潮州市旸山小學滑坡隱患點穩定性分析及治理設計方案建議

李雙梅，方 剛，張明亮

（廣東省有色金屬地質局九三一隊，廣東汕頭 515041）

1 概述

地質災害隱患點位于潮州市湘橋區磷溪鎮旸山村旸山小學南部山體邊坡，已發滑坡體所在邊坡總長約100m，坡度約20°～60°，坡體走向為85°，整體坡向約為355°。潛在滑坡體體積約0.8×104m3，滑坡體規模可達中型。潛在滑坡緊鄰學校操場和教學樓，潛在威脅人口約367 人，潛在經濟損失約1000 萬元，其危害性大，危險性大，為保證人民生命財產安全建議盡早治理。

2 地質環境條件

2.1 地形地貌

地災點所在地為丘陵地貌，區內最低高程位于學校西側道路，標高+9.71m；最高高程位于南東部山頂，標高+72.29m，相對高差62.58m。山體東西向自然坡度約19°～30°；南北向自然坡度約25°～30°，坡面植被較發育。

地災點所在坡體人工削坡后邊坡標高為+16.61～+40.25m，邊坡總長約120m；坡向268°～352°，坡度20°～50°，邊坡高度4～20m，邊坡類型為土質邊坡，地形地貌條件中等。

2.2 地層巖性

根據區域地質資料和勘查報告鉆孔揭露情況,滑坡所在地區地層為三疊系上統及侏羅系下統銀瓶山組（T3J1y）、第四系（Q）。

銀瓶山組（T3J1y）：粉砂巖、細砂巖、長石石英砂巖，出露地表巖石為全風化、強風化，整段邊坡呈土狀，局部含少量的碎石塊。鉆孔揭穿全風化層厚5.3～9.2m，強風化層厚10.6～24.7m，揭露中風化層2.3～5.8m。地層產狀51°∠30°。

第四系（Q）：出露第四系殘坡積層（Q4el＋dl），主要分布在邊坡表部的坡麓地帶，呈灰黃、黃褐色，巖性為粉質粘土，混碎石塊，結構較為松散；鉆孔揭露厚度0.4～1.3m。

2.3 地質構造

區內未見斷裂構造通過，根據區域地質資料，滑坡區位于韓江斷裂帶與田東—古巷斷裂之間，大坑斷裂南西延伸端；從鉆孔巖芯觀察，受區域地質構造斷裂帶影響，節理裂隙極發育，較具優勢的節理裂隙有三組：①332°∠70°、②45°∠89°、③45°∠8°。對滑坡區影響較大，地質構造條件中等。

2.4 水文地質條件

地下水的類型有松散巖類孔隙水和層狀巖類裂隙水兩類。

松散巖類孔隙水分布于第四系土層中，透水性不均，地下水量貧乏，第四系松散巖類孔隙水富水性弱。層狀巖類裂隙水主要分布于以粉砂巖為主的風化裂隙之中，丘陵地帶的水力性質為潛水。巖層的富水性隨裂隙的發育情況而變化，隨深度增加而減少和閉合。總體上整個含水層的透水性不強，水量不大，裂隙含水層富水性弱。地下水主要補給來源是大氣降水入滲補給，鉆孔觀測到地下水位埋深約10.8～15.4m。地下水徑流方向與地勢相仿，總體由中央山頂往四周，自高處向低地排泄。

2.5 工程地質條件

根據勘查報告巖土層從上至下按成因類型分成5層：①粉質粘土（殘坡積土層（Q4el＋dl），②淤泥（Q4al），③全風化砂巖（T3J1y），④強風化粉砂巖（T3J1y），⑤中風化粉砂巖（T3J1y）。邊坡主要由殘坡積土和全風化—強風化砂巖組成，砂巖風化層多呈土狀，故整體可視為土質邊坡。因局部風化程度的差異巖土層中分布有碎石，降低了土層的凝聚力。砂巖風化而成的土體結構較松散，力學強度較低，穩定性較差，飽水易崩解軟化。在暴雨或人工擾動影響下，容易引發崩塌、滑坡地質災害。坡體位于粉砂巖分布區，地層傾向與坡向一致，傾角與坡角幾乎一致，故發生順層滑動和土巖結合面滑動的可能性較大，對邊坡穩定不利。

