地質(zhì)災(zāi)害邊坡穩(wěn)定性分析及治理研究

石 紹

（貴州省有色金屬和核工業(yè)地質(zhì)勘查局二總隊(duì)，貴州 六盤水 553000）

1 礦區(qū)工程概況

某礦區(qū)屬于丘陵地貌，正在開展建設(shè)道路和高層建筑工作，需要對(duì)場(chǎng)地進(jìn)行挖填平整，因此原有的地形地貌發(fā)生人為改變，原有的地質(zhì)結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞，造成該區(qū)域形成一處人為邊坡，留下了安全隱患，如果不進(jìn)行有效的工程治理，不僅會(huì)出現(xiàn)局部滑坡的現(xiàn)象，而且還會(huì)造成該邊坡失穩(wěn)危石脫落，引發(fā)人為地質(zhì)災(zāi)害，給人們生命、財(cái)產(chǎn)安全帶來威脅。該礦區(qū)的原始坡度在15°～35°之間，最大坡高、坡頂高程和坡腳高程分別為60m、65m～135m、60m～75m。在人工不斷開挖過程中，當(dāng)前的地形已經(jīng)變成陡坡[1]。該礦區(qū)地表水的主要來源是大氣降水，集水區(qū)的地表片流沿坡面流失，并且在這一礦區(qū)的淺層是沒有明顯地下含水層的。大氣降水對(duì)地下水位的影響比較大，因此地下水位會(huì)隨著季節(jié)性變化而變化。在該礦區(qū)坡頂補(bǔ)給區(qū)匯水面積不是很大，所以不管是坡面還是坡腳都不存在地下水滲出的現(xiàn)象。

硅質(zhì)砂巖和侏羅系泥質(zhì)粉砂巖是該場(chǎng)地出露巖石的主要類型，土性以粉質(zhì)粘土為主。

2 地質(zhì)災(zāi)害邊坡崩塌形成機(jī)理

通過對(duì)地質(zhì)災(zāi)害邊坡穩(wěn)定影響因素開展分析，明確其主要因素有以下幾種，一是強(qiáng)降雨，二是人為因素，三是巖體結(jié)構(gòu)，四是邊坡巖土體的物質(zhì)構(gòu)成。在明確的主要因素的基礎(chǔ)上，能夠?yàn)榈刭|(zhì)災(zāi)害邊坡崩塌形成的機(jī)理分析提供依據(jù)，其具體分析如下：

第一，強(qiáng)降雨誘發(fā)。對(duì)強(qiáng)降雨誘發(fā)這一因素分析中，需要了解地質(zhì)災(zāi)害工程區(qū)域的降水情況。通過對(duì)本礦區(qū)域降水量的調(diào)查與分析可知，5月到9月是該地區(qū)降雨集中的月份，其平均降水量在188毫米左右，并且5月到9月的降水量已經(jīng)達(dá)到了全年的81.5%，可見該時(shí)期的降水量是極大的，因此經(jīng)常暴雨成災(zāi)，5月到10月出現(xiàn)的暴雨幾率比較高。相對(duì)而言，該地區(qū)是比較潮濕的，其潮濕系數(shù)高于1[2]。該地區(qū)最大降水量達(dá)到了2584.4毫米。從整體暴雨情況來看，暴雨對(duì)當(dāng)?shù)丨h(huán)境產(chǎn)生著重大影響，是誘發(fā)地質(zhì)災(zāi)害的主要因素之一。主要是因?yàn)橛晁窟^大時(shí)，會(huì)通過地表滲入強(qiáng)風(fēng)化巖、殘積土層和坡積土層中。在這種情況下，土體的狀態(tài)會(huì)發(fā)生改變，通常會(huì)處于一種暫時(shí)的飽和狀態(tài)，同時(shí)還會(huì)促使土內(nèi)粘聚力和摩擦角降低，難以確保邊坡的穩(wěn)定性。另外，大量雨水的滲透，土層的抗剪強(qiáng)度也會(huì)逐漸呈下降趨勢(shì)。此外，水體滲透力也是在這一環(huán)節(jié)產(chǎn)生的，對(duì)坡體產(chǎn)生著直接影響，會(huì)使其下滑力增加，提高了滑坡問題出現(xiàn)的概率。

