基于瑞典條分法和Bishop法的廣州市白云山某邊坡地質(zhì)災害危險性分析

閆麗雯

（廣州市地質(zhì)調(diào)查院，廣東 廣州 510440）

我國是地質(zhì)災害多發(fā)國家，特別是每年夏季，滑坡/泥石流等災害對人民生命財產(chǎn)安全造成極大威脅。地質(zhì)災害穩(wěn)定性評價方面的研究是地質(zhì)災害科學研究的重要內(nèi)容[1-5]。地質(zhì)災害穩(wěn)定性評價結果，是制定地質(zhì)災害防治規(guī)劃的重要依據(jù)，也可作為氣象預警預報的基礎資料，對預測、預防地質(zhì)災害的發(fā)生具有重要意義[6-8]。

1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于廣州市白云山某邊坡，降雨集中在4月份～9月份，占全年的80%左右，多年平均降雨量1774mm。屬低丘陵地區(qū)，地形起伏大。區(qū)域地層主要為震旦系（Z）石英巖、黑云母斜長片麻巖、混合片麻巖、花崗片麻巖等變質(zhì)巖和第四系由粘性土及巖石碎塊等組成的殘積層，厚度3.60m～4.80m。區(qū)內(nèi)主要發(fā)育瘦狗嶺斷層、麓湖斷層等。

該邊坡平面上呈弧線狀，總體走向為北西向，坡向一般210°～280°，邊坡長約100m，坡高10m～60m，坡度55°～80°（圖1）。坡體巖性為震旦系強～中風化混合巖，坡面多被風化殘積而成的砂質(zhì)粘性土、粉質(zhì)粘土覆蓋，邊坡局部近直立，植被不發(fā)育。靠邊坡自下而上分三級階梯建有數(shù)棟民房，建筑極為密集，且大多為挖山平地而建，坡腳為修建民房開挖形成的人工邊坡，距離建筑物僅1.5m～3.0m，且部分建筑與山體連為一體。人類生產(chǎn)生活對環(huán)境影響較嚴重。

圖1 斜坡坡形及地質(zhì)結構圖

2 地質(zhì)災害發(fā)育特征

2.1 地質(zhì)災害發(fā)育情況

研究區(qū)自2006年至今，不斷有小型崩塌、垮塌發(fā)生，且均發(fā)生在5月～8月汛期，崩塌方量較小，但夾雜直徑達20cm～30cm的塊石，數(shù)次造成坡腳房屋、圍墻及擋土墻損壞，嚴重威脅坡腳約400名居住人口的生命財產(chǎn)安全。邊坡坡腳局部有開裂或鼓凸現(xiàn)象，危險性加大，威脅范圍擴大至坡腳幼兒園圍墻，擋土墻倒塌，導致搭建在擋墻上樓梯間的外飄建筑部分懸空、擋墻后部填土發(fā)生坍塌，危險性較大。

2.2 地質(zhì)災害成因分析

研究區(qū)坡面巖土層主要為殘積土、全～強風化片麻巖，大部分地段屬于土質(zhì)邊坡，土質(zhì)較松散，工程性質(zhì)較差。土體吸水后具易軟化、崩解的特性，在春夏季連續(xù)強降雨期間，大量地表水下滲邊坡土體，土體容重增加，粘聚力降低，從而易引發(fā)崩塌地質(zhì)災害。且坡腳一帶的人工邊坡高陡，距離建構筑物僅1m～3m，未采取相應支護措施，邊坡整體穩(wěn)定性較差。因此邊坡在自重或降雨等不利條件作用下，容易再次出現(xiàn)失穩(wěn)現(xiàn)象，若遇極端降雨天氣或強暴雨后期存在發(fā)生大規(guī)模的崩塌、滑坡地質(zhì)災害的可能性。

