暴雨工況下老舊砌石擋墻滑坡變形特征與應急處置措施

摘" 要：近年來，鎮(zhèn)江城區(qū)每年汛期都有地質災害險情發(fā)生，發(fā)生時間集中于暴雨后，其險情以滑坡為主，擋土墻垮塌引起的滑坡險情占比大于等于50%。某小區(qū)健身廣場西側滑坡發(fā)生于2023年7月11日，為強降雨后第四天，屬于典型的暴雨工況下老舊砌石擋墻垮塌引發(fā)的滑坡地質災害。該文通過對該滑坡的變形特征進行研究，總結出該類滑坡險情的主要影響因素為地層巖性、地形地貌、降雨影響和砌石擋墻老舊等。提出當邊坡為砌石擋墻支護而產生滑坡災害時，可將擋墻看作是一個具有一定抗剪強度的巖土體進行分析，所得到的邊坡穩(wěn)定性結果更符合實際，具有一定的創(chuàng)新性。對該類型滑坡提出針對性的應急處置措施，對類似地質災害險情處置具有一定的借鑒意義。

關鍵詞：滑坡;強降雨;砌石擋墻;變形特征;應急處置

中圖分類號：P694" " " 文獻標志碼：A" " " " " 文章編號：2095-2945（2024）26-0146-06

Abstract： In recent years， there are geological hazards in Zhenjiang urban area every year in flood season. The occurrence time is concentrated after rainstorm， and the main danger is landslide. The proportion of landslide hazards caused by the collapse of retaining wall is greater than or equal to 50%. On July 11， 2023， the fourth day after rain， the landslide on the west side of the fitness square in a community is a geological disaster caused by the collapse of the old masonry retaining wall under the influence of a typical rainstorm. This article summarizes the main influencing factors of this type of landslide risk through the study of its deformation characteristics， including geological lithology， terrain and topography， rainfall influence， and old masonry retaining walls. When the slope is supported by masonry retaining walls and landslide disasters occur， the retaining wall can be considered as a rock and soil mass with a certain shear strength for analysis. The obtained slope stability results are more in line with reality and have a certain degree of innovation. Targeted emergency response measures are proposed for this type of landslide， which has certain reference significance for similar geological hazard situations.

Keywords： landslide; heavy rainfall; stone masonry retaining wall; deformation characteristics; emergency response

鎮(zhèn)江市在城市發(fā)展過程中修建了大量重力式砌石擋土墻，年限較久，一旦砌石擋土墻變形受損，將會導致邊坡失穩(wěn)，引發(fā)滑坡地質災害。尤其汛期，長期強降雨不僅使墻后土體失穩(wěn)，還可能直接導致墻體失效而引發(fā)滑坡災害。根據統(tǒng)計，2012—2023年度汛期，鎮(zhèn)江市區(qū)共發(fā)生88處地質災害險情，其中有48處為擋土墻滑塌引起的地質災害（圖1），占總數的55%。僅2023年汛期，鎮(zhèn)江市區(qū)共發(fā)生10處地質災害險情，其中就有5處（50.0%）為擋土墻垮塌引發(fā)的滑坡災害（圖2），不僅給相關部門帶來防控壓力，還直接威脅到居民的生命財產安全。因此，對于暴雨工況下老舊砌石擋墻滑坡變形特征的研究有助于更好地掌握該類型滑坡變形機制，從而采取及時有效的應急處置措施，降低安全隱患，保障人民的生命財產安全。

1" 研究區(qū)背景

長期以來，地質災害的研究程度較高。鎮(zhèn)江市區(qū)對滑坡地質災害邊坡的治理多采用砌石擋墻，不僅經濟合理且治理效果較好[1-2]。近年來，由于老舊砌石擋墻垮塌[3]而引發(fā)的地質災害屢見不鮮[4]，僅2023年汛期鎮(zhèn)江市區(qū)就發(fā)生5起因暴雨影響使有砌石擋墻支護的邊坡失穩(wěn)而產生滑坡災害，威脅周邊居民的生命財產安全。

