打磨溝村不穩定邊坡成因分析及防治措施

李玲玲

(甘肅工業職業技術學院地質學院，甘肅天水741025）

2017年10月13日，榆中縣銀山鄉打磨溝村打磨溝社東北側不穩定邊坡后緣出現裂縫，出現局部失穩滑塌。該不穩定邊坡位于榆中縣銀山鄉打磨溝村打磨溝社通往大灘和茨坪村的鄉村道路邊，高程2381m。滑塌塌區形態呈倒梯形，底寬約4m，頂寬約8m，高約12m，滑體厚度約2.0～4.0m，斜坡滑塌滑移距離約10m，堆積方量約150m3，滑塌后坡體后緣通村水泥道路懸空，隨時有可能在接縫處斷裂或掉落的可能。該不穩定邊坡所在區域居民集中，且其變形特征明顯，滑塌區可能會進一步擴大，甚至導致村民房屋倒塌，對坡頂17戶68人的生命及財產安全威脅較大，影響范圍較廣，明確打磨溝村不穩定邊坡的地質特征、分析其形成原因以及穩定性，采取措施進行防治迫在眉睫。

1 不穩定邊坡特征

1.1 不穩定邊坡形態特征

該不穩定邊坡寬約400m，坡長約12～15m，坡頂高程2381m，其地質剖面圖（如圖1），坡向98°，坡度70°～80°，局部直立或臨空，主要由自然因素和村民修建房屋開挖山坡坡體而綜合影響而形成。不穩定邊坡坡面裸露，基本無植被覆蓋。該不穩定邊坡坡頂和坡腳居民集中，且有通村的道路從坡頂通過，對邊坡的擾動性較大，道路內側為緊臨居民區，坡腳到村民住宅區的距離約2～3m，局部緊鄰坡腳。

1.2 不穩定邊坡物質組成及結構特征

該不穩定邊坡主要由第四系上更新統黃土構成，厚度大于20m，粒度組成以粉粒為主，含少量粘粒，質地均勻，結構疏松，具大孔隙，垂直節理發育，有自重濕陷性；礦物成份主要為石英、長石，次為親水粘土礦物，質地均勻，無層理，具有粒狀架空式接觸現象，干燥—潮濕；淺黃色、灰黃色。濕陷性系數0.056～0.152，自重濕陷性系數0.022～0.096，為中強濕陷性黃土，粘聚力c值為12～32kPa，內摩擦角φ值為25.4°～32.6°，標準承載力值120kPa。

2 不穩定邊坡成因分析

不穩定邊坡災害的成因主要由自然因素和人類活動共同作用形成[1]，原始的地形、地貌條件以及坡體物質組成的物理力學性質等是斜坡體產生災害的基本條件，大氣降水以及后期的人類工程活動，如坡頂、坡腳的建房削坡作用，坡面、路面、村民院內的匯水，水渠等的滲水、漏水作用等都會加劇該不穩定邊坡失穩的可能性。

2.1 地形地貌條件

災害區地貌形態屬侵蝕、剝蝕黃土丘陵，山體較低，山坡坡度約25°～45°，地形切割強烈，海拔一般為2350～2450m。該不穩定邊坡坡面裸露，坡面植被覆蓋率差，在自然和人類活動的綜合作用下，形成坡度約70°～80°，局部近似直立或臨空，相對高差約10～15m，高陡的黃土斜坡是該不穩定邊坡形成的必要條件。

2.2 坡體結構

不穩定邊坡坡體為黃土層，質地均勻，固結松散，不具層理，具大孔隙構造，垂直節理發育，具強濕陷性，遇水易崩解，形成陡坎、落水洞、地裂縫等，有利于雨水滲漏致使其結構破壞，促使斜坡發生失穩變形。

2.3 降水因素

由于組成坡體的土體結構疏松，不穩定邊坡體后緣及中部裂縫發育，入滲條件好，雨水入滲后，加大了坡體巖土體自重，減小了巖土體原有的凝聚力，降低了巖土體的抗剪強度[2]，同時在降雨、人類生活排水等大量入滲條件下潛蝕作用加強，使原始斜坡朝不穩定的方向不斷地轉化，最終發生不穩定邊坡地質災害。

2.4 人類工程活動

村民在斜坡坡頂和坡腳處修建房屋及道路，開挖山坡坡體形成高陡的臨空面，一方面增大了斜坡體的坡度，另一方面破壞了原有的坡面植被，隨著斜坡體自身重力、雨水的不斷沖刷，以及其他外力的持續作用，一方面不穩定斜坡會發生卸荷變形，進而產生大量裂縫，使得斜坡體自身原有的穩定性降低；另一方面隨著降雨等的入滲，黃土原有的物理力學性質發生變化，降低了土體原有的抗剪強度，進一步降低了不穩定邊坡的自身穩定，當破壞的應力應變達到自身穩定的臨界值時，土體內部的結構發生破壞，使土體沿某一軟弱面向下滑動，發生整體或局部滑塌[3]。

