潮州市旸山小學(xué)滑坡隱患點(diǎn)穩(wěn)定性分析及治理設(shè)計(jì)方案建議

李雙梅，方 剛，張明亮

（廣東省有色金屬地質(zhì)局九三一隊(duì)，廣東汕頭 515041）

1 概述

地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)位于潮州市湘橋區(qū)磷溪鎮(zhèn)旸山村旸山小學(xué)南部山體邊坡，已發(fā)滑坡體所在邊坡總長(zhǎng)約100m，坡度約20°～60°，坡體走向?yàn)?5°，整體坡向約為355°。潛在滑坡體體積約0.8×104m3，滑坡體規(guī)模可達(dá)中型。潛在滑坡緊鄰學(xué)校操場(chǎng)和教學(xué)樓，潛在威脅人口約367 人，潛在經(jīng)濟(jì)損失約1000 萬(wàn)元，其危害性大，危險(xiǎn)性大，為保證人民生命財(cái)產(chǎn)安全建議盡早治理。

2 地質(zhì)環(huán)境條件

2.1 地形地貌

地災(zāi)點(diǎn)所在地為丘陵地貌，區(qū)內(nèi)最低高程位于學(xué)校西側(cè)道路，標(biāo)高+9.71m；最高高程位于南東部山頂，標(biāo)高+72.29m，相對(duì)高差62.58m。山體東西向自然坡度約19°～30°；南北向自然坡度約25°～30°，坡面植被較發(fā)育。

地災(zāi)點(diǎn)所在坡體人工削坡后邊坡標(biāo)高為+16.61～+40.25m，邊坡總長(zhǎng)約120m；坡向268°～352°，坡度20°～50°，邊坡高度4～20m，邊坡類型為土質(zhì)邊坡，地形地貌條件中等。

2.2 地層巖性

根據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料和勘查報(bào)告鉆孔揭露情況,滑坡所在地區(qū)地層為三疊系上統(tǒng)及侏羅系下統(tǒng)銀瓶山組（T3J1y）、第四系（Q）。

銀瓶山組（T3J1y）：粉砂巖、細(xì)砂巖、長(zhǎng)石石英砂巖，出露地表巖石為全風(fēng)化、強(qiáng)風(fēng)化，整段邊坡呈土狀，局部含少量的碎石塊。鉆孔揭穿全風(fēng)化層厚5.3～9.2m，強(qiáng)風(fēng)化層厚10.6～24.7m，揭露中風(fēng)化層2.3～5.8m。地層產(chǎn)狀51°∠30°。

第四系（Q）：出露第四系殘坡積層（Q4el＋dl），主要分布在邊坡表部的坡麓地帶，呈灰黃、黃褐色，巖性為粉質(zhì)粘土，混碎石塊，結(jié)構(gòu)較為松散；鉆孔揭露厚度0.4～1.3m。

2.3 地質(zhì)構(gòu)造

區(qū)內(nèi)未見斷裂構(gòu)造通過(guò)，根據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料，滑坡區(qū)位于韓江斷裂帶與田東—古巷斷裂之間，大坑斷裂南西延伸端；從鉆孔巖芯觀察，受區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造斷裂帶影響，節(jié)理裂隙極發(fā)育，較具優(yōu)勢(shì)的節(jié)理裂隙有三組：①332°∠70°、②45°∠89°、③45°∠8°。對(duì)滑坡區(qū)影響較大，地質(zhì)構(gòu)造條件中等。

2.4 水文地質(zhì)條件

地下水的類型有松散巖類孔隙水和層狀巖類裂隙水兩類。

松散巖類孔隙水分布于第四系土層中，透水性不均，地下水量貧乏，第四系松散巖類孔隙水富水性弱。層狀巖類裂隙水主要分布于以粉砂巖為主的風(fēng)化裂隙之中，丘陵地帶的水力性質(zhì)為潛水。巖層的富水性隨裂隙的發(fā)育情況而變化，隨深度增加而減少和閉合?？傮w上整個(gè)含水層的透水性不強(qiáng)，水量不大，裂隙含水層富水性弱。地下水主要補(bǔ)給來(lái)源是大氣降水入滲補(bǔ)給，鉆孔觀測(cè)到地下水位埋深約10.8～15.4m。地下水徑流方向與地勢(shì)相仿，總體由中央山頂往四周，自高處向低地排泄。