1.1" 環(huán)境地質條件

研究區(qū)位于京口區(qū)正東路街道，某小區(qū)健身廣場西側，邊坡呈南北向，坡長50 m，坡高2.5～9.5 m，南高北低。該處因切坡建房后形成70°陡立邊坡，坡面以砌石擋墻支護，墻高1.6～9.5 m。

1.2" 氣象水文

研究區(qū)屬于北亞熱帶季風氣候帶，四季分明，溫暖濕潤，雨量充沛，具有明顯的季風性、過渡性、變異性氣候特點。研究區(qū)內無地表水系，地下水類型主要為潛水，基巖中為微承壓巖溶裂隙水。潛水位于地表淺層，含水層巖性主要為①、②1層土，含水層巖性主要為粉質黏土，厚0.5～11.7 m，富水性差，單井涌水量一般小于10 m3/d，水位埋深0.9～6.2 m，主要接受大氣降水滲透補給，地下水排泄方式以自然蒸發(fā)和滲流為主，水位四季有一定變化并受地形控制。巖溶裂隙水含水層巖性主要為三疊系下統(tǒng)青龍組，灰?guī)r巖溶裂隙比較發(fā)育，富水性較好，但分布不均，單井涌水量一般在500～1 000 m3/d。

1.3" 降雨量情況

研究區(qū)距離較近的降雨量站點為北固山氣象站，研究區(qū)發(fā)生滑坡時間為2023年7月11日，根據資料顯示，滑坡發(fā)生前7 d，研究區(qū)累計降雨量達到221.1 mm;滑坡發(fā)生前5 d，研究區(qū)累計降雨量達到212.9 mm（圖3），可見降雨量對砌石擋墻及邊坡的穩(wěn)定性影響較大。

1.4" 地形地貌

研究區(qū)為崗地地貌單元，總體地勢南高北低，場地高程18.9～28.7 m（黃海高程）。

1.5" 地質構造

研究區(qū)附近的斷裂主要有：南京-鎮(zhèn)江沿江斷裂、南京-湖熟斷裂，抗震設防烈度為Ⅶ度，設計基本地震加速度值為0.15 g，設計地震分組第一組，設計特征周期為0.35 s。

1.6" 地層巖性

根據勘查資料顯示研究區(qū)下伏基巖主要為三疊系下統(tǒng)青龍組（T1s）灰?guī)r和石英閃長斑巖（δοπ3（2）），上覆0.5～11.7 m厚下屬組粉質黏土。

①層填土（Q4）：黃色、灰黃色，松散，巖性主要為黏土，夾少量碎石及植物根莖，堆填時間超過10 a。該層頂板標高+16.00～+29.26 m，層厚0.20～2.0 m，平均層厚0.84 m，全場分布。

②1層粉質黏土（Q3）：黃色、黃褐色，可塑，局部硬塑，濕，含大量鐵錳銹斑，切面光滑，稍有光澤，土質不均勻，無搖振反應，干強度中等，韌性中等。該層頂板標高+15.00～+28.26 m，層厚0.5～11.5 m，平均層厚5.07 m。除ZK09，其余鉆孔均有分布。

③1層全風化石英閃長斑巖（δοπ）：黃色，組織結構完全破壞成土狀，局部含小顆粒碎石，浸水極易軟化，屬極軟巖。該層頂標高+7.70～+23.72 m，層厚0.5～6.3 m，平均層厚2.06 m。除ZK09，其余鉆孔均有分布。

③2層強風化石英閃長斑巖（δοπ）：灰黃色，組織結構大部分破壞，礦物成分已顯著變化，巖芯呈砂土狀及碎塊狀，浸水易軟化，屬極軟巖，巖體基本質量等級為Ⅳ級。該層頂板標高+6.8～+20.24 m，層厚0.3～20.0 m，平均層厚6.04 m。除ZK09，其余鉆孔均有分布。

④層灰?guī)r（T1s）：中風化，淺灰色，灰黑色，紫紅色，塊狀構造，節(jié)理裂隙較發(fā)育，多為方解石充填;局部發(fā)育溶洞，多為土質充填，溶洞大小0.5～14.1 m。巖芯完整呈柱狀，屬較硬巖，巖體基本質量等級為Ⅴ級。該層頂板標高-2.67～+18.00 m，揭示最大深度18.00 m，全場大部分布，揭露于ZK03、ZK06、ZK07和ZK09。

