某巖土工程地質條件及邊坡穩定性評價

廖 磊

（核工業河源工程勘察院，廣東 河源 517000）

2019 年6 月12 日，由于受強降雨的影響，導致某邊坡發生塌方，造成下方宿舍樓墻體開裂和大量財物受損。為防止該邊坡二次災害的發生以及編制邊坡治理方案，本文對邊坡區域的巖土工程地質條件進行了研究，在此基礎上總結了誘導邊坡失穩的因素，進而通過瑞典條分法對該邊坡的穩定性進行了分析，為進一步編制治理方案提供參考依據。

1 巖土工程地質條件

通過地表調查、物探勘探及鉆探揭露結果顯示：研究區上部為第四系松散覆蓋層和全風化層，厚度大，呈松散狀，交結性差；下部基巖為強—中風化花崗巖，強風化層厚度大，節理和裂隙發育，中風化花崗巖較完整，地層分布由老到新依次為燕山期花崗巖巖基、第四系坡積粉質粘土層、殘積砂質粘土層和填土層。根據巖石組合分布規律，研究區的巖土工程地質特征由下至上依次為：

④-2（中風化花崗巖）：該層埋藏深，地表調查未能見到露頭，在鉆探工程深度范圍內未能對該層進行揭露，依據前期物探成果綜合推測該層為基底層，埋深于地表以下約30m 以上，層厚為10.5m～29.0m 不等，節理和裂隙發育，巖體破碎，縱波速度Vp 為1320m/s～1810m/s，視電阻率值ρs 為500Ω·m～1500Ω·m；中風化花崗巖較完整，縱波速度和視電阻率值都較高，較為穩定。

④-1（全風化花崗巖）：褐黃色、紅褐色，原巖結構基本破壞，礦物成分除石英外基本風化成土狀，巖芯呈土狀，遇水易崩解，水沖易散，合金鉆頭干鉆易鉆進。該層在邊坡體范圍內皆有分布，揭露層厚2.5m～12.4m，平均厚度7.0m。

③（砂質粘性土）：黃灰色，稍濕，硬塑狀；成份以粘粒為主，砂粒含量次之，成分較均勻，手捏稍粘手，切面粗糙稍有光澤，韌性中等，干強度高。該層在邊坡體范圍內皆有分布，揭露層厚3.0m～18.7m，平均厚度11.8m。

②（粉質粘土）：紅褐色，稍濕，可塑—硬塑狀，成分以粘粒為主，含少量砂礫，成分較均勻，手捏稍粘手，切面粗糙有光澤，韌性中等，干強度中等。該層在主要分布于邊坡中段即食堂、實驗樓北側山坡上，揭露層厚1.1m～12.5m，平均厚度4.5m。

①（素填土）：紅褐色，稍濕，松散狀，成分以粉質粘土為主，夾雜少量粉細砂和礫石，成分分布不均勻。多含植物根系殘骸，系修路切東部邊坡時新挖堆填，未結構松散，工程性質差。該層在主要分布于邊坡中段即食堂、實驗樓北側山坡破肩、坡頂附近，長約100m，寬約5m，層厚約1m～2m，平均厚度1.5m，為近期切坡堆載，土層結構松散，裂縫發育，對坡下宿舍和實驗樓構成的安全隱患大。

2 邊坡失穩誘因分析

根據對研究區的工程地質條件、地球物理勘探、工程鉆探等資料的綜合研究，認為邊坡失穩主要誘導因素包括地形地貌條件、工程地質條件、地下水作用及人類工程活動等。

（1）地形地貌條件。該邊坡體在空間上不規則，邊坡太陡峭，坡面裸露，坡頂上低矮植物茂盛，表層土質疏松，大氣降水強時在坡上易形成徑流沖刷[1]，坡上方有修筑簡易上山土路，導致土體性質變化，有利于雨水下滲，對邊坡巖土體進行浸泡作用，屬該工程區邊坡在不利工況下發生失穩客觀原因。

（2）工程地質條件。邊坡為土質邊坡，穩定性一般；坡體主要是第四系坡殘積層粉質粘土和砂質粘土層組成，以上巖土層具泥質含量多，水浸易散，發生軟化的特性。

（3）地下水作用。邊坡體區域內的地下水補給主要為大氣降水，雨水大量下滲進入巖土層中，地下水導致邊坡體中的結構面進一步軟化，造成坡體土體強度降低[2]；同時巖土體容重（飽和）增大，邊坡的重量增大，造成邊坡的下滑力增大。況且在地下水的滲入同時，產生動水壓力和孔隙水壓力，對邊坡產生浮托力，使邊坡體之間的摩擦力降低，從而導致該邊坡體在雨季更容易發生崩塌現象；因此，水作用屬該邊坡發生崩塌失穩主要原因。

