關(guān)于崩滑地質(zhì)災(zāi)害搶險治理工程的斜坡穩(wěn)定性分析

郭世興

（貴州省有色金屬和核工業(yè)地質(zhì)勘查局一總隊，貴州 貴陽 550000）

去年我國貴陽市受到連續(xù)強降雨天氣影響，某街道旁房屋后山體結(jié)構(gòu)側(cè)斜坡出現(xiàn)崩滑地質(zhì)災(zāi)害問題，所幸并沒有出現(xiàn)人員傷亡情況。當(dāng)前滑塌區(qū)域總長度5m、高度15m、厚度范圍在2m～3m，滑塌總量為180m3，崩塌的巖體結(jié)構(gòu)對于坡體前方的房屋臺階以及房屋周圍過道均造成了較為嚴重的破壞和影響。經(jīng)過相關(guān)工作人員的調(diào)查分析得知，該區(qū)域后側(cè)山體結(jié)構(gòu)的斜坡程度大約為40m，高度范圍在0m～32m之間，屬于巖質(zhì)邊坡結(jié)構(gòu)、斜坡結(jié)構(gòu)并沒有經(jīng)過特殊處理，坡體前房屋緊靠著斜坡位置，部分房屋直接鑲嵌在斜坡的凹巖腔當(dāng)中。根據(jù)相關(guān)調(diào)查分析可以了解到，現(xiàn)在邊坡坡面結(jié)構(gòu)仍然存在多處規(guī)模不等的不穩(wěn)定性巖體結(jié)構(gòu)，滑坡地質(zhì)災(zāi)害仍然存在進一步位移的可能性。如果后續(xù)持續(xù)出現(xiàn)強降雨天氣環(huán)境很容易產(chǎn)生繼續(xù)崩塌事故，對周圍的居民和建筑體造成比較嚴重的安全威脅，需要提出針對性的處理工作方案來加以解決[1]。

1 崩塌危險巖體結(jié)構(gòu)的形成機理與相關(guān)影響因素

1.1 崩塌危險巖體結(jié)構(gòu)的形成機理

根據(jù)項目工程現(xiàn)場實地勘查分析，邊坡坡體結(jié)構(gòu)的危險巖體結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)巖體結(jié)構(gòu)已經(jīng)完全脫落，部分沒有和母巖體結(jié)構(gòu)完全形成脫離，主要是受到兩側(cè)區(qū)域的節(jié)理裂隙以及頂部巖體結(jié)構(gòu)層面的切割，整個巖體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性相對較差。當(dāng)前主要的支撐體為巖體后方，沒有貫穿的折疊節(jié)理和底部，內(nèi)傾向巖體結(jié)構(gòu)支撐體系相對比較脆弱，同時在各種不利因素條件的影響之下很容易造成巖體結(jié)構(gòu)的后方節(jié)理貫穿形成更加嚴重的開裂情況，危險巖體結(jié)構(gòu)和底部基礎(chǔ)巖層結(jié)構(gòu)之間結(jié)合程度下降進而會產(chǎn)生崩塌情況。

