南京國防園某滑坡機(jī)理及治理方案研究

史建勇

（中煤長江生態(tài)環(huán)境科技有限公司，江蘇南京 210046）

0 引言

滑坡是一種常見的自然災(zāi)害，而造成滑坡的原因眾多，在日常生活、建設(shè)中具有重要意義[1-3]。滑坡的主要成因是在暴雨、地震以及人類活動等情況下使得邊坡的下滑力大于抗滑力[4]。目前，對于滑坡的機(jī)理分析以及治理設(shè)計已有一些研究。例如，郭長寶等[5]通過遙感解譯、形變分析以及野外調(diào)查對川西大渡河瀘定段大型古滑坡的形成和演變過程進(jìn)行分析，并利用數(shù)值模擬對其穩(wěn)定性進(jìn)行研究。楊小蘭[6]探討了金華市婺城區(qū)雅畈鎮(zhèn)上嶺殿村滑坡的形成機(jī)理，并對其穩(wěn)定性進(jìn)行了初步評價，提出前置反壓處理措施。本文選擇南京國防園西南側(cè)山體滑坡作為研究對象，通過對滑坡的成因、滑坡體物質(zhì)組成及結(jié)構(gòu)特征以及其穩(wěn)定性進(jìn)行綜合分析，提出合理的治理方案，旨在消除滑坡的危害。

1 滑坡區(qū)地質(zhì)環(huán)境條件

1.1 工程概況

國防園位于南京市鼓樓區(qū)虎踞路，占地面積較大，園內(nèi)山體屬清涼山山脈。本次治理區(qū)位于國防園內(nèi)的山體西南側(cè)小洼地，上山道路下方，西南距秦淮河約115m。

1.2 地形地貌

國防園內(nèi)的山體屬清涼山山脈，山脈呈南西北東向延伸。清涼山屬于構(gòu)造剝蝕低山地貌類型，地形坡度整體平緩，局部變化較大，清涼山最高峰海拔標(biāo)高約59m，國防園內(nèi)山體最高峰標(biāo)高約49m。

治理區(qū)位于山體西南側(cè)，景區(qū)在山腰修建了上山道路、坡腳修建了棧道，地形基本保持原貌。受滑坡影響，坡體上陡下緩，坡體最大高差14m。

國防園內(nèi)植被發(fā)育，樹木叢生。受滑坡地質(zhì)災(zāi)害影響，治理區(qū)坡面植被發(fā)育一般，局部無植被發(fā)育。

1.3 氣象條件

南京市鼓樓區(qū)屬北亞熱帶濕潤氣候區(qū)，區(qū)域內(nèi)季風(fēng)顯著，冬冷夏熱，四季分明，日照充足，雨量充沛。

1.4 水文地質(zhì)條件

治理區(qū)位于國防園西南側(cè)山體，附近較大地表水系為秦淮河，沿國防園西南側(cè)通過，與治理區(qū)距離約115m。區(qū)內(nèi)除降雨時所形成地表徑流，周邊無其他地表水系發(fā)育。

地下水的基本類型主要有松散巖類孔隙水和基巖裂隙水。雨季雨水充沛時可臨時富集于坡腳位置的松散巖類孔隙中。治理區(qū)地勢較高，鉆探施工期間，雨水較少，在鉆孔中及探槽中均未測得孔隙潛水和基巖裂隙水位。土層松散孔隙大，富水性好；巖層為白堊系角礫巖，膠結(jié)較好，裂隙發(fā)育一般，富水性較差。地下水的補(bǔ)、逕、排條件好，主要沿松散巖類孔隙進(jìn)行。

1.5 地質(zhì)構(gòu)造與地震

清涼山周邊大地構(gòu)造單元處于揚(yáng)子準(zhǔn)地臺下?lián)P子斷陷帶中的次級構(gòu)造寧蕪斷陷盆地內(nèi)，周邊褶皺不甚發(fā)育，以斷裂構(gòu)造為主。主要是烏江-燕子磯長江斷裂，是長江大斷裂中的一段。在燕子磯以東、八卦洲青龍尾一帶與東西向長江斷裂相交。可能屬于活動性斷裂，其活動性表現(xiàn)在沿江斷層陡崖和斷層三角面的發(fā)育，在幕府山北側(cè)有不同高度的水蝕溶洞存在，是斷層南盤相對北盤上升的證據(jù)，從斷層面的舒緩波狀來看，可能為壓扭性質(zhì)斷層。另外，長江江底基巖埋深不一，極有近現(xiàn)代活動的可能。為重磁異常梯級帶，梯度較大，重力南高北低。

