廣州市花都區(qū)某滑坡穩(wěn)定性評價與分析

熊龍

(廣州市地質(zhì)調(diào)查院,廣東 廣州510440)

1 滑坡簡要情況

花都區(qū)花山鎮(zhèn)儒林村十五組滑坡位于花都區(qū)中部,距花山圩鎮(zhèn)約2km,屬平原地貌區(qū)?；聟^(qū)位于平原地貌區(qū)內(nèi)的殘丘坡腳,坡腳為房屋,房屋與坡腳距離1～3m,坡腳因削坡建房形成人工邊坡。2016 年8 月,受暴雨誘發(fā),人工邊坡局部發(fā)生滑坡,滑坡區(qū)呈舌形,其后緣及側(cè)壁見陡坎,前緣見約100m3土體堆積,堆積物直抵房屋后墻。多種跡象表明該處邊坡坡體處于不穩(wěn)定狀態(tài),滑坡潛在體積初步估計達5600m3,一旦滑體再次發(fā)生滑動,滑體可能沖擊坡腳附近民房,將對坡腳2 戶10 人的生命財產(chǎn)安全造成危害,威脅財產(chǎn)預(yù)估為200 萬元。

2 滑坡基本特征

2.1 空間形態(tài)特征

滑坡區(qū)位于花都區(qū)中部花山鎮(zhèn)圩鎮(zhèn)東北儒林村十五組,屬平原地貌區(qū)?；聟^(qū)位于平原地貌區(qū)內(nèi)的殘丘坡腳,山坡由含礫石粘土、粉質(zhì)粘土、強風化泥質(zhì)粉砂巖、粉砂巖等巖土土層組成,表層為殘坡積粉質(zhì)粘土,土層較厚,礫石含量較低,坡面植被為桉樹、雜草和灌木。區(qū)內(nèi)最高點位于殘丘坡頂,標高約58m,最低點位于坡腳村莊,標高約33m,相對高差25m。殘丘坡度平緩,山坡原始坡度15°～25°,栽種有桉樹,坡腳因為修建房屋而削坡,人工邊坡長60m,坡高2～7m,坡度35～60°,坡面裸露,穩(wěn)定性較差。

滑坡體長約20m,寬4m,厚1.5m,滑坡平面呈舌形,主滑方向為220°?；麦w巖土裸露,前緣直抵屋墻體,后緣陡坎高約1.5m?；w不同部位有不同程度變形、裂縫跡象,其中滑體后緣發(fā)育明顯的弧形拉張裂縫,不連續(xù),主拉張裂縫走向120～135°,延伸長度約20 米,見后緣陡坎,下錯1～1.5 米?；w中下部則土體松散,次生裂隙密集,呈不規(guī)則發(fā)育,總體呈網(wǎng)狀、羽狀分布,受雨水沖刷,局部已形成沖溝?；w兩側(cè)可見次生裂縫及陡坎,與后緣陡坎相連呈圓弧狀?；麦w面積約80m2,總體積約100m3。

2.2 物質(zhì)組成及結(jié)構(gòu)特征

本滑坡為淺層土質(zhì)滑坡,滑體主要由粉質(zhì)粘土組成,局部見強風化粉砂巖。粉質(zhì)粘土呈土棕紅色、黃褐色,稍濕,主要成分為泥質(zhì)和砂質(zhì),可塑(滑坡前緣土體呈軟塑狀),手捏粘性強,微弱砂感,切面具有光澤。強風化泥質(zhì)粉砂巖呈青灰色、淺紫色、灰黑色,巖石主要成分為長石,粉砂質(zhì)結(jié)構(gòu),塊狀構(gòu)造,局部夾有泥巖碎塊,巖芯半巖半土狀,局部呈碎塊狀、短柱狀。滑帶位于粉質(zhì)粘土與強風化泥質(zhì)粉砂巖接觸帶上,主要由可塑狀粉質(zhì)粘土組成,黃色,多呈潮濕狀,滑體前緣滑帶呈飽和狀,土體呈鱗片狀或?qū)蛹y狀,產(chǎn)狀與坡面大致平行?；矌r性為強風化泥質(zhì)粉砂巖,青灰色、淺紫色、灰黑色,粉砂質(zhì)結(jié)構(gòu),層狀構(gòu)造,局部夾有泥巖碎塊,巖芯呈半巖半土狀、碎塊狀、短柱狀,強度稍低,遇水易軟化崩解?；聟^(qū)下伏基巖面坡度較陡,滑床在縱向上呈后緣及中部較陡、前緣相對平緩的折線型。

2.3 水文地質(zhì)