1.2 危險巖體結(jié)構(gòu)的主要影響因素

對危險巖體結(jié)構(gòu)所處的地理條件環(huán)境展開分析，危險巖體結(jié)構(gòu)受到內(nèi)部環(huán)境因素和外部環(huán)境因素的影響和控制內(nèi)部影響因素，主要包含基礎(chǔ)巖體結(jié)構(gòu)的構(gòu)造性作用、風(fēng)化作用、重力承載作用以及外部因素的影響。第一，巖體結(jié)構(gòu)受到內(nèi)部構(gòu)造的影響，巖體內(nèi)部發(fā)育裂隙程度相對較高，同時巖層結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)面將完整的基礎(chǔ)巖體結(jié)構(gòu)切割，形成板塊相對獨立的巖塊，為相對獨立的巖體結(jié)構(gòu)提供崩塌的作用力。第二，風(fēng)化作用。根據(jù)調(diào)查分析該區(qū)域的巖土體結(jié)構(gòu)主要是以灰?guī)r為主。在風(fēng)化和溶蝕的作用條件下，巖體結(jié)構(gòu)內(nèi)部結(jié)理連續(xù)發(fā)育寬度、發(fā)育深度以及延展程度有所加深，裂隙通過率會進一步加大切割巖體結(jié)構(gòu)的表層作用，巖層結(jié)構(gòu)面會因為風(fēng)化和溶蝕作用所產(chǎn)生的影響，造成巖體結(jié)構(gòu)相互之間的結(jié)合程度相對較差，持續(xù)性的風(fēng)化和溶蝕作用會造成切割巖體塊和基礎(chǔ)巖體結(jié)構(gòu)之間形成脫離，進而產(chǎn)生崩塌情況。第三，重力作用。由于受到巖體結(jié)構(gòu)陡峭節(jié)理裂隙作用，以及基礎(chǔ)巖層切割面所形成的重力作用，會出現(xiàn)臨時性滑移和巖體結(jié)構(gòu)下墜問題，當(dāng)巖塊基礎(chǔ)支撐條件不足以抵抗重力作用時，巖塊會直接順著下墜的方向形成滑塌。

2 斜坡穩(wěn)定性分析

2.1 危險巖體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和破壞模式分析

巖體被結(jié)構(gòu)面正式切割之后會形成不穩(wěn)定性塊體結(jié)構(gòu)，若地形坡度相對較陡，外加上巖體結(jié)構(gòu)應(yīng)力釋放等方面問題的影響，造成基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)面以上的剪應(yīng)力超過自身的抗剪強度大小，同時瞬間的貫穿裂縫的產(chǎn)生會出現(xiàn)墜落情況產(chǎn)生崩塌問題。通過對現(xiàn)場危險巖石結(jié)構(gòu)的相關(guān)調(diào)查數(shù)據(jù)分析，可以看出有效結(jié)合基礎(chǔ)巖層節(jié)理裂隙的發(fā)育程度，危險巖體破壞模式已經(jīng)產(chǎn)生比較嚴重的變形破壞性情況。通過使用地質(zhì)類比對方法，對危險巖體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性進行宏觀判斷和分析，結(jié)合赤平投影分析工作方法，對危險巖體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性情況進行定性判斷，如圖1。

圖1 赤平投影分析面

通過分析可以得知危險巖體結(jié)構(gòu)具體位置，兩組節(jié)理J1、J2和外延長結(jié)構(gòu)的結(jié)合面之間形成切割作用，將巖體結(jié)構(gòu)切割成塊狀，由于節(jié)理J2產(chǎn)生外傾情況，造成巖塊的重心出現(xiàn)臨空偏移問題。因此，底部基座的危險巖體結(jié)構(gòu)破壞模式，主要是以滑移式和傾倒式為主，底部位置無基座的危險巖體結(jié)構(gòu)破壞模式主要是以墜落式為主。

2.2 危險巖石穩(wěn)定性計算和分析

危險巖體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性受到多方面因素的干擾，在穩(wěn)定性計算和分析過程中，所涉及到的參數(shù)數(shù)據(jù)相對比較復(fù)雜，而準確的參數(shù)或許與邊界條件等，完全查明工作會存在較大的困難。為了充分認識該區(qū)域范圍內(nèi)，危險巖體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性條件、適用危險巖體結(jié)構(gòu)的整治工作要求，通過選擇部分比較典型具有代表性的危險巖石崩塌類型進行穩(wěn)定性計算和分析。