2" 滑坡地質災害特征

2.1" 滑坡特征

坡體呈南北向展布，坡長50 m，坡高2.5～9.5 m，南高北低。該處因切坡建房后形成70°陡立邊坡，坡面以砌石擋墻支護，墻高約1.6～9.5 m。

邊坡為南北向，坡向朝東。滑坡位于邊坡高差最大處，現滑坡處坡底高程18.9～19.5 m，坡頂高程28.01～28.72 m，砌石擋墻已垮塌2/3。

滑坡后緣形態(tài)呈圈椅狀，自發(fā)生滑坡后到勘查期間（2023年7月11日—2023年8月30日），滑坡后緣進一步下挫0.8 m，已擴展至坡頂民房偏房基礎，民房地基發(fā)現多處裂縫，縫寬0.49～4.49 cm，民房東北角墻體開裂，縫寬約0.5 cm。

滑坡體長15 m，寬14 m，厚1～3 m，方量約350 m3，為淺層小型土質滑坡?；w為雜填土與粉質黏土，垮塌的擋墻石塊滾落在坡腳。坡腳為健身廣場，坡腳影響范圍約200 m2。距離坡頂后緣1.5 m為3.5 m高的居民房，基礎形式為條形淺基礎，距坡頂后緣3.0 m為上山臺階，臺階已發(fā)生傾斜和開裂，均在該滑坡坡頂影響150 m2范圍內（圖4）。

2.2" 滑坡影響因素

2.2.1" 地層因素

①層雜填土結構松散，孔隙比大，自身穩(wěn)定性一般，在連續(xù)強降雨作用下雨水易入滲坡體，軟化土層，導致其下②1層粉質黏土層抗剪強度較低，物理力學性質較差。

研究區(qū)下伏基巖主要為灰?guī)r、石英閃長斑巖。其東北側片區(qū)下伏灰?guī)r溶洞發(fā)育，溶洞頂板標高2.5～15.00 m，溶洞厚度0.5～14.1 m，土質充填，大部分溶洞發(fā)育較小，局部溶洞發(fā)育較為強烈，緊鄰滑坡北側揭露的溶洞厚度達14.1 m，且埋深淺，在強降雨作用地下水位變化的情況下，可能誘發(fā)巖溶地面塌陷，從而引起擋墻基礎不均勻沉降，使擋墻自穩(wěn)性變差，加之擋墻后方土體因飽水剩余下滑力增加，從而誘發(fā)滑坡。

2.2.2" 地形地貌因素

研究區(qū)位于京峴山，屬崗地地貌單元，現場地形起伏較大，東北側邊坡坡度較陡（70°），為滑坡地質災害的形成提供了空間條件。

2.2.3" 氣候因素

研究區(qū)所在的京口區(qū)地處北亞熱帶季風氣候帶，溫暖濕潤，雨量充沛，降雨起著補給孔隙水的作用，強降雨作用下，雨水不斷下滲，坡體內水位逐漸抬高，致使土體自重增加，土體的力學性能（特別是抗剪強度）降低，從而誘發(fā)坡體失穩(wěn)形成滑坡。

2.2.4" 人類工程活動因素

由于坡頂、坡底建筑物修建工作而加載或開挖坡腳，破壞原有的山體平衡條件。根據現場調查，研究區(qū)砌石擋墻高差約9 m，墻體年久失修、基礎埋深淺、自身穩(wěn)定性較低，局部穩(wěn)定性差，在降雨等因素影響下，墻體失穩(wěn)，容易產生滑坡地質災害。

2.2.5" 建構筑物因素

綜合來看，該處擋墻由于修建年代較早，墻體較高，最高處達9 m，基礎埋深僅0.8 m，墻頂寬度0.8～1.5 m，墻體的整體設計不滿足現有規(guī)范要求?，F場調查發(fā)現墻體砂漿脫落較多，雖無明顯的墻體開裂，但可以由表及里地看出墻體內部砌石之間結合度欠佳，墻體自身穩(wěn)定性欠佳，已經不能作為完全的剛性支擋結構來支撐墻后土體的穩(wěn)定性，致墻后的土體長期處于欠穩(wěn)定狀態(tài)。

