiáng)風(fēng)化泥頁巖為弱透水層，全（強(qiáng)）風(fēng)化炭質(zhì)頁巖為中弱透水層。雨季時(shí)，雨水從邊坡體及巖石裂縫中不斷滲入，同時(shí)巖土層滲透性較差，地下水來不及消散，從而增大該邊坡的下滑力及靜止水壓力，同時(shí)降低其抗滑力[1]，使該邊坡更容易發(fā)生崩塌現(xiàn)象。

1.4 工程地質(zhì)條件

區(qū)內(nèi)巖土體可分為強(qiáng)風(fēng)化泥頁巖、全風(fēng)化炭質(zhì)頁巖、強(qiáng)風(fēng)化炭質(zhì)頁巖，自上而下特征為：①強(qiáng)風(fēng)化泥頁巖：褐黃色、褐紅色，泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，頁理狀構(gòu)造，層面標(biāo)高153.80～185.70m，標(biāo)貫擊數(shù)56～76擊，平均值64擊，屬于軟巖，巖體基本質(zhì)量等級(jí)為Ⅴ級(jí)；②全風(fēng)化炭質(zhì)頁巖：黑色，原巖結(jié)構(gòu)已完全破壞，呈土狀，局部呈半巖半土狀，層頂標(biāo)高154.90～156.40m，標(biāo)貫擊數(shù)32～46擊，平均值38.4 擊，屬于極軟巖，巖體基本質(zhì)量等級(jí)為Ⅴ級(jí)；③強(qiáng)風(fēng)化炭質(zhì)頁巖：黑色，風(fēng)化強(qiáng)烈，巖體極破碎，呈角礫狀、碎塊狀為主，局部夾散體狀劣質(zhì)煤層，浸水膨脹崩解，層頂標(biāo)高147.20～168.50m，標(biāo)貫擊數(shù)58～75擊，平均值66 擊，天然抗壓強(qiáng)度7.45～8.32MPa，平均值7.89MPa；巖石屬于軟巖，巖體基本質(zhì)量等級(jí)為Ⅴ級(jí)。

2 崩塌體特征

2.1 崩塌體現(xiàn)狀

研究區(qū)可分為A區(qū)和B區(qū)兩個(gè)邊坡段。

A區(qū)：邊坡巖性主要為強(qiáng)風(fēng)化泥頁巖，局部覆蓋殘積粉質(zhì)粘土層，坡面裸露，巖層產(chǎn)狀26°∠28°，巖層傾向與坡向相同，對坡體穩(wěn)定不利。在開挖卸荷作用及風(fēng)化作用下，泥頁巖呈散體狀、破碎狀，強(qiáng)度較差，現(xiàn)狀邊坡較陡，坡度40°～60°，由于削坡不當(dāng)，邊坡后緣再次發(fā)生局部小規(guī)模崩塌現(xiàn)象，坡面產(chǎn)生拉裂縫并可能往邊坡上部發(fā)展。同時(shí)，該場地因挖方放坡不當(dāng)，形成高陡邊坡且未進(jìn)行分級(jí)放坡，致使土體的自然平衡狀態(tài)遭到嚴(yán)重破壞，進(jìn)而誘發(fā)該邊坡產(chǎn)生部分卸荷裂隙，形成與母體分離的崩塌與巖（土）堆。

B區(qū)：邊坡出露主要為強(qiáng)風(fēng)化泥頁巖、全（強(qiáng)）風(fēng)化炭質(zhì)頁巖，局部夾薄層狀劣質(zhì)煤層，坡面植被相對茂盛。該邊坡段巖芯呈碎塊狀、塊狀為主，坡度8°～25°，局部接近90°，在強(qiáng)降雨條件下易產(chǎn)生崩塌現(xiàn)象。

2.2 崩塌體破壞特征

崩塌體的破壞面特征為：①A區(qū)邊坡，崩塌體巖層產(chǎn)狀與邊坡面傾向相同，邊坡坡度較陡，巖土體易沿結(jié)構(gòu)面滑移，判斷該崩塌方式為滑移式，由于邊坡巖性為散體狀泥頁巖，邊坡破壞類型為圓弧狀破壞模式；②B區(qū)邊坡，崩塌體巖性為強(qiáng)風(fēng)化泥頁巖及全（強(qiáng)）風(fēng)化炭質(zhì)頁巖，全風(fēng)化炭質(zhì)頁巖及劣質(zhì)煤層為軟弱巖土體，飽水狀態(tài)下抗剪強(qiáng)度快速降低，巖土體易沿軟弱巖土體不利方向剪出崩落，判斷該崩塌方式為滑移式。