3 滑坡形成的影響因素

據滑坡區所處的地質環境分析，滑坡體的形成包括內部條件：地形地貌、地層巖性、坡體結構、臨空面等；外部條件：降雨、風化、人類工程活動。

3.1 內部條件

滑坡體處于丘陵向平原過渡地帶，屬剝蝕殘丘地貌。滑坡體所在邊坡坡度15°～70°，遭早期人工切坡造成較陡立且部分呈裸露狀態，已形成便于巖土體滑崩的臨空面。全風化和強風化砂巖構成邊坡的主體，風化程度較高且不均，偶含碎石的存在使得土層的粘聚力降低，導水通道增加，受滲流影響的作用加大，坡體土層水理性質較差且前緣存在高陡臨空面，在重力作用和強降雨等外部因素影響下，極易形成崩塌或滑坡。巖性對邊坡具有明顯的控制作用。

3.2 外部條件

該邊坡的形成源于早期建設需要進行人工開挖等活動，坡角過大過陡，易受外界條件影響發生災害。風化作用加速了巖層及危巖體裂隙的擴展，裂面強度降低，差異風化形成凹巖腔，促進危巖體的失穩。該區域夏季暴雨發生頻繁，暴雨及持續降雨通過局部土體的裂縫滲入粘結性差的地下土層中，受地形和地下水的長期作用，土層軟化，土體物理力學強度減弱，坡體處于飽水狀態，增加自重，加劇土體的變形和破壞。人類工程活動是造成山體邊坡滑塌的主要原因，降雨是坡體變形發展主要因素。

4 現狀邊坡穩定性分析

依據勘查掌握的有關巖土參數（見表1），對可能產生滑塌的學校南側及東側邊坡的穩定性進行分段驗算。

表1 各巖土層參數取值表

根據《建筑邊坡工程技術規范》(GB50330-2013)[1]邊坡穩定性狀態劃分標準，且結合穩定性計算可知，學校南側的邊坡（剖面1～4）在極端氣候條件下的穩定性尚顯不足（安全系數0.82～1.05），在未加穩固防護的情況下，存在滑塌失穩的可能。預測學校南側的整段邊坡在長期暴雨等不良氣候條件的影響下，可能發生連續滑塌，最終可導致大面積的滑坡。預測滑坡主滑向為353°，可能發生滑坡的邊坡長度約100m，潛在滑坡體寬約70m，長約40m，坡高約30m，滑床深度約6m，預測滑坡體體積約8000m3，屬中型淺層滑坡[2]。學校東側的邊坡（剖面6），坡高小（≤4m），坡角不大（≤25°）穩定性較好，不易發生滑塌。

5 地質災害治理工程設計

5.1 設計方案

設計依據現場調查和勘查報告內容結合《坡面防護工程設計規范》綜合確定，該工程治理方案采用削坡+重力式擋土墻+格構+錨桿護坡，并在坡腳修筑排水溝，坡頂修筑截水溝[3]，平面布置見圖1。

圖1 設計方案平面布置簡圖

5.1.1 削坡

對山坡進行削坡減載，降低下滑力，該工程格構護坡段標高28m以下按1∶1放坡，標高28m以上按1∶0.84放坡，截水溝以上按1∶1放坡。

5.1.2 重力式擋土墻

在坡體下方修筑擋土墻作為主要支護措施，擋墻采用C30砼現場澆筑。D1-D14段擋墻長約122.31m，基礎埋深1.5m，基底、墻頂標高隨地勢變化，擋墻高5.71m，墻頂厚為1.6m，面坡坡率1∶0.25。擋墻底部設置C20 砼墊層，厚度0.2m，2m×2m 梅花型設置泄水孔。橫縱筋采用HRB400 鋼筋，直徑20mm 螺紋筋，箍筋采用HPB335鋼筋，直徑10mm圓鋼。砼凈保護層厚度75mm。