3" 穩(wěn)定性分析

3.1" 地質災害形成機制

研究區(qū)地形起伏較大，坡體陡峭，擋墻高9.5 m。坡體上部填土層較松散，易滲水，下部黏性土層較為致密，起隔水作用，且其物理力學性質較差，地表水通過易滲透的填土層進入黏性土層中，軟化土體，在土層中形成軟弱帶，抗剪強度明顯降低。

鎮(zhèn)江市降雨量大，特別是汛期和臺風時有連續(xù)強降雨發(fā)生，氣象站數據表明，在發(fā)生滑坡前5 d，該處累計降雨量可達212.9 mm。首先大氣降水對滑坡的誘發(fā)作用主要體現在降雨過程中增加滑體的自重，增大孔隙水壓力，使處于極限平衡狀態(tài)的坡體產生滑動;其次大氣降水變成地下水滲透到滑動面上，軟化滑動面，降低了抗剪強度，減弱了穩(wěn)定性，導致坡體變形失穩(wěn);砌石擋墻年久失修、風化老化，在長期強降雨作用下，墻體抗滑移、抗傾覆強度降低，自身支護效果變差，不利于邊坡穩(wěn)定。

3.2" 穩(wěn)定性評價

該處滑坡的顯著特征是其外側原有9 m高的砌石擋墻支護，擋墻修建年代較久，頂寬僅為0.8～1.5 m，底部埋深僅0.8 m，明顯不符合規(guī)范要求，且該墻體表面砂漿脫落較多，自身穩(wěn)定性欠佳，顯然不能作為剛性支撐結構來保護垂直邊坡的穩(wěn)定性，但卻比土體本身對邊坡穩(wěn)定性的支護效果更有效，因此，將砌石擋墻考慮成具有一定抗剪強度（根據實際情況折減成強風化巖體）的黏性體來計算該邊坡的穩(wěn)定性，符合現場實際情況。

3.2.1nbsp; 計算模型與計算方法的確定

選取典型剖面建立1∶1地質模型，采用GEO5（2021.37版）軟件對選取的典型剖面進行穩(wěn)定性計算。根據GB/T 32864—2016《滑坡防治工程勘查規(guī)范》規(guī)定，當滑坡為土質滑坡，滑動面為圓弧形，采用畢肖普法對地質界面穩(wěn)定性進行定量分析和評價，采用摩根斯頓-普賴斯法對穩(wěn)定性進行復核計算和評價[5-6]。

其穩(wěn)定性計算如下

式中：Wi為第i條塊的重量，kN/m;Li為第i條塊滑面長度，m;αi為第i條塊滑面傾角，°。

根據研究區(qū)地形地貌條件，結合原始地形圖綜合分析，還原該滑坡滑動前地形。地形還原后，在降雨工況下，該滑坡為不穩(wěn)定滑坡，其安全系數按0.95考慮，抗剪強度參數參考強風化巖體，對典型（滑坡）剖面2-2′，擋土墻抗剪強度指標參數采用反演分析（表1）。

根據參數反演得出砌石擋墻抗剪強度指標為c=51 kPa，?=20°。

根據室內試驗并參考地區(qū)經驗數據及反演計算，綜合確定各巖土層計算參數取值見表2。

選取研究區(qū)內4條縱剖面，利用GEO5軟件對以上剖面逐個進行土質斜坡穩(wěn)定性分析計算、評價。

研究區(qū)為地震抗震設防烈度Ⅶ度區(qū)，因此斜坡穩(wěn)定性分析在結合GB/T 38509—2020《滑坡防治設計規(guī)范》的要求下考慮4種工況：①工況一為基本荷載。②工況二為基本荷載+降雨荷載。③工況三為基本荷載+地震荷載。④工況四為基本荷載+降雨荷載+地震荷載。

