打磨溝村不穩(wěn)定邊坡成因分析及防治措施

李玲玲

(甘肅工業(yè)職業(yè)技術(shù)學院地質(zhì)學院，甘肅天水741025）

2017年10月13日，榆中縣銀山鄉(xiāng)打磨溝村打磨溝社東北側(cè)不穩(wěn)定邊坡后緣出現(xiàn)裂縫，出現(xiàn)局部失穩(wěn)滑塌。該不穩(wěn)定邊坡位于榆中縣銀山鄉(xiāng)打磨溝村打磨溝社通往大灘和茨坪村的鄉(xiāng)村道路邊，高程2381m?；鷧^(qū)形態(tài)呈倒梯形，底寬約4m，頂寬約8m，高約12m，滑體厚度約2.0～4.0m，斜坡滑塌滑移距離約10m，堆積方量約150m3，滑塌后坡體后緣通村水泥道路懸空，隨時有可能在接縫處斷裂或掉落的可能。該不穩(wěn)定邊坡所在區(qū)域居民集中，且其變形特征明顯，滑塌區(qū)可能會進一步擴大，甚至導致村民房屋倒塌，對坡頂17戶68人的生命及財產(chǎn)安全威脅較大，影響范圍較廣，明確打磨溝村不穩(wěn)定邊坡的地質(zhì)特征、分析其形成原因以及穩(wěn)定性，采取措施進行防治迫在眉睫。

1 不穩(wěn)定邊坡特征

1.1 不穩(wěn)定邊坡形態(tài)特征

該不穩(wěn)定邊坡寬約400m，坡長約12～15m，坡頂高程2381m，其地質(zhì)剖面圖（如圖1），坡向98°，坡度70°～80°，局部直立或臨空，主要由自然因素和村民修建房屋開挖山坡坡體而綜合影響而形成。不穩(wěn)定邊坡坡面裸露，基本無植被覆蓋。該不穩(wěn)定邊坡坡頂和坡腳居民集中，且有通村的道路從坡頂通過，對邊坡的擾動性較大，道路內(nèi)側(cè)為緊臨居民區(qū)，坡腳到村民住宅區(qū)的距離約2～3m，局部緊鄰坡腳。

1.2 不穩(wěn)定邊坡物質(zhì)組成及結(jié)構(gòu)特征

該不穩(wěn)定邊坡主要由第四系上更新統(tǒng)黃土構(gòu)成，厚度大于20m，粒度組成以粉粒為主，含少量粘粒，質(zhì)地均勻，結(jié)構(gòu)疏松，具大孔隙，垂直節(jié)理發(fā)育，有自重濕陷性；礦物成份主要為石英、長石，次為親水粘土礦物，質(zhì)地均勻，無層理，具有粒狀架空式接觸現(xiàn)象，干燥—潮濕；淺黃色、灰黃色。濕陷性系數(shù)0.056～0.152，自重濕陷性系數(shù)0.022～0.096，為中強濕陷性黃土，粘聚力c值為12～32kPa，內(nèi)摩擦角φ值為25.4°～32.6°，標準承載力值120kPa。

2 不穩(wěn)定邊坡成因分析

不穩(wěn)定邊坡災害的成因主要由自然因素和人類活動共同作用形成[1]，原始的地形、地貌條件以及坡體物質(zhì)組成的物理力學性質(zhì)等是斜坡體產(chǎn)生災害的基本條件，大氣降水以及后期的人類工程活動，如坡頂、坡腳的建房削坡作用，坡面、路面、村民院內(nèi)的匯水，水渠等的滲水、漏水作用等都會加劇該不穩(wěn)定邊坡失穩(wěn)的可能性。

