關(guān)于崩滑地質(zhì)災(zāi)害搶險(xiǎn)治理工程的斜坡穩(wěn)定性分析

郭世興

（貴州省有色金屬和核工業(yè)地質(zhì)勘查局一總隊(duì)，貴州 貴陽(yáng) 550000）

去年我國(guó)貴陽(yáng)市受到連續(xù)強(qiáng)降雨天氣影響，某街道旁房屋后山體結(jié)構(gòu)側(cè)斜坡出現(xiàn)崩滑地質(zhì)災(zāi)害問(wèn)題，所幸并沒(méi)有出現(xiàn)人員傷亡情況。當(dāng)前滑塌區(qū)域總長(zhǎng)度5m、高度15m、厚度范圍在2m～3m，滑塌總量為180m3，崩塌的巖體結(jié)構(gòu)對(duì)于坡體前方的房屋臺(tái)階以及房屋周圍過(guò)道均造成了較為嚴(yán)重的破壞和影響。經(jīng)過(guò)相關(guān)工作人員的調(diào)查分析得知，該區(qū)域后側(cè)山體結(jié)構(gòu)的斜坡程度大約為40m，高度范圍在0m～32m之間，屬于巖質(zhì)邊坡結(jié)構(gòu)、斜坡結(jié)構(gòu)并沒(méi)有經(jīng)過(guò)特殊處理，坡體前房屋緊靠著斜坡位置，部分房屋直接鑲嵌在斜坡的凹巖腔當(dāng)中。根據(jù)相關(guān)調(diào)查分析可以了解到，現(xiàn)在邊坡坡面結(jié)構(gòu)仍然存在多處規(guī)模不等的不穩(wěn)定性巖體結(jié)構(gòu)，滑坡地質(zhì)災(zāi)害仍然存在進(jìn)一步位移的可能性。如果后續(xù)持續(xù)出現(xiàn)強(qiáng)降雨天氣環(huán)境很容易產(chǎn)生繼續(xù)崩塌事故，對(duì)周圍的居民和建筑體造成比較嚴(yán)重的安全威脅，需要提出針對(duì)性的處理工作方案來(lái)加以解決[1]。

1 崩塌危險(xiǎn)巖體結(jié)構(gòu)的形成機(jī)理與相關(guān)影響因素

1.1 崩塌危險(xiǎn)巖體結(jié)構(gòu)的形成機(jī)理

根據(jù)項(xiàng)目工程現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地勘查分析，邊坡坡體結(jié)構(gòu)的危險(xiǎn)巖體結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)巖體結(jié)構(gòu)已經(jīng)完全脫落，部分沒(méi)有和母巖體結(jié)構(gòu)完全形成脫離，主要是受到兩側(cè)區(qū)域的節(jié)理裂隙以及頂部巖體結(jié)構(gòu)層面的切割，整個(gè)巖體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性相對(duì)較差。當(dāng)前主要的支撐體為巖體后方，沒(méi)有貫穿的折疊節(jié)理和底部，內(nèi)傾向巖體結(jié)構(gòu)支撐體系相對(duì)比較脆弱，同時(shí)在各種不利因素條件的影響之下很容易造成巖體結(jié)構(gòu)的后方節(jié)理貫穿形成更加嚴(yán)重的開裂情況，危險(xiǎn)巖體結(jié)構(gòu)和底部基礎(chǔ)巖層結(jié)構(gòu)之間結(jié)合程度下降進(jìn)而會(huì)產(chǎn)生崩塌情況。