邊坡穩(wěn)定性影響因素中，巖土體的工程地質(zhì)條件和坡體中的殘留結構面是邊坡失穩(wěn)的內(nèi)在因素；人類活動開挖造成高陡邊坡，坡面裸露且缺乏必要支護措施是邊坡失穩(wěn)的外在因系；雨季連續(xù)強降水是邊坡失穩(wěn)的誘發(fā)因素。

3 地質(zhì)災害穩(wěn)定性評價

3.1 地質(zhì)災害危險性分析

研究區(qū)地形地貌復雜，邊坡破壞的形式為崩塌和滑坡。崩塌存在多發(fā)性的特點，一般出現(xiàn)在陡坡表層，多屬小規(guī)模的暴雨型崩塌，危險性及治理難度較小；在連續(xù)性強降水作用下，邊坡很可能發(fā)生滑坡。滑坡類型主要為土層滑坡或風化巖滑坡，潛在滑動面常發(fā)育于坡體殘積層底面或全強風化層分界面等軟弱帶部位，滑坡剪出口多發(fā)育在坡腳周邊。

3.2 邊坡穩(wěn)定性分析

邊坡的破壞形式表現(xiàn)為崩塌和滑坡，具有多發(fā)性，常出現(xiàn)在陡坡松軟地段，規(guī)律性難于預測，需按工程經(jīng)驗進行判斷，因此主要針對邊坡的滑移變形或滑動模式進行穩(wěn)定性分析，預測出現(xiàn)滑坡的可能性以及潛在滑裂面的位置。區(qū)內(nèi)土質(zhì)邊坡潛在滑坡的滑動面可以按圓弧滑動面考慮。對于巖質(zhì)邊坡中土化較嚴重地段，按簡化Bishop來考慮。

3.2.1 計算工況

由于水平地震力對邊坡穩(wěn)定性的影響一般明顯小于地下水滲透壓力，且強震是低概率事件，暫不考慮地震工況，因此評價時對1-1’剖面（圖1）分別選取兩種工況進行計算。

工況1：一般雨季的條件，自重+地下水。

工況2：連續(xù)暴雨條件，自重+暴雨+地下水。

3.2.2 計算方法及計算參數(shù)

區(qū)內(nèi)人工邊坡可能的滑動面為圓弧形，因此計算時對于工況1采用瑞典條分法來計算邊坡的穩(wěn)定系數(shù)，工況2采用簡化Bishop法來計算。

巖土層的物理力學參數(shù)根據(jù)勘查資料結合地區(qū)經(jīng)驗選取，其中抗剪強度指標按水土合算原則考慮選取總應力法，巖土層有關指標的計算參數(shù)見表1。

表1 邊坡穩(wěn)定計算參數(shù)取值表

表3 地質(zhì)災害危險性分區(qū)表

3.2.3 滑坡穩(wěn)定性計算結果

本次邊坡穩(wěn)定性計算選取1-1’剖面進行計算分析，計算結果見表2。當滑坡穩(wěn)定系數(shù)F＜1.00時，滑坡處于不穩(wěn)定狀態(tài)；1.00≤F＜1.05時，滑坡處于較不穩(wěn)定狀態(tài)；1.05≤F＜1.15時，滑坡處于基本穩(wěn)定狀態(tài)；F≥1.15時，滑坡處于穩(wěn)定狀態(tài)。通過計算，邊坡在自然狀態(tài)（工況Ⅰ）下，1-1'剖面邊坡處于穩(wěn)定狀態(tài)；在暴雨狀態(tài)（工況Ⅱ）下，1-1'剖面邊坡處于較不穩(wěn)狀態(tài)。

表2 剖面1-1'土質(zhì)邊坡體穩(wěn)定性系數(shù)計算及評價表

3.3 地質(zhì)災害危險區(qū)劃分

3.3.1 地質(zhì)災害危險區(qū)劃分量化指標的確定

根據(jù)研究區(qū)的地質(zhì)環(huán)境條件，結合地質(zhì)災害分析，確定地質(zhì)災害危險區(qū)劃分原則，對地質(zhì)災害危險性分區(qū)進行量化，量化指標見表3。