該區(qū)抗震設(shè)防烈度為Ⅶ度區(qū)，設(shè)計地震分組為第一組，設(shè)計地震基本加速度值為0.10g。

1.6 工程地質(zhì)條件

治理區(qū)及周邊出露下伏基巖主要包括白堊系上統(tǒng)浦口組泥質(zhì)砂巖、砂巖、砂礫巖，侏羅系中統(tǒng)象山群下段石英巖狀砂巖、石英礫巖。局部區(qū)域出露巖漿巖，主要為燕山早期閃長巖和燕山晚期石英閃長斑巖。根據(jù)巖土工程勘察報告和本次現(xiàn)場踏勘資料，治理區(qū)巖土體可分為3 個工程地質(zhì)層和5 個工程地質(zhì)亞層，描述如下。

（1）①1素填土：雜色，以坡積形成的粉質(zhì)粘土為主，植被根莖發(fā)育，其結(jié)構(gòu)松散，高壓縮性，低強(qiáng)度，不均勻，主要分布在邊坡坡體表層。

（2）①1A路基土：灰黃～紫紅，表層為瀝青混凝土地面，其下為人工壓實(shí)填土，局部厚度較大，主要分布在坡頂現(xiàn)狀道路下部。

（3）②殘積土：灰黃，表部土壤層孔隙率稍大、強(qiáng)度低、壓縮性高，其下部夾少量碎石的粘性土，強(qiáng)度較高。土層中的碎屑物質(zhì)大小不均勻，棱角顯著，無分選，無層理。

（4）③1強(qiáng)風(fēng)化角礫巖：紫紅色，巖芯呈砂土狀夾碎塊，手捏易碎，遇水易軟化崩解，巖體極破碎，巖體基本質(zhì)量等級為Ⅴ級。

（5）③2中風(fēng)化角礫巖：紫紅色，巖芯呈柱狀，偶見鈣質(zhì)膠結(jié)的塊狀，為較軟巖，巖體較完整，巖體基本質(zhì)量等級為Ⅳ級。

2 滑坡體基本特征

2.1 滑坡體空間形態(tài)

滑坡體后緣處至上山道路路面，前緣至坡腳，兩側(cè)植被發(fā)育。滑動面呈圓弧形，滑床面傾角為：后緣的最大傾角為65°，中部的最大傾角為38°，前緣的最大傾角為20°，地勢較平緩。據(jù)現(xiàn)場調(diào)查和已有勘查資料，最大滑體寬度約50m，前緣和后緣之間最大高差是14m。

2.2 滑坡體物質(zhì)組成及結(jié)構(gòu)特征

2.2.1 滑體組成

滑坡體主要由松散堆積層組成，物質(zhì)組成為黏土、粉質(zhì)黏土夾碎石及黏土，其中粉質(zhì)黏土呈灰黃～紫紅色，可塑～硬塑狀態(tài)，碎石粒徑多為2cm、偶夾大的碎石，滑體厚度最小為0.6m，最大可達(dá)2.0m，整體變化不大。

2.2.2 滑帶（面）

目前出現(xiàn)的局部滑塌發(fā)生在斜坡的中上部，滑面展現(xiàn)為圓弧形，滑帶（面）主要位于松散堆積層內(nèi)。巖體傾角較小，基巖穩(wěn)定，對邊坡穩(wěn)定有利。

3 滑坡成因分析

滑坡的形成受地形地貌、地質(zhì)環(huán)境背景、降雨及人類工程活動等多種因素控制和影響。地形地貌、地質(zhì)環(huán)境背景是其形成的基礎(chǔ)條件，降雨等外在因素往往是促進(jìn)其發(fā)展的誘導(dǎo)因素。

3.1 地形地貌

治理區(qū)屬低山地貌，地形起伏較大。斜坡坡度較大，并且坡體前緣和后緣之間的最大高差為14m，坡腳地形平坦、開闊，現(xiàn)狀地形條件為滑坡形成與位移提供了臨空面。

3.2 地質(zhì)條件

坡面覆蓋層為素填土、殘積土松散覆蓋層，下伏基巖為強(qiáng)風(fēng)化角礫巖，坡面上較多的松散土體為滑坡的形成提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。在雨水浸潤作用下，巖土體抗剪強(qiáng)度降低，可能發(fā)生滑坡地質(zhì)災(zāi)害。

3.3 水的作用

治理區(qū)位于山體中下部，易于雨水匯集。區(qū)域