（4）人類工程活動。該邊坡主要由于坡腳下削坡，削坡坡度大，破壞原邊坡體的力學平衡，且削坡后未對邊坡體進行有效支護加固處理，為邊坡體發生崩塌提供崩塌空間[3]。另外，中段邊坡坡肩和坡頂為存在大量外運土，為坡頂堆載，且填土土質松散，裂縫發育明顯，對坡下建筑物構成嚴重威脅，雖然修筑搶險應急擋土墻措施，但該措施并不能有效消除填土帶來的威脅隱患。

3 邊坡穩定性評價

3.1 工程地質類比分析

根據研究區相鄰地區工程經驗，在較大范圍的斜坡地帶，由各種巖土類型組合的坡體，在暴雨或非持續降雨天氣條件下，一般呈半干硬，非飽和狀態，土體工程地質特性表現為較好。

高度5m～30m 和坡度45°～60°的土質邊坡能保持極限平衡或基本穩定狀態，這種條件一般不會出現失穩現象。但是，由于研究區“6.10”和“6.12”暴雨—特大暴雨，導致區域內數萬處高陡的房前屋后邊坡、道路邊坡、河堤岸坡發生了崩塌、崩塌破壞，眾多的坡體出現開裂變形有向崩或滑破壞的趨勢，說明暴雨或持續降雨條件下，大量的極限平穩或基本穩定狀態的邊坡，在外界條件激發下，穩定性有較大幅度的降低。

研究區邊坡巖土層為坡殘積粉質粘土和砂質粘性土、全風化花崗巖層，且中段存在裂縫發育的填土層，在暴雨條件下，雨水由地表垂直入滲，入滲帶范圍的土體由非飽和轉為飽和，重度增大，抗剪強度降低，重力或下滑力增加，極限平衡被打破向失穩發展，導致坡體向臨空面一側發生崩塌或崩塌；基本穩定向欠穩定、不穩定轉化，坡體開裂、外鼓等變形或崩落。

邊坡失穩系因坡基土體被軟化后，難以承受上部土體重力傳遞而來的壓力，先行坍滑，上部土體失去支撐而墜落，在坡面上形成凹腔，也處于不穩定狀態。研究區新生復發的邊坡失穩是在原老崩塌位置，繼續崩落，坡體漸后退，周而復始塌至自然穩定坡度，在未改善坡體防護條件下，均存在與崩部位相似的穩定性。

3.2 邊坡體穩定性的定性分析

根據勘查資料顯示，邊坡整體呈北西南東向，坡長約為350m，整體北西高南東低，坡度約30°～80°，大于正常坡率值，坡向150°～210°。經過人類工程開挖削坡，致使坡度更加陡。坡體由坡殘積粉質粘土和砂質粘性土、全風化花崗巖層巖組成，雨水易下滲，巖土體飽和狀態下易軟化，易沿軟弱面和不利外傾結構面失穩。同時發育的裂縫為地表水入滲創造了有利條件，外加中段坡頂和坡肩近期堆載填土，使邊坡的不穩定性增大，且整體無全面有效的支護和排水措施。若遇暴雨或長期降雨，雨水下滲降低巖土體抗剪強度，邊坡或再次發生大規模失穩的可能。

3.3 邊坡體穩定性的定量分析

由于該坡體屬一般建設項目，場地地質環境屬中等類型；邊坡屬土質邊坡，坡高小于15m，破壞后果為嚴重，綜合確定該邊坡工程安全等級為二級。

根據現場情況，邊坡體穩定性分析采用瑞典條分法，計算通過理正巖土計算6.5PB4 軟件完成。采用兩個工況進行分析。工況1：天然狀態，不考慮地下水作用；工況2：飽和狀態，考慮50 年一遇暴雨情況，邊坡體充分過水。由表1可知：邊坡體在1 號剖面段在天然狀態下基本穩定，在飽和水狀態下不穩定；5 號剖面段，天然狀態下整體穩定，局部地段填土堆載附近不穩定，在飽和水狀態下整體不穩定；9號剖面段附近的邊坡在天然狀態基本穩定，在飽和水狀態下呈不穩定狀態。

表1 研究區邊坡穩定性計算一覽表

4 結語

綜上所述，研究區上部為第四系松散覆蓋層和全風化層，下部基巖為中風化花崗巖，巖石相對完整，總體上巖土工程地質條件簡單。

邊坡失穩的主要誘導因素為地形地貌、工程地質條件、地下水作用和人類工程活動等，在天然狀態下邊坡均處于穩定—基本穩定狀態下，在暴雨條件下邊坡處于欠穩定—不穩定狀態。

本文的研究成果為進一步編制邊坡失穩治理方案提供了可靠的參考依據。