滑坡處于自然斜坡地帶,傾向單一,周邊未見常年徑流,地表水體主要為魚塘和水井,水量均較為穩(wěn)定,與滑坡的距離較遠。其中魚塘的主要補給途徑為大氣降水及生活用水排放；水井則由地下水補給?；聟^(qū)巖土層組合自上而下為:粉質(zhì)粘土(為透水層)、強風化泥質(zhì)粉砂巖(為隔水層)。受邊坡巖土層結(jié)構(gòu)組成及地形地貌(坡腳臨空、坡陡,坡頂匯水地貌)控制,大氣降水迅速入滲,在粉質(zhì)粘土與強風化泥質(zhì)粉砂巖接觸帶附近形成富水帶。因此,滑坡體受持續(xù)降雨影響,滑帶附近易形成局部上層滯水,在上部粉質(zhì)粘土與滑帶土層間形成穩(wěn)定的地下水賦存帶,從而嚴重降低滑坡區(qū)土體抗剪強度,同時增加邊坡荷載,增大滑體的下滑力,水文地質(zhì)條件對滑坡的穩(wěn)定不利。

3 變形特征及成因分析

3.1 滑坡類型及變形破壞模式

按滑體體積分類,本滑坡滑體約100m3,屬小型滑坡；按滑動體類型分類,本滑坡主要由粉質(zhì)粘土構(gòu)成,屬土質(zhì)滑坡；按力學(xué)性質(zhì)分類,本滑坡屬上部推移,下部牽引的復(fù)合式滑坡?；虑熬壊糠肿冃畏绞綄贍恳?坡腳高陡開挖面使坡體支撐不足失穩(wěn),中部至后部變形方式為推移式,滑坡壁形成后,滑體后部失去支撐形成拉張裂縫,滑坡變形方式從牽引式過渡到推移式。本滑坡控滑面為層內(nèi)錯動帶,沿控滑面產(chǎn)生垂向和縱向位移,對地表破壞性強。

3.2 滑坡成因及影響因素分析

滑坡位于平原地貌區(qū)的殘丘上,滑坡頂部為U 型溝谷,坡腳為人工邊坡,人工邊坡坡度30～45°,坡面裸露。滑坡區(qū)屬亞熱帶氣候,降雨豐沛,汛期平均降雨量大,雨水匯聚于U 型溝谷形成短時徑流,順地勢流下并沖刷坡面,匯聚于坡腳浸潤土體,為滑坡的形成提供了一定的水理條件?；聟^(qū)第四系含礫粉質(zhì)粘土厚度一般1.6～9.2m,透水性較好,下伏透水性較差的強風化泥質(zhì)粉砂巖隔水層,隔水層平均埋深約15m,雨水不斷下滲至粉質(zhì)粘土與基巖接觸面,易在粉質(zhì)粘土層底部形成軟弱層和富水帶,不僅嚴重降低了邊坡巖土體的抗剪強度,而且增加了邊坡的荷載,增大滑體的下滑力,進而誘發(fā)滑坡。此外,人為開挖坡腳形成臨空高陡邊坡也為滑坡體的滑動提供有利條件。筆者認為,地層巖性及產(chǎn)狀、地形地貌條件是滑坡產(chǎn)生的主導(dǎo)因素,氣候及降雨是滑坡發(fā)展的重要因素,坡腳開挖是誘發(fā)因素之一。

4 滑坡的穩(wěn)定性評價

4.1 計算剖面及模型

本滑坡為折線形滑動面,采用傳遞系數(shù)法,選擇平行于滑坡主滑方向的典型剖面2-2'和3-3'剖面進行計算,計算公式采用《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》(GB50330-2013)[1]推薦公式,按一級邊坡、折線滑動法查表,根據(jù)滑坡現(xiàn)狀穩(wěn)定性、產(chǎn)生破壞危害性、工程治理難度等因素,綜合確定穩(wěn)定性計算安全系數(shù)Kst 的取值為1.35。

4.2 計算工況與參數(shù)選取

滑坡區(qū)屬地震基本烈度為Ⅵ度區(qū),不考慮地震荷載影響；滑坡區(qū)地表無建筑物,不考慮地表荷載影響。調(diào)查發(fā)現(xiàn)坡腳巖土較為濕潤,說明滑坡區(qū)地下水滲流形成了一定的動水壓力,對滑坡穩(wěn)定有一定的影響,而且下雨天,滑坡區(qū)表面土層濕滑泥濘,說明滑坡體土層受雨水浸泡極易飽和,巖土體含水量飽和的情況可取飽和重度。因此,選取自重+天然狀態(tài),以及自重+強降雨飽水狀態(tài)兩種工況進行計算。