3 崩塌體成因

3.1 崩塌體發(fā)生的條件

（1）地形地貌條件。研究區(qū)地貌以剝蝕殘丘為主，屬風(fēng)化殘丘，高程151～187m，自然山坡坡度約8°～25°，局部近于直立，坡高8～20m。由于建設(shè)削方影響，導(dǎo)致邊坡產(chǎn)生臨空面，為邊坡發(fā)生崩滑提供了基本條件。

（2）巖土體性狀條件。邊坡體的巖土體為下石炭統(tǒng)強(qiáng)風(fēng)化泥頁巖、全（強(qiáng)）風(fēng)化炭質(zhì)頁巖，局部夾薄層狀劣質(zhì)煤層；該巖土層結(jié)構(gòu)較松散，透水性中等，土體顆粒之間粘結(jié)力較差[2]，由于邊坡開挖存在臨空面，在極端天氣條件下極易發(fā)生崩塌現(xiàn)象。

（3）外傾結(jié)構(gòu)面條件。A 區(qū)邊坡的崩塌體巖層產(chǎn)狀與邊坡面傾向相同，邊坡坡度較陡，巖土體易沿結(jié)構(gòu)面滑移；B 區(qū)邊坡的崩塌體巖性為強(qiáng)風(fēng)化泥頁巖及全（強(qiáng)）風(fēng)化炭質(zhì)頁巖，全風(fēng)化炭質(zhì)頁巖及劣質(zhì)煤層為軟弱巖土體，飽水狀態(tài)下抗剪強(qiáng)度快速降低，巖土體易沿軟弱巖土體不利方向剪出崩落。

（4）地下水作用條件。研究區(qū)地下水補(bǔ)給主要為大氣降水，雨水大量下滲進(jìn)入全（強(qiáng)）風(fēng)化巖層中，地下水導(dǎo)致巖土體軟化，造成土體強(qiáng)度降低；巖土體容重（飽和）增大，崩塌體的重量增大，造成崩塌體的下滑力增大；同時(shí)由于全（強(qiáng)）風(fēng)化巖層滲透性中等，地下水的滲入，產(chǎn)生滲透壓力以及對崩塌體產(chǎn)生浮托力；再者地下水對崩塌體巖層的浸泡，使巖土體之間的摩擦力降低，邊坡整體安全系數(shù)減小。

3.2 崩塌體成因

崩塌體發(fā)生的誘導(dǎo)因素為雨季短時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)強(qiáng)降雨，大量雨水沖刷坡面，部分下滲到坡體內(nèi)，軟化邊坡巖土體，使邊坡巖土體飽和，降低巖體結(jié)構(gòu)面粘聚力及內(nèi)摩擦角，容重增大，增大滑體重量，從而增大坡體下滑力，且雨水在坡體內(nèi)滲流產(chǎn)生較大的動(dòng)水壓力；同時(shí)導(dǎo)致下部巖體松弛，在上部巖體壓力作用下，松弛巖層呈向外擠壓突出；從而導(dǎo)致上部巖體脫離母巖產(chǎn)生拉裂縫，并向臨空面滑移崩塌[3]。

4 崩塌體穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

分別對A區(qū)邊坡和B區(qū)邊坡采用赤平投影法進(jìn)行定性分析和瑞典條分法（圓弧滑動(dòng)面）進(jìn)行定量分析，評(píng)價(jià)其穩(wěn)定性，為下一步治理方案提供依據(jù)。

4.1 定性分析

巖土體節(jié)理裂隙特征見表1，根據(jù)表1以及邊坡基本特征，繪制邊坡體極射赤平投影圖（圖1）。

受區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造及挖方削坡卸荷影響，區(qū)內(nèi)巖層節(jié)理裂隙為張開裂隙，泥炭質(zhì)充填，結(jié)合程度差，延伸較長，連通性較好，均屬本軟弱結(jié)構(gòu)面，根據(jù)赤平極投影圖（圖1）可知：