2.5 工程地質(zhì)條件

根據(jù)勘查報(bào)告巖土層從上至下按成因類型分成5層：①粉質(zhì)粘土（殘坡積土層（Q4el＋dl），②淤泥（Q4al），③全風(fēng)化砂巖（T3J1y），④強(qiáng)風(fēng)化粉砂巖（T3J1y），⑤中風(fēng)化粉砂巖（T3J1y）。邊坡主要由殘坡積土和全風(fēng)化—強(qiáng)風(fēng)化砂巖組成，砂巖風(fēng)化層多呈土狀，故整體可視為土質(zhì)邊坡。因局部風(fēng)化程度的差異巖土層中分布有碎石，降低了土層的凝聚力。砂巖風(fēng)化而成的土體結(jié)構(gòu)較松散，力學(xué)強(qiáng)度較低，穩(wěn)定性較差，飽水易崩解軟化。在暴雨或人工擾動(dòng)影響下，容易引發(fā)崩塌、滑坡地質(zhì)災(zāi)害。坡體位于粉砂巖分布區(qū)，地層傾向與坡向一致，傾角與坡角幾乎一致，故發(fā)生順層滑動(dòng)和土巖結(jié)合面滑動(dòng)的可能性較大，對(duì)邊坡穩(wěn)定不利。

3 滑坡形成的影響因素

據(jù)滑坡區(qū)所處的地質(zhì)環(huán)境分析，滑坡體的形成包括內(nèi)部條件：地形地貌、地層巖性、坡體結(jié)構(gòu)、臨空面等；外部條件：降雨、風(fēng)化、人類工程活動(dòng)。

3.1 內(nèi)部條件

滑坡體處于丘陵向平原過(guò)渡地帶，屬剝蝕殘丘地貌?；麦w所在邊坡坡度15°～70°，遭早期人工切坡造成較陡立且部分呈裸露狀態(tài)，已形成便于巖土體滑崩的臨空面。全風(fēng)化和強(qiáng)風(fēng)化砂巖構(gòu)成邊坡的主體，風(fēng)化程度較高且不均，偶含碎石的存在使得土層的粘聚力降低，導(dǎo)水通道增加，受滲流影響的作用加大，坡體土層水理性質(zhì)較差且前緣存在高陡臨空面，在重力作用和強(qiáng)降雨等外部因素影響下，極易形成崩塌或滑坡。巖性對(duì)邊坡具有明顯的控制作用。

3.2 外部條件

該邊坡的形成源于早期建設(shè)需要進(jìn)行人工開挖等活動(dòng)，坡角過(guò)大過(guò)陡，易受外界條件影響發(fā)生災(zāi)害。風(fēng)化作用加速了巖層及危巖體裂隙的擴(kuò)展，裂面強(qiáng)度降低，差異風(fēng)化形成凹巖腔，促進(jìn)危巖體的失穩(wěn)。該區(qū)域夏季暴雨發(fā)生頻繁，暴雨及持續(xù)降雨通過(guò)局部土體的裂縫滲入粘結(jié)性差的地下土層中，受地形和地下水的長(zhǎng)期作用，土層軟化，土體物理力學(xué)強(qiáng)度減弱，坡體處于飽水狀態(tài)，增加自重，加劇土體的變形和破壞。人類工程活動(dòng)是造成山體邊坡滑塌的主要原因，降雨是坡體變形發(fā)展主要因素。

4 現(xiàn)狀邊坡穩(wěn)定性分析

依據(jù)勘查掌握的有關(guān)巖土參數(shù)（見表1），對(duì)可能產(chǎn)生滑塌的學(xué)校南側(cè)及東側(cè)邊坡的穩(wěn)定性進(jìn)行分段驗(yàn)算。