D14-D18 段擋墻長約45.69m，基礎埋深1m，基底標高27.6m，墻頂標高30.12m，擋墻高4m，墻頂厚為1m，面坡坡率1∶0.25。擋墻底部設置C20砼墊層，厚度0.2m，2m×1.5m梅花型設置泄水孔。

5.1.3 格構+錨桿

標高28m 以下坡面1∶1 放坡后，采用2m×2.5m 格構護坡；標高28m 以上坡面按1∶0.84 放坡后采用2m×2.5m格構+錨桿支護。格構梁規格0.3m×0.3m，刻槽深度0.2m，框架格構梁為現澆C25 砼。格構梁橫縱筋采用HRB400 鋼筋，直徑16mm 螺紋筋，箍筋采用HPB300鋼筋，直徑8mm圓鋼。格構內植草皮，平臺種植景觀樹，裸露坡面撒草籽護坡。錨桿采用HRB400,直徑25mm 螺紋鋼筋，錨桿間距橫向2.0m，高度間隔1.915m。標高36～44m段坡面單根錨桿長12.2m，全長粘結段長12m；其余段坡面單根錨桿長10.2m，全長粘結段長10m。格構+錨桿布置斷面示意圖見圖2。

圖2 格構+錨桿布置斷面示意圖

5.1.4 截排水溝

截排水溝采用C20砼現澆，坡腳設置排水溝，長約360m，坡頂設置截水溝，長約400m，平臺設置排水溝長約300m。

5.2 設計方案穩定性驗算

邊坡的穩定性計算主要以《建筑邊坡工程技術規范》（GB50330-2013）的相關規定為依據，結合鉆探資料、巖土體工程和坡體形態，對已發滑坡體所在邊坡分段選取具代表性的斷面采用南京庫倫GEO5邊坡穩定分析軟件[4]進行穩定性計算，選取1-1′～4-4′剖面分析。計算分別選取三種工況進行（表2）。

5.2.1 設計參數選取

邊坡類型：土質邊坡，防護邊坡高度11～24m；錨固段土層巖性：強風化粉砂巖；邊坡工程安全等級：二級；邊坡防治工程級別：二級；邊坡重要性系數為1；錨桿鋼筋：錨桿型號HRB400?25mm 螺紋鋼筋；錨桿錨固段長度10m 和12m；錨桿桿體抗拉安全系數按規范取值2.0，普通鋼筋抗拉強度標準值360kPa；錨桿錨固體抗拔安全系數K=2.4；格構錨桿錨固體段鉆孔直徑90mm；巖土層為強風化粉砂巖，其與錨固體極限粘結強度標準值220kPa；鋼筋與錨固砂漿間粘結強度設計值2400kPa（水泥砂漿強度M30）；格構錨桿抗拔力設計值88.31kN；抗震設防烈度：8 度（0.2g）；巖土材料參數見表1。

5.2.2 驗算結果

經驗算邊坡各剖面加固后在各個工況下的滑動安全系數值見表2。

根據以上計算結果，設計邊坡加固后工況1整體穩定性系數均大于1.3，工況2、工況3整體穩定性系數均大于1.1，各剖面加固后在各個工況的邊坡都滿足規范要求。

6 結語

為防止地質災害的發生，遵循“固腳、強腰、排水”的原則，同時貫徹“恢復自然、水土保持、技術先進、經濟美觀”的理念，因地制宜，密切結合地質環境條件和已發地質災害的特點和危害性，根據不同坡段的潛在的變形失穩形式來選擇防治方案，分區段采取有針對性的治理措施。通過合理有效的治理工作，可以為主要隱患點附近的居民減輕或消除地質災害威脅，免受地質災害危害，對維護社會穩定，有效保護地質環境，促進社會經濟全面、持續發展具有顯著效益。

表2 設計邊坡穩定性計算成果表