滑坡滑體主要由粉質(zhì)粘土構(gòu)成,參數(shù)選取天然容重為13.4kN/m3飽和容重為18.4kN/m3,正常工況(天然狀態(tài))下粘聚力20.8kPa,內(nèi)摩擦角14.9°,強降雨(富水狀態(tài))下粘聚力13.5kPa,內(nèi)摩擦角9.8°,土層與錨固體粘結(jié)強度特征值為30kPa(表1)。

表1 邊坡巖土體主要計算參數(shù)(推薦值)

4.3 穩(wěn)定性簡要分析

滑坡穩(wěn)定性計算判別標準參考重慶市地方標準《地質(zhì)災(zāi)害防治工程勘查規(guī)范》(DB50/143-2003)[2](表2)。計算結(jié)果表明,該邊坡在天然狀態(tài)條件下處于穩(wěn)定或基本穩(wěn)定狀態(tài),穩(wěn)定性系數(shù)Ks=1.334～1.560,飽水后處于較不穩(wěn)定狀態(tài),穩(wěn)定性系數(shù)Ks=1.033～1.041,表明該處邊坡危險性較高,如遇強降雨誘發(fā),仍有可能下滑形成災(zāi)情,計算分析結(jié)果與邊坡現(xiàn)階段狀態(tài)基本相符(表3)。

表2 滑坡穩(wěn)定狀態(tài)劃分表

表3 邊坡穩(wěn)定性計算結(jié)果表

4.4 發(fā)展趨勢預(yù)測

已發(fā)滑坡體縱向長度20m,橫向?qū)挾绕骄?m,面積約80m2,滑體體積約100m3,部分仍堆積于坡腳,已發(fā)災(zāi)害規(guī)模屬小型滑坡。構(gòu)成滑坡的土體潮濕松散,滑坡后緣可見明顯裂縫,滑坡體見羽狀裂縫,因此,本滑坡仍處于欠穩(wěn)定狀態(tài)[3]?；聟^(qū)人工邊坡東側(cè)一段,長30m,高5～8m,坡度45～60°,坡體上部多為粉質(zhì)粘土,坡腳局部見泥質(zhì)粉砂巖出露,已發(fā)滑坡即發(fā)生在該段人工邊坡,在雨季,坡體上部土層受雨水浸潤,在飽和狀態(tài)下很有可能沿粉質(zhì)粘土與泥質(zhì)粉砂巖的接觸面發(fā)生滑坡,初步推斷潛在滑坡面積約為1400m2,平均厚度4m,體積為5600m3,按滑體體積分級標準,潛在滑坡規(guī)模等級為中型。分析認為本滑坡在現(xiàn)狀條件下處于潛在的較不穩(wěn)定狀態(tài),如遇持續(xù)高強度降雨,可能進一步產(chǎn)生滑動,滑坡后緣范圍將進一步擴大,產(chǎn)生更大危害。

4.5 防治措施建議

根據(jù)滑坡工程地質(zhì)條件及以上穩(wěn)定性分析,目前滑坡體處于潛在的較不穩(wěn)定狀態(tài),為避免造成經(jīng)濟損失及不良影響,建議立即清除坡腳的滑坡前緣堆積土體,并盡快根據(jù)滑坡的穩(wěn)定情況、縱向下滑力的大小及分布,采用二級支擋進行工程治理[4-5]。建議一級支檔用抗滑樁進行支擋；二級支檔可采用滑坡前緣坡腳擋墻和預(yù)應(yīng)力錨桿(索)格構(gòu)形式進行支護,應(yīng)同步實施治“水”措施,設(shè)計在治理下部滑體時要考慮滑體上部未滑動部分的穩(wěn)定性,以免產(chǎn)生上部進一步的滑動。

5 結(jié)論

花都區(qū)花山鎮(zhèn)儒林村十五組滑坡屬于淺層土質(zhì)滑坡,邊坡穩(wěn)定性的影響因素較多,其中控制邊坡穩(wěn)定性的內(nèi)因是巖土體工程性質(zhì)及水理性能,汛期(4～9 月)強降雨是滑坡的主要誘發(fā)因素,人為開挖坡腳等人類工程活動也是誘發(fā)因素之一。穩(wěn)定性分析也表明,滑坡正常工況下基本穩(wěn)定,強降雨條件下較不穩(wěn)定,綜合多方因素考慮,建議采用抗滑樁+擋土墻的二級支護模式進行工程治理,以消除地質(zhì)災(zāi)害隱患。