第二，人為因素。人工開挖對(duì)地質(zhì)災(zāi)害邊坡產(chǎn)生著重要影響，是坡體失衡最主要的因素之一。在人工開挖中，導(dǎo)致地形發(fā)生了較大變化，逐漸變成陡坎狀。一旦雨水過大，滲透力增強(qiáng)時(shí)，會(huì)加大地表水浸入作用，留下了安全隱患，加之重力作用的影響，很容易發(fā)生崩塌事件。并且從當(dāng)前人工開挖情況來看，由于開挖力度加大，所以地形陡坎的坡度很大，與垂直是比較接近的。因此，在雨水的影響下，巖土層會(huì)發(fā)生各種地質(zhì)災(zāi)害，帶來不良影響。實(shí)際上，坡度與地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生幾率是息息相關(guān)的，其坡度越大，在雨季滑坡等問題出現(xiàn)的幾率會(huì)提高，嚴(yán)重降低了地質(zhì)災(zāi)害邊坡的穩(wěn)定性。

第三，邊坡巖土體的物質(zhì)構(gòu)成。邊坡巖土體與地質(zhì)災(zāi)害邊坡穩(wěn)定性是息息相關(guān)的。例如，在本地質(zhì)災(zāi)害治理工程中，其場(chǎng)地的巖土體主要由長(zhǎng)石和石英構(gòu)成。相對(duì)而言，這種物質(zhì)比較容易風(fēng)化和溶蝕，所以受外界環(huán)境影響是比較大的。同時(shí)，其邊坡巖體的這種物質(zhì)抗風(fēng)能力不是很強(qiáng)，在強(qiáng)烈風(fēng)的影響下，十分容易出現(xiàn)風(fēng)化的現(xiàn)象。尤其是在風(fēng)雨侵蝕下，邊坡巖土體容易變軟，會(huì)降低邊坡的穩(wěn)定性。強(qiáng)化風(fēng)巖、坡積土層、全風(fēng)化巖是構(gòu)成崩塌的主要物質(zhì)，這些物質(zhì)在地下水與地表水共同影響下，飽水前后，不僅物理指標(biāo)會(huì)發(fā)生較大變化，而且其力學(xué)指標(biāo)也會(huì)轉(zhuǎn)變，一般來說，在飽和之后，其力學(xué)參數(shù)會(huì)不斷的減弱。

3 地質(zhì)災(zāi)害邊坡穩(wěn)定性計(jì)算及參數(shù)

在開展地質(zhì)災(zāi)害邊坡穩(wěn)定性計(jì)算過程中，要想提高計(jì)算的準(zhǔn)確性，需要科學(xué)合理的選定物力力學(xué)參數(shù)。在本文中，主要是對(duì)相關(guān)勘查資料分析的基礎(chǔ)上，選擇了相應(yīng)的試驗(yàn)參數(shù)。其中，強(qiáng)風(fēng)化砂巖、全風(fēng)化砂巖和中風(fēng)化砂巖處于天然狀態(tài)下的重度分別為18.7、18.5和15.1，處于飽和狀態(tài)下的重度分別為19.4、19.1和25.4（單位：kN/m3）；處于天然狀態(tài)下的內(nèi)摩擦角分別20、20、32，處于飽和狀態(tài)下的內(nèi)摩擦角分別是18、18、30（單位：°）；處于天然狀態(tài)下的粘聚力分別為45、30、750，處于飽和狀態(tài)下的粘聚力分別為30、19、600（單位：kPa）。素填土重度天然狀態(tài)下為17kN/m3，飽和狀態(tài)下為18.20,kN/m3，內(nèi)摩擦角天然和飽和狀態(tài)下分別是14度和12度，粘聚力天然和飽和狀態(tài)下的分布是9kPa和7kPa。中風(fēng)化巖結(jié)構(gòu)面內(nèi)摩擦角天然與飽和狀態(tài)下分別是27度和26度；粘聚力在天然和飽和狀態(tài)下分別是24kPa和19kPa。