3 斜坡穩(wěn)定性計算

3.1 計算參數(shù)的確定

計算參數(shù)主要從計算剖面中量取。根據(jù)調(diào)查，節(jié)理面平直光滑、有一定張開度，可見巖屑夾泥充填，節(jié)理面結(jié)合程度為結(jié)合差，根據(jù)表1的《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》（GB 50330-2013），中風(fēng)化灰?guī)r結(jié)構(gòu)面抗剪強度參數(shù)設(shè)定為：cs=47kPa、φs=40°，巖體等效內(nèi)摩擦角φe=52°。暴雨工況下，巖體結(jié)構(gòu)面內(nèi)聚力和內(nèi)摩擦角按照折減系數(shù)進行取值，按照《工程巖體分級標準》（GB50218）及表1規(guī)定，結(jié)合程度一般的硬性結(jié)構(gòu)面，浸水時取低值，計算參數(shù)見表1。

表1 斜坡穩(wěn)定性計算參數(shù)一覽表

3.2 計算公式

前述斜坡穩(wěn)定性定性分析有失穩(wěn)可能主要為沿外傾結(jié)構(gòu)面滑動巖質(zhì)斜坡，按沿最底層外傾結(jié)構(gòu)面平面滑動面滑動計算其穩(wěn)定性。斜坡穩(wěn)定性計算公式如下。平面滑動面滑動的巖質(zhì)斜坡平面滑動面滑動的邊坡穩(wěn)定性系數(shù)按下式計算：

T—滑體單位寬度重力及其他外力引起的下滑力（kN/m）；R—滑體單位寬度重力及其他外力引起的抗滑力（kN/m）；c—滑面的粘聚力（kPa）；φ—滑面的內(nèi)摩擦角（°）；L—滑面長度（m）；G—滑體單位寬度自重（kN/m）；Gb—滑體單位寬度豎向附加荷載（kN/m），方向指向下方時取正值、指向上方時取負值；θ—滑面傾角（°）；U—滑體單位寬度總水壓力（kN/m）；V—后緣陡傾裂隙面上的單位寬度總水壓力（kN/m）；Q—滑體單位寬度水平荷載（kN/m），方向指向坡外時取正值、指向坡內(nèi)時取負值；hw—后緣陡傾裂隙充水高度（m），根據(jù)裂隙情況及匯水條件確定。

3.3 斜坡穩(wěn)定性計算過程

（1）計算方案選取。經(jīng)綜合分析本危巖體特征及其各種荷載情況，本次選定如下兩種計算方案計算評價危巖體穩(wěn)定性。第一種為天然狀態(tài)，即工況①；第二種為持續(xù)暴雨，即工況②。

（2）計算剖面選擇。前述斜坡定性分析斜坡有失穩(wěn)的可能，對斜坡分別按工況Ⅰ（天然）和工況Ⅱ（暴雨飽和）進行穩(wěn)定性定量計算分析，同時按J2節(jié)理面、破裂面45°+φ/2=64°分別進行計算分析。選取最不利1-1’剖面進行邊坡穩(wěn)定性計算。

（3）邊坡穩(wěn)定性評價。根據(jù)《滑坡防治工程勘查規(guī)范》（GT/T 32864-2016）表3滑坡穩(wěn)定狀態(tài)劃分，斜坡穩(wěn)定性評價見下表。

表2 斜坡穩(wěn)定性計算表

表3 斜坡穩(wěn)定性評價表

通過表3對斜坡穩(wěn)定性的定性分析及定量計算分析，斜坡在降雨下滲及沖刷坡面等不利因素的作用下，斜坡會向不穩(wěn)定趨勢逐漸發(fā)展。

4 結(jié)語

綜上所述，通過資料收集、野外踏勘、綜合工程地質(zhì)測繪及室內(nèi)資料的綜合整理分析，主要得出了以下結(jié)論：貴陽市某街道旁房屋后側(cè)山體崩滑（危巖體）威脅對象為坡前棟居民樓及街道過往行人生命財產(chǎn)安全。對斜坡采用了“清除部分危巖體+危巖嵌補+局部削坡（按52°、70°）+掛網(wǎng)噴漿+錨桿+錨索+格構(gòu)梁+截排水溝”的工程治理措施進行治理。斜坡治理成功，取得了重大經(jīng)濟、社會效益。