3 穩定性分析及發展趨勢預測

該地質災害隱患點長期存在，2014年對該不穩定邊坡約35m進行了應急工程治理，目前工程外觀效能良好。近些年來原坡體上裂縫不斷發展，落水洞、陡坎隨處可見，使得前緣坡體坡度不斷加大，局部直立或臨空，坡面上縱向裂縫較為發育。降雨形成的坡面落水洞、陡坎等，形成了大小不一的直接或潛在的崩塌塊體。2017年10月13日該處不穩定邊坡發生局部失穩滑塌后，坡體后緣約8m長水泥道路懸空，道路內側及村民房屋墻壁出現裂縫，道路外側公路護欄、通信桿、電桿向外傾斜，外側道路土路肩裂縫明顯，隨時有進一步垮塌的可能。

目前，該不穩定邊坡現狀條件下穩定性差，在坡面滲水、人類工程活動，自身重力、其他外力等的作用下，將導致該不穩定邊坡進一步變形，故該不穩定邊坡發展趨勢為不穩定。

4 地質災害防治初步方案

根據該不穩定邊坡的發育特征，地層巖性結構、形成原因及失穩因素、坡面及坡腳建筑物的布置位置等方面綜合分析考慮，建議采取綜合防治措施（圖2）。

4.1 坡腳處采用擋土墻進行穩定

本次治理工程長度為80m,采用衡重式擋土墻設計，擋土墻結構采用重力式C25素混凝土衡重式擋土墻。斷面尺寸為：墻高8m，頂寬0.4m，面坡坡比1∶0.1，上墻高4.0m，上墻背坡比1∶0.1，衡重臺寬1.0m，下墻背坡比1∶0.2，墻趾臺階寬0.5m，墻趾臺階坡比1∶0.1；基礎深1.5m，基底傾斜坡比1∶0.2；，擋土墻基礎采用分段跳槽方式開挖；基礎采用三七灰土換填50cm，墻內預埋三排泄水孔，?110mmPVC管呈品字形布置，橫向間距3m，豎向間距1.5m，外傾坡比5%，下排排水管距地面1.0m，排水管入口利用碎石層過濾；擋土墻每隔10m設一道伸縮縫，伸縮縫為通縫（圖3）。

圖3 衡重式擋土墻設計圖

對該不穩定邊坡坡腳擋墻墻后回填，回填長度80m，夯填土方量約3011.4m3。土層分層夯填，每層夯填厚度30cm，夯實系數不小于0.9。

4.2 擋土墻以上部分修錨桿格構

在擋土墻頂部布設錨桿格構工程。框架格構分片布置，每片寬度為6.8m，每片錨桿框架由底梁、一道橫梁、頂梁、兩道豎肋組成，交點處布設錨桿；框架梁橫梁截面尺寸為0.4m×0.4m，豎肋為矩形截面，尺寸為0.4m×0.4m截面，框架格構采用C25鋼筋混凝土澆筑，每片框架整體澆筑，一次完成。框架梁嵌入土層深度不小于2/3框架梁高度，每兩片之間設置2cm伸縮縫，深度20cm。

每片框架格構共布設兩排，自下而上第一排高1.40m，寬3m，底梁頂面應與擋墻頂面平齊，工程施工中框架格構豎肋可適當調整；第二排高1.40m，寬3m，施工過程中第二排格構高度可依據地形適當調整；框架格構布設坡面應盡量平整，坡比1∶0.75；坡面平整工程中應盡量避免對坡體的擾動（圖4）。

圖4 錨桿格構設計圖

4.3 擋土墻底部前緣設排水渠

擋土墻底部前緣布設排水渠工程，并根據地形條件延長排至安全區域，排水渠長100m。排水渠設計在衡重式擋土墻基礎邊緣，排水渠為矩形截面，排水渠壁為高0.2m，厚0.2m，采用C25混凝土澆筑，渠底為擋土墻基礎，排水渠截面內側寬0.3m，深0.2m；每隔10m設一道伸縮縫，縫寬2cm，縫內填塞瀝青木板條。

5 結論

打磨溝村打磨溝社的不穩定邊坡因其土體結構疏松，具強濕陷性，坡形高陡，地形切割強烈，坡面裸露，垂直節理發育，加之降雨、坡頂的排水、滲水作用、車輛的擾動作用以及修建房屋道路等人類工程活動等的影響，使邊坡處于不穩定性，急需進行治理，根據邊坡特點，可采取擋土墻結合頂部修建錨桿格構、坡腳修建排水渠的措施進行防治。