3.2.2" 滑動推力及穩(wěn)定系數計算成果

計算結果見表3。圖5為各剖面穩(wěn)定性分析計算結果圖。

3.2.3" 定量評價結論

按GB/T 32864—2016《滑坡防治工程勘查規(guī)范》，研究區(qū)坡體穩(wěn)定性評價標準劃分如下：①Fslt;1.0不穩(wěn)定;②1.0≤Fslt;1.05欠穩(wěn)定;③1.05≤Fslt;1.15基本穩(wěn)定;④Fs≥1.15穩(wěn)定。各剖面穩(wěn)定性結果詳見表4。

3.3 滑坡變形發(fā)展趨勢

經過研究分析，該滑坡影響因素如下：①滑坡前緣存在切坡，切坡后修建擋墻較高（滑坡處高9.5 m），且年久失修，擋墻自身穩(wěn)定性差。②坡體組成物質主要為雜填土和粉質黏土，土質松散，坡體自身穩(wěn)定性較差。③坡底下伏基巖為灰?guī)r，灰?guī)r局部發(fā)育溶洞（ZK06），對邊坡整體穩(wěn)定性有較大影響。④滑坡發(fā)生前該片區(qū)發(fā)生過連續(xù)強降雨，導致墻后土體下滑力增加、抗滑力減小，同時在一定程度上降低了擋墻本身的穩(wěn)定性，進一步加大了滑坡發(fā)生的可能性。

以上因素共同導致了滑坡的發(fā)生，若不及時采取處置措施，在降雨特別是連續(xù)強降雨等因素長期影響下可能進一步引發(fā)坡體滑動，威脅到坡上下住戶的生命及財產安全。

4" 應急處置方案

4.1" 應急處置措施

險情發(fā)生后，相關部門高度重視，聯合自規(guī)局、地質災害技術服務單位、公安、消防、街道和社區(qū)等多個部門趕赴現場處置，采取如下措施：①向周邊群眾了解、公安現場調查，并經消防部門現場采用生命探測儀探測，確認此次滑坡未造成人員傷亡。②供電部門組織吊車對坡頂電線桿采取斷電措施并及時拆除（圖6），防止后緣進一步下挫帶動電線桿傷及周圍群眾。③地質災害技術服務單位對坡面采用防雨布覆蓋（圖7），防止雨水下滲導致滑坡體進一步下滑，并拉設警戒線、設置警戒標識（圖8），防止人員進入，實行臨災避險。④街道撤離坡頂影響范圍內平房建筑物住戶，將坡底汽車移至安全區(qū)域，并在坡底影響范圍邊界設置圍擋，防止人員進入危險區(qū)域[7-8]。

4.2" 后期建議

建議安排專人進行值守、巡查巡視，雨天及雨后加強巡查，嚴密監(jiān)測坡體的穩(wěn)定性，發(fā)現異常情況及時上報有關部門。建議委托具備相關資質的單位對該邊坡進行地質災害勘查后編制工程治理設計方案，及時進行綜合治理，徹底消除地質災害隱患，必要時采取邊勘查，邊設計，邊施工。

5 結論

研究區(qū)主要為強降雨后，護坡擋土墻垮塌引發(fā)滑坡地質災害。當邊坡為擋墻支護而產生滑坡災害時，可將擋墻看作是一個具有一定抗剪強度的巖土體進行參數反演，所得到的邊坡穩(wěn)定性結果更能符合實際。該類型滑坡的主要影響因素有降雨、地形地貌、地層巖性和建構筑物，綜合影響下將導致滑坡產生，其中降雨因素最為顯著，且降雨因素對滑坡的影響具有一定的滯后性。當汛期發(fā)生滑坡險情時，應立即上報相關部門組織人員搜救，在滑坡影響范圍內設置警戒線和圍擋，并用彩條布覆蓋滑塌體，防止雨水進一步入滲，加大險情發(fā)生。待滑坡趨于穩(wěn)定后，及時委托具備資質的單位對該邊坡進行工程治理，及時消除地質災害隱患。

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基金項目：江蘇省地質局科研基金項目（2023KY05）;江蘇省地質局科研基金項目（2022KY03）

第一作者簡介：譚燕（1991-），女，碩士，工程師。研究方向為工程地質、地災防治與環(huán)境保護。