（1）A 區(qū)邊坡，巖層傾向與邊坡坡向相同，且?guī)r層傾角小于邊坡坡角，對邊坡穩(wěn)定性不利；節(jié)理J1傾向與邊坡傾向相反，節(jié)理J2 傾向與邊坡傾向相同且其傾角大于邊坡坡角，節(jié)理面J1、J2對邊坡的穩(wěn)定性不起控制性作用。巖層層面與J1節(jié)理面的交點(diǎn)與邊坡投影弧在同一側(cè)，傾角小于坡角，屬較穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，J1 節(jié)理面與J2節(jié)理面的交點(diǎn)、巖層層面與J2 節(jié)理面的交點(diǎn)位于邊坡面的對側(cè)，說明其組合交線的傾向與邊坡傾向相反，屬于穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。此外，A 區(qū)邊坡巖層層面形成不利外傾結(jié)構(gòu)面，但由于受區(qū)域構(gòu)造及巖石風(fēng)化影響，加之人工削坡卸荷影響，邊坡巖體呈破碎—極破碎，強(qiáng)降雨條件下雨水從邊坡體及節(jié)理裂隙中不斷滲入，使得強(qiáng)風(fēng)化泥頁巖浸水崩解、軟化，抗剪強(qiáng)度快速降低，容易崩落；此外地下水增大了該邊坡的下滑力及水壓力，同時(shí)降低巖土體的抗剪強(qiáng)度，從而降低其抗滑力，使該邊坡更容易發(fā)生崩塌現(xiàn)象。

表1 各坡段巖體節(jié)理裂隙產(chǎn)狀表

圖1 邊坡體極射赤平投影圖

（2）B 區(qū)邊坡：巖層傾向與邊坡坡向呈大角度相交，且?guī)r層傾角大于邊坡坡角，屬較穩(wěn)定結(jié)構(gòu)；節(jié)理J1、J2 傾向與邊坡坡向呈大角度相交，且節(jié)理面傾角大于邊坡坡角，屬較穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，節(jié)理對邊坡的穩(wěn)定性不起控制性作用；巖層層面與J1節(jié)理面的交點(diǎn)、巖層層面與J2節(jié)理面的交點(diǎn)、J1 節(jié)理面與J2 節(jié)理面的交點(diǎn)位于邊坡面的對側(cè)，說明其屬于基本穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。雖然B 區(qū)邊坡巖層產(chǎn)狀及節(jié)理J1、J2 均對邊坡穩(wěn)定有利，屬穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，但強(qiáng)降雨條件下雨水滲入坡體，增大坡體下滑力及動(dòng)水壓力，減小抗滑力，對邊坡穩(wěn)定極為不利，也容易從穩(wěn)定結(jié)構(gòu)向不穩(wěn)定結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化。

4.2 定量分析

（1）穩(wěn)定性計(jì)算模式。采用《崩塌防治工程勘查規(guī)范》（DZ/T0218-2006）中附錄E中的瑞典條分法（圓弧滑動(dòng)面）。

（2）穩(wěn)定性計(jì)算參數(shù)選取。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果以及邊坡體結(jié)構(gòu)面的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)根據(jù)每組結(jié)構(gòu)面的特點(diǎn)，以及《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》表4.5.1、表4.5.2取值并結(jié)合本地區(qū)成熟勘察經(jīng)驗(yàn)綜合得出本崩塌體巖土體物理力學(xué)參數(shù)指標(biāo)（表2）。選取3組最不利剖面1-1′、2-2′、3-3′及5-5′在工況1：天然狀態(tài)，考慮地下水作用；工況2：飽和狀態(tài)，考慮50 年一遇暴雨情況，崩塌體充分飽水兩種工況下分別計(jì)算其穩(wěn)定性。

（3）穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果（見表3）。區(qū)內(nèi)4條剖面計(jì)算結(jié)果顯示：A 區(qū)邊坡在工況1 呈穩(wěn)定—不穩(wěn)定狀態(tài)，在工況2呈欠穩(wěn)定—不穩(wěn)定狀態(tài)；B區(qū)邊坡在工況1呈基本穩(wěn)定—穩(wěn)定狀態(tài)，在工況2呈基本穩(wěn)定—穩(wěn)定狀態(tài)。

最不利破裂面示意圖分別見圖2、圖3。

5 結(jié)束語

表2 崩塌體治理設(shè)計(jì)參數(shù)建議值表

表3 各剖面穩(wěn)定性計(jì)算成果

圖2 1-1′剖面穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果圖

圖3 2-2′剖面穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果圖

（1）該區(qū)滑移式滑塌主要發(fā)生在強(qiáng)風(fēng)化泥頁巖層，在具備特殊巖性和地形等內(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)的降雨滑移式小型巖質(zhì)淺層崩塌。

（2）經(jīng)穩(wěn)定性分析，目前崩塌體處于欠穩(wěn)定—不穩(wěn)定狀態(tài)，在強(qiáng)降雨等外界因素的誘發(fā)下，既有可能再發(fā)生崩塌，威脅坡腳居民生命財(cái)產(chǎn)安全，應(yīng)及時(shí)采取措施進(jìn)行治理。