1.2 危險(xiǎn)巖體結(jié)構(gòu)的主要影響因素

對(duì)危險(xiǎn)巖體結(jié)構(gòu)所處的地理?xiàng)l件環(huán)境展開分析，危險(xiǎn)巖體結(jié)構(gòu)受到內(nèi)部環(huán)境因素和外部環(huán)境因素的影響和控制內(nèi)部影響因素，主要包含基礎(chǔ)巖體結(jié)構(gòu)的構(gòu)造性作用、風(fēng)化作用、重力承載作用以及外部因素的影響。第一，巖體結(jié)構(gòu)受到內(nèi)部構(gòu)造的影響，巖體內(nèi)部發(fā)育裂隙程度相對(duì)較高，同時(shí)巖層結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)面將完整的基礎(chǔ)巖體結(jié)構(gòu)切割，形成板塊相對(duì)獨(dú)立的巖塊，為相對(duì)獨(dú)立的巖體結(jié)構(gòu)提供崩塌的作用力。第二，風(fēng)化作用。根據(jù)調(diào)查分析該區(qū)域的巖土體結(jié)構(gòu)主要是以灰?guī)r為主。在風(fēng)化和溶蝕的作用條件下，巖體結(jié)構(gòu)內(nèi)部結(jié)理連續(xù)發(fā)育寬度、發(fā)育深度以及延展程度有所加深，裂隙通過(guò)率會(huì)進(jìn)一步加大切割巖體結(jié)構(gòu)的表層作用，巖層結(jié)構(gòu)面會(huì)因?yàn)轱L(fēng)化和溶蝕作用所產(chǎn)生的影響，造成巖體結(jié)構(gòu)相互之間的結(jié)合程度相對(duì)較差，持續(xù)性的風(fēng)化和溶蝕作用會(huì)造成切割巖體塊和基礎(chǔ)巖體結(jié)構(gòu)之間形成脫離，進(jìn)而產(chǎn)生崩塌情況。第三，重力作用。由于受到巖體結(jié)構(gòu)陡峭節(jié)理裂隙作用，以及基礎(chǔ)巖層切割面所形成的重力作用，會(huì)出現(xiàn)臨時(shí)性滑移和巖體結(jié)構(gòu)下墜問(wèn)題，當(dāng)巖塊基礎(chǔ)支撐條件不足以抵抗重力作用時(shí)，巖塊會(huì)直接順著下墜的方向形成滑塌。

2 斜坡穩(wěn)定性分析

2.1 危險(xiǎn)巖體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和破壞模式分析

巖體被結(jié)構(gòu)面正式切割之后會(huì)形成不穩(wěn)定性塊體結(jié)構(gòu)，若地形坡度相對(duì)較陡，外加上巖體結(jié)構(gòu)應(yīng)力釋放等方面問(wèn)題的影響，造成基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)面以上的剪應(yīng)力超過(guò)自身的抗剪強(qiáng)度大小，同時(shí)瞬間的貫穿裂縫的產(chǎn)生會(huì)出現(xiàn)墜落情況產(chǎn)生崩塌問(wèn)題。通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)危險(xiǎn)巖石結(jié)構(gòu)的相關(guān)調(diào)查數(shù)據(jù)分析，可以看出有效結(jié)合基礎(chǔ)巖層節(jié)理裂隙的發(fā)育程度，危險(xiǎn)巖體破壞模式已經(jīng)產(chǎn)生比較嚴(yán)重的變形破壞性情況。通過(guò)使用地質(zhì)類比對(duì)方法，對(duì)危險(xiǎn)巖體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性進(jìn)行宏觀判斷和分析，結(jié)合赤平投影分析工作方法，對(duì)危險(xiǎn)巖體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性情況進(jìn)行定性判斷，如圖1。

圖1 赤平投影分析面

通過(guò)分析可以得知危險(xiǎn)巖體結(jié)構(gòu)具體位置，兩組節(jié)理J1、J2和外延長(zhǎng)結(jié)構(gòu)的結(jié)合面之間形成切割作用，將巖體結(jié)構(gòu)切割成塊狀，由于節(jié)理J2產(chǎn)生外傾情況，造成巖塊的重心出現(xiàn)臨空偏移問(wèn)題。因此，底部基座的危險(xiǎn)巖體結(jié)構(gòu)破壞模式，主要是以滑移式和傾倒式為主，底部位置無(wú)基座的危險(xiǎn)巖體結(jié)構(gòu)破壞模式主要是以墜落式為主。

2.2 危險(xiǎn)巖石穩(wěn)定性計(jì)算和分析

危險(xiǎn)巖體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性受到多方面因素的干擾，在穩(wěn)定性計(jì)算和分析過(guò)程中，所涉及到的參數(shù)數(shù)據(jù)相對(duì)比較復(fù)雜，而準(zhǔn)確的參數(shù)或許與邊界條件等，完全查明工作會(huì)存在較大的困難。為了充分認(rèn)識(shí)該區(qū)域范圍內(nèi)，危險(xiǎn)巖體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性條件、適用危險(xiǎn)巖體結(jié)構(gòu)的整治工作要求，通過(guò)選擇部分比較典型具有代表性的危險(xiǎn)巖石崩塌類型進(jìn)行穩(wěn)定性計(jì)算和分析。