表1 各巖土層參數(shù)取值表

根據(jù)《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》(GB50330-2013)[1]邊坡穩(wěn)定性狀態(tài)劃分標(biāo)準(zhǔn)，且結(jié)合穩(wěn)定性計(jì)算可知，學(xué)校南側(cè)的邊坡（剖面1～4）在極端氣候條件下的穩(wěn)定性尚顯不足（安全系數(shù)0.82～1.05），在未加穩(wěn)固防護(hù)的情況下，存在滑塌失穩(wěn)的可能。預(yù)測(cè)學(xué)校南側(cè)的整段邊坡在長(zhǎng)期暴雨等不良?xì)夂驐l件的影響下，可能發(fā)生連續(xù)滑塌，最終可導(dǎo)致大面積的滑坡。預(yù)測(cè)滑坡主滑向?yàn)?53°，可能發(fā)生滑坡的邊坡長(zhǎng)度約100m，潛在滑坡體寬約70m，長(zhǎng)約40m，坡高約30m，滑床深度約6m，預(yù)測(cè)滑坡體體積約8000m3，屬中型淺層滑坡[2]。學(xué)校東側(cè)的邊坡（剖面6），坡高小（≤4m），坡角不大（≤25°）穩(wěn)定性較好，不易發(fā)生滑塌。

5 地質(zhì)災(zāi)害治理工程設(shè)計(jì)

5.1 設(shè)計(jì)方案

設(shè)計(jì)依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查和勘查報(bào)告內(nèi)容結(jié)合《坡面防護(hù)工程設(shè)計(jì)規(guī)范》綜合確定，該工程治理方案采用削坡+重力式擋土墻+格構(gòu)+錨桿護(hù)坡，并在坡腳修筑排水溝，坡頂修筑截水溝[3]，平面布置見圖1。

圖1 設(shè)計(jì)方案平面布置簡(jiǎn)圖

5.1.1 削坡

對(duì)山坡進(jìn)行削坡減載，降低下滑力，該工程格構(gòu)護(hù)坡段標(biāo)高28m以下按1∶1放坡，標(biāo)高28m以上按1∶0.84放坡，截水溝以上按1∶1放坡。

5.1.2 重力式擋土墻

在坡體下方修筑擋土墻作為主要支護(hù)措施，擋墻采用C30砼現(xiàn)場(chǎng)澆筑。D1-D14段擋墻長(zhǎng)約122.31m，基礎(chǔ)埋深1.5m，基底、墻頂標(biāo)高隨地勢(shì)變化，擋墻高5.71m，墻頂厚為1.6m，面坡坡率1∶0.25。擋墻底部設(shè)置C20 砼墊層，厚度0.2m，2m×2m 梅花型設(shè)置泄水孔。橫縱筋采用HRB400 鋼筋，直徑20mm 螺紋筋，箍筋采用HPB335鋼筋，直徑10mm圓鋼。砼凈保護(hù)層厚度75mm。

D14-D18 段擋墻長(zhǎng)約45.69m，基礎(chǔ)埋深1m，基底標(biāo)高27.6m，墻頂標(biāo)高30.12m，擋墻高4m，墻頂厚為1m，面坡坡率1∶0.25。擋墻底部設(shè)置C20砼墊層，厚度0.2m，2m×1.5m梅花型設(shè)置泄水孔。

5.1.3 格構(gòu)+錨桿

標(biāo)高28m 以下坡面1∶1 放坡后，采用2m×2.5m 格構(gòu)護(hù)坡；標(biāo)高28m 以上坡面按1∶0.84 放坡后采用2m×2.5m格構(gòu)+錨桿支護(hù)。格構(gòu)梁規(guī)格0.3m×0.3m，刻槽深度0.2m，框架格構(gòu)梁為現(xiàn)澆C25 砼。格構(gòu)梁橫縱筋采用HRB400 鋼筋，直徑16mm 螺紋筋，箍筋采用HPB300鋼筋，直徑8mm圓鋼。格構(gòu)內(nèi)植草皮，平臺(tái)種植景觀樹，裸露坡面撒草籽護(hù)坡。錨桿采用HRB400,直徑25mm 螺紋鋼筋，錨桿間距橫向2.0m，高度間隔1.915m。標(biāo)高36～44m段坡面單根錨桿長(zhǎng)12.2m，全長(zhǎng)粘結(jié)段長(zhǎng)12m；其余段坡面單根錨桿長(zhǎng)10.2m，全長(zhǎng)粘結(jié)段長(zhǎng)10m。格構(gòu)+錨桿布置斷面示意圖見圖2。