2.1 地形地貌條件

災害區(qū)地貌形態(tài)屬侵蝕、剝蝕黃土丘陵，山體較低，山坡坡度約25°～45°，地形切割強烈，海拔一般為2350～2450m。該不穩(wěn)定邊坡坡面裸露，坡面植被覆蓋率差，在自然和人類活動的綜合作用下，形成坡度約70°～80°，局部近似直立或臨空，相對高差約10～15m，高陡的黃土斜坡是該不穩(wěn)定邊坡形成的必要條件。

2.2 坡體結(jié)構(gòu)

不穩(wěn)定邊坡坡體為黃土層，質(zhì)地均勻，固結(jié)松散，不具層理，具大孔隙構(gòu)造，垂直節(jié)理發(fā)育，具強濕陷性，遇水易崩解，形成陡坎、落水洞、地裂縫等，有利于雨水滲漏致使其結(jié)構(gòu)破壞，促使斜坡發(fā)生失穩(wěn)變形。

2.3 降水因素

由于組成坡體的土體結(jié)構(gòu)疏松，不穩(wěn)定邊坡體后緣及中部裂縫發(fā)育，入滲條件好，雨水入滲后，加大了坡體巖土體自重，減小了巖土體原有的凝聚力，降低了巖土體的抗剪強度[2]，同時在降雨、人類生活排水等大量入滲條件下潛蝕作用加強，使原始斜坡朝不穩(wěn)定的方向不斷地轉(zhuǎn)化，最終發(fā)生不穩(wěn)定邊坡地質(zhì)災害。

2.4 人類工程活動

村民在斜坡坡頂和坡腳處修建房屋及道路，開挖山坡坡體形成高陡的臨空面，一方面增大了斜坡體的坡度，另一方面破壞了原有的坡面植被，隨著斜坡體自身重力、雨水的不斷沖刷，以及其他外力的持續(xù)作用，一方面不穩(wěn)定斜坡會發(fā)生卸荷變形，進而產(chǎn)生大量裂縫，使得斜坡體自身原有的穩(wěn)定性降低；另一方面隨著降雨等的入滲，黃土原有的物理力學性質(zhì)發(fā)生變化，降低了土體原有的抗剪強度，進一步降低了不穩(wěn)定邊坡的自身穩(wěn)定，當破壞的應力應變達到自身穩(wěn)定的臨界值時，土體內(nèi)部的結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞，使土體沿某一軟弱面向下滑動，發(fā)生整體或局部滑塌[3]。

3 穩(wěn)定性分析及發(fā)展趨勢預測

該地質(zhì)災害隱患點長期存在，2014年對該不穩(wěn)定邊坡約35m進行了應急工程治理，目前工程外觀效能良好。近些年來原坡體上裂縫不斷發(fā)展，落水洞、陡坎隨處可見，使得前緣坡體坡度不斷加大，局部直立或臨空，坡面上縱向裂縫較為發(fā)育。降雨形成的坡面落水洞、陡坎等，形成了大小不一的直接或潛在的崩塌塊體。2017年10月13日該處不穩(wěn)定邊坡發(fā)生局部失穩(wěn)滑塌后，坡體后緣約8m長水泥道路懸空，道路內(nèi)側(cè)及村民房屋墻壁出現(xiàn)裂縫，道路外側(cè)公路護欄、通信桿、電桿向外傾斜，外側(cè)道路土路肩裂縫明顯，隨時有進一步垮塌的可能。

目前，該不穩(wěn)定邊坡現(xiàn)狀條件下穩(wěn)定性差，在坡面滲水、人類工程活動，自身重力、其他外力等的作用下，將導致該不穩(wěn)定邊坡進一步變形，故該不穩(wěn)定邊坡發(fā)展趨勢為不穩(wěn)定。

4 地質(zhì)災害防治初步方案

根據(jù)該不穩(wěn)定邊坡的發(fā)育特征，地層巖性結(jié)構(gòu)、形成原因及失穩(wěn)因素、坡面及坡腳建筑物的布置位置等方面綜合分析考慮，建議采取綜合防治措施（圖2）。