3 斜坡穩(wěn)定性計(jì)算

3.1 計(jì)算參數(shù)的確定

計(jì)算參數(shù)主要從計(jì)算剖面中量取。根據(jù)調(diào)查，節(jié)理面平直光滑、有一定張開度，可見巖屑夾泥充填，節(jié)理面結(jié)合程度為結(jié)合差，根據(jù)表1的《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》（GB 50330-2013），中風(fēng)化灰?guī)r結(jié)構(gòu)面抗剪強(qiáng)度參數(shù)設(shè)定為：cs=47kPa、φs=40°，巖體等效內(nèi)摩擦角φe=52°。暴雨工況下，巖體結(jié)構(gòu)面內(nèi)聚力和內(nèi)摩擦角按照折減系數(shù)進(jìn)行取值，按照《工程巖體分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)》（GB50218）及表1規(guī)定，結(jié)合程度一般的硬性結(jié)構(gòu)面，浸水時(shí)取低值，計(jì)算參數(shù)見表1。

表1 斜坡穩(wěn)定性計(jì)算參數(shù)一覽表

3.2 計(jì)算公式

前述斜坡穩(wěn)定性定性分析有失穩(wěn)可能主要為沿外傾結(jié)構(gòu)面滑動(dòng)巖質(zhì)斜坡，按沿最底層外傾結(jié)構(gòu)面平面滑動(dòng)面滑動(dòng)計(jì)算其穩(wěn)定性。斜坡穩(wěn)定性計(jì)算公式如下。平面滑動(dòng)面滑動(dòng)的巖質(zhì)斜坡平面滑動(dòng)面滑動(dòng)的邊坡穩(wěn)定性系數(shù)按下式計(jì)算：

T—滑體單位寬度重力及其他外力引起的下滑力（kN/m）；R—滑體單位寬度重力及其他外力引起的抗滑力（kN/m）；c—滑面的粘聚力（kPa）；φ—滑面的內(nèi)摩擦角（°）；L—滑面長(zhǎng)度（m）；G—滑體單位寬度自重（kN/m）；Gb—滑體單位寬度豎向附加荷載（kN/m），方向指向下方時(shí)取正值、指向上方時(shí)取負(fù)值；θ—滑面傾角（°）；U—滑體單位寬度總水壓力（kN/m）；V—后緣陡傾裂隙面上的單位寬度總水壓力（kN/m）；Q—滑體單位寬度水平荷載（kN/m），方向指向坡外時(shí)取正值、指向坡內(nèi)時(shí)取負(fù)值；hw—后緣陡傾裂隙充水高度（m），根據(jù)裂隙情況及匯水條件確定。

3.3 斜坡穩(wěn)定性計(jì)算過(guò)程

（1）計(jì)算方案選取。經(jīng)綜合分析本危巖體特征及其各種荷載情況，本次選定如下兩種計(jì)算方案計(jì)算評(píng)價(jià)危巖體穩(wěn)定性。第一種為天然狀態(tài)，即工況①；第二種為持續(xù)暴雨，即工況②。

（2）計(jì)算剖面選擇。前述斜坡定性分析斜坡有失穩(wěn)的可能，對(duì)斜坡分別按工況Ⅰ（天然）和工況Ⅱ（暴雨飽和）進(jìn)行穩(wěn)定性定量計(jì)算分析，同時(shí)按J2節(jié)理面、破裂面45°+φ/2=64°分別進(jìn)行計(jì)算分析。選取最不利1-1’剖面進(jìn)行邊坡穩(wěn)定性計(jì)算。

（3）邊坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)。根據(jù)《滑坡防治工程勘查規(guī)范》（GT/T 32864-2016）表3滑坡穩(wěn)定狀態(tài)劃分，斜坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)見下表。

表2 斜坡穩(wěn)定性計(jì)算表

表3 斜坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)表

通過(guò)表3對(duì)斜坡穩(wěn)定性的定性分析及定量計(jì)算分析，斜坡在降雨下滲及沖刷坡面等不利因素的作用下，斜坡會(huì)向不穩(wěn)定趨勢(shì)逐漸發(fā)展。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，通過(guò)資料收集、野外踏勘、綜合工程地質(zhì)測(cè)繪及室內(nèi)資料的綜合整理分析，主要得出了以下結(jié)論：貴陽(yáng)市某街道旁房屋后側(cè)山體崩滑（危巖體）威脅對(duì)象為坡前棟居民樓及街道過(guò)往行人生命財(cái)產(chǎn)安全。對(duì)斜坡采用了“清除部分危巖體+危巖嵌補(bǔ)+局部削坡（按52°、70°）+掛網(wǎng)噴漿+錨桿+錨索+格構(gòu)梁+截排水溝”的工程治理措施進(jìn)行治理。斜坡治理成功，取得了重大經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益。