在確定好試驗(yàn)數(shù)據(jù)后，需要進(jìn)行潛在滑移面的確定。在這一過程中，不僅需要做好現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查工作，而且還需要對(duì)相關(guān)勘查資料進(jìn)行充分考慮。與此同時(shí)，在地質(zhì)災(zāi)害邊坡崩塌機(jī)理分析方面，需要從多個(gè)角度出發(fā)。例如，可以以邊坡基巖面埋藏情況為出發(fā)點(diǎn)，也可以從地質(zhì)剖面所揭露的邊坡巖體構(gòu)成視角出發(fā)，以便確保在降雨情況下潛在滑移動(dòng)面計(jì)算和分析的正確性。在本工程中，所計(jì)算安全系數(shù)為0.86，由于其小于1，所以可判定地質(zhì)災(zāi)害邊坡處于一種不穩(wěn)定的狀態(tài)，為了減少崩塌、滑坡問題的出現(xiàn)，需要采取有效措施，及時(shí)治理，確保邊坡穩(wěn)定性在合理范圍之內(nèi)，對(duì)地質(zhì)災(zāi)害治理工程安全性的提高具有重要意義。

4 治理方案的設(shè)計(jì)

針對(duì)該礦區(qū)邊坡穩(wěn)定性而言，其穩(wěn)定性較差，為了提升其穩(wěn)定性，本文主要采用錨索+格構(gòu)的治理方式，采用該方式進(jìn)行施工是比較便利的，有利于提升邊坡的穩(wěn)定性。在對(duì)地質(zhì)災(zāi)害邊坡變形控制中，該治理方法主要是借助了預(yù)應(yīng)力索，能夠增強(qiáng)其穩(wěn)定性。與此同時(shí)，該方式與當(dāng)前社會(huì)發(fā)展需求是相適應(yīng)的，有利于滿足人們綠色環(huán)保的需求。主要是因?yàn)樵谥卫磉^程中，可以在格梁間坡面進(jìn)行綠化，實(shí)現(xiàn)平面生態(tài)治理，既能夠?qū)崿F(xiàn)良好的質(zhì)量效果，又有利于美化環(huán)境，實(shí)現(xiàn)綠色治理，與我國(guó)可持續(xù)發(fā)展理念是相適應(yīng)的。運(yùn)用該治理方式后，對(duì)其安全系數(shù)計(jì)算時(shí)，發(fā)現(xiàn)其安全系數(shù)為1.536，因?yàn)榇笥?，所以其穩(wěn)定性是比較好的，一般不會(huì)發(fā)生滑坡、崩塌事件，安全性較高。除此之外，截排水措施也是進(jìn)行邊坡治理的方法之一，因此也需要對(duì)該方法加以關(guān)注。

5 結(jié)論

總而言之，邊坡巖土體、人工開挖、強(qiáng)降雨是影響地質(zhì)災(zāi)害邊坡穩(wěn)定性的主要因素。因此，在分析邊坡崩塌形成機(jī)理過程中，應(yīng)該對(duì)這些因素進(jìn)行充分的考慮。在邊坡穩(wěn)定性計(jì)算中，一旦發(fā)現(xiàn)其安全系數(shù)小于1，需要及時(shí)采取錨索+格構(gòu)、截排水等措施，以便提升邊坡的穩(wěn)定性，促使地質(zhì)災(zāi)害治理工程順利開展。