圖2 格構(gòu)+錨桿布置斷面示意圖

5.1.4 截排水溝

截排水溝采用C20砼現(xiàn)澆，坡腳設(shè)置排水溝，長(zhǎng)約360m，坡頂設(shè)置截水溝，長(zhǎng)約400m，平臺(tái)設(shè)置排水溝長(zhǎng)約300m。

5.2 設(shè)計(jì)方案穩(wěn)定性驗(yàn)算

邊坡的穩(wěn)定性計(jì)算主要以《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》（GB50330-2013）的相關(guān)規(guī)定為依據(jù)，結(jié)合鉆探資料、巖土體工程和坡體形態(tài)，對(duì)已發(fā)滑坡體所在邊坡分段選取具代表性的斷面采用南京庫(kù)倫GEO5邊坡穩(wěn)定分析軟件[4]進(jìn)行穩(wěn)定性計(jì)算，選取1-1′～4-4′剖面分析。計(jì)算分別選取三種工況進(jìn)行（表2）。

5.2.1 設(shè)計(jì)參數(shù)選取

邊坡類型：土質(zhì)邊坡，防護(hù)邊坡高度11～24m；錨固段土層巖性：強(qiáng)風(fēng)化粉砂巖；邊坡工程安全等級(jí)：二級(jí)；邊坡防治工程級(jí)別：二級(jí)；邊坡重要性系數(shù)為1；錨桿鋼筋：錨桿型號(hào)HRB400?25mm 螺紋鋼筋；錨桿錨固段長(zhǎng)度10m 和12m；錨桿桿體抗拉安全系數(shù)按規(guī)范取值2.0，普通鋼筋抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值360kPa；錨桿錨固體抗拔安全系數(shù)K=2.4；格構(gòu)錨桿錨固體段鉆孔直徑90mm；巖土層為強(qiáng)風(fēng)化粉砂巖，其與錨固體極限粘結(jié)強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值220kPa；鋼筋與錨固砂漿間粘結(jié)強(qiáng)度設(shè)計(jì)值2400kPa（水泥砂漿強(qiáng)度M30）；格構(gòu)錨桿抗拔力設(shè)計(jì)值88.31kN；抗震設(shè)防烈度：8 度（0.2g）；巖土材料參數(shù)見表1。

5.2.2 驗(yàn)算結(jié)果

經(jīng)驗(yàn)算邊坡各剖面加固后在各個(gè)工況下的滑動(dòng)安全系數(shù)值見表2。

根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果，設(shè)計(jì)邊坡加固后工況1整體穩(wěn)定性系數(shù)均大于1.3，工況2、工況3整體穩(wěn)定性系數(shù)均大于1.1，各剖面加固后在各個(gè)工況的邊坡都滿足規(guī)范要求。

6 結(jié)語(yǔ)

為防止地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生，遵循“固腳、強(qiáng)腰、排水”的原則，同時(shí)貫徹“恢復(fù)自然、水土保持、技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)美觀”的理念，因地制宜，密切結(jié)合地質(zhì)環(huán)境條件和已發(fā)地質(zhì)災(zāi)害的特點(diǎn)和危害性，根據(jù)不同坡段的潛在的變形失穩(wěn)形式來(lái)選擇防治方案，分區(qū)段采取有針對(duì)性的治理措施。通過(guò)合理有效的治理工作，可以為主要隱患點(diǎn)附近的居民減輕或消除地質(zhì)災(zāi)害威脅，免受地質(zhì)災(zāi)害危害，對(duì)維護(hù)社會(huì)穩(wěn)定，有效保護(hù)地質(zhì)環(huán)境，促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)全面、持續(xù)發(fā)展具有顯著效益。

表2 設(shè)計(jì)邊坡穩(wěn)定性計(jì)算成果表