3.3.2 地質(zhì)災害危險區(qū)劃分

根據(jù)地質(zhì)災害危險區(qū)劃分要素、量化指標及危險區(qū)判別原則，將受地質(zhì)災害隱患威脅的區(qū)域劃分為地質(zhì)災害危險區(qū)Ⅰ區(qū)和Ⅱ區(qū)。

（1）地質(zhì)災害危險區(qū)Ⅰ區(qū)。位于研究區(qū)東側，坡段整體坡高10m～60m，坡腳建有18棟民房，居住人口400余人，潛在經(jīng)濟損失500萬元～1000萬元。該區(qū)建筑較密集，坡腳一帶幾乎為人工開挖形成的邊坡，開挖揭露坡面主要由全強風化巖組成，局部夾中風化巖，開挖的邊坡距離建構筑物僅1m～3m，且部分建筑與山體連為一體，無緩沖距離；邊坡中上部為自然邊坡，坡面為殘積土和全強風化巖覆蓋。邊坡已出現(xiàn)崩塌現(xiàn)象，且大部分地段邊坡未進行防護處理，不利于邊坡的穩(wěn)定。加上坡頂以上山坡范圍廣，匯水面積大，所匯集雨水大部分經(jīng)過本區(qū)邊坡地段流出，因地形較陡，雨水流出時的沖刷能力強，隨著汛期暴雨量的不斷增大，區(qū)內(nèi)邊坡承受的土壓力和地下水壓力強度也不斷增大，因此極容易突發(fā)崩塌、滑坡等邊坡失穩(wěn)地質(zhì)災害。該區(qū)地質(zhì)環(huán)境條件復雜程度復雜，邊坡失穩(wěn)地質(zhì)災害的危害性大，危險性大，綜合確定該區(qū)為地質(zhì)災害危險區(qū)Ⅰ區(qū)。

（2）地質(zhì)災害危險性區(qū)Ⅱ區(qū)。位于研究區(qū)西側，地勢平緩，建有兩間平房，平房后側邊坡腳建有擋土墻，距邊坡坡腳約30m。該區(qū)地質(zhì)環(huán)境條件中等，地質(zhì)災害現(xiàn)狀不發(fā)育。因該區(qū)距離邊坡較遠，邊坡施工有一定的展開空間，邊坡失穩(wěn)地質(zhì)災害容易防治，防治成本中等。因此，該區(qū)可能發(fā)生的邊坡失穩(wěn)地質(zhì)災害的危害性中等，危險性中等，綜合確定該區(qū)為地質(zhì)災害危險區(qū)Ⅱ區(qū)。

4 結論

（1）研究區(qū)的地質(zhì)環(huán)境條件復雜程度為復雜，區(qū)內(nèi)曾發(fā)生多次崩塌地質(zhì)災害，在極端降雨或降雨后期存在發(fā)生大規(guī)模的崩塌、滑坡地質(zhì)災害的可能性。

（2）在自然狀態(tài)（工況Ⅰ）下，邊坡處于穩(wěn)定狀態(tài)；在暴雨狀態(tài)（工況Ⅱ）下，邊坡處于較不穩(wěn)狀態(tài)。

（3）坡腳后山村區(qū)域邊坡失穩(wěn)地質(zhì)災害的危害性大，危險性大，綜合確定該區(qū)為地質(zhì)災害危險區(qū)Ⅰ區(qū)；西側區(qū)域可能發(fā)生的邊坡失穩(wěn)地質(zhì)災害的危害性中等，危險性中等，綜合確定該區(qū)為地質(zhì)災害危險區(qū)Ⅱ區(qū)。

（4）根據(jù)地質(zhì)災害成因及地質(zhì)危險性評價，為以后的防災減災治理工作提供依據(jù)。