4.1 坡腳處采用擋土墻進行穩(wěn)定

本次治理工程長度為80m,采用衡重式擋土墻設(shè)計，擋土墻結(jié)構(gòu)采用重力式C25素混凝土衡重式擋土墻。斷面尺寸為：墻高8m，頂寬0.4m，面坡坡比1∶0.1，上墻高4.0m，上墻背坡比1∶0.1，衡重臺寬1.0m，下墻背坡比1∶0.2，墻趾臺階寬0.5m，墻趾臺階坡比1∶0.1；基礎(chǔ)深1.5m，基底傾斜坡比1∶0.2；，擋土墻基礎(chǔ)采用分段跳槽方式開挖；基礎(chǔ)采用三七灰土換填50cm，墻內(nèi)預埋三排泄水孔，?110mmPVC管呈品字形布置，橫向間距3m，豎向間距1.5m，外傾坡比5%，下排排水管距地面1.0m，排水管入口利用碎石層過濾；擋土墻每隔10m設(shè)一道伸縮縫，伸縮縫為通縫（圖3）。

圖3 衡重式擋土墻設(shè)計圖

對該不穩(wěn)定邊坡坡腳擋墻墻后回填，回填長度80m，夯填土方量約3011.4m3。土層分層夯填，每層夯填厚度30cm，夯實系數(shù)不小于0.9。

4.2 擋土墻以上部分修錨桿格構(gòu)

在擋土墻頂部布設(shè)錨桿格構(gòu)工程。框架格構(gòu)分片布置，每片寬度為6.8m，每片錨桿框架由底梁、一道橫梁、頂梁、兩道豎肋組成，交點處布設(shè)錨桿；框架梁橫梁截面尺寸為0.4m×0.4m，豎肋為矩形截面，尺寸為0.4m×0.4m截面，框架格構(gòu)采用C25鋼筋混凝土澆筑，每片框架整體澆筑，一次完成。框架梁嵌入土層深度不小于2/3框架梁高度，每兩片之間設(shè)置2cm伸縮縫，深度20cm。

每片框架格構(gòu)共布設(shè)兩排，自下而上第一排高1.40m，寬3m，底梁頂面應與擋墻頂面平齊，工程施工中框架格構(gòu)豎肋可適當調(diào)整；第二排高1.40m，寬3m，施工過程中第二排格構(gòu)高度可依據(jù)地形適當調(diào)整；框架格構(gòu)布設(shè)坡面應盡量平整，坡比1∶0.75；坡面平整工程中應盡量避免對坡體的擾動（圖4）。

圖4 錨桿格構(gòu)設(shè)計圖

4.3 擋土墻底部前緣設(shè)排水渠

擋土墻底部前緣布設(shè)排水渠工程，并根據(jù)地形條件延長排至安全區(qū)域，排水渠長100m。排水渠設(shè)計在衡重式擋土墻基礎(chǔ)邊緣，排水渠為矩形截面，排水渠壁為高0.2m，厚0.2m，采用C25混凝土澆筑，渠底為擋土墻基礎(chǔ)，排水渠截面內(nèi)側(cè)寬0.3m，深0.2m；每隔10m設(shè)一道伸縮縫，縫寬2cm，縫內(nèi)填塞瀝青木板條。

5 結(jié)論

打磨溝村打磨溝社的不穩(wěn)定邊坡因其土體結(jié)構(gòu)疏松，具強濕陷性，坡形高陡，地形切割強烈，坡面裸露，垂直節(jié)理發(fā)育，加之降雨、坡頂?shù)呐潘?、滲水作用、車輛的擾動作用以及修建房屋道路等人類工程活動等的影響，使邊坡處于不穩(wěn)定性，急需進行治理，根據(jù)邊坡特點，可采取擋土墻結(jié)合頂部修建錨桿格構(gòu)、坡腳修建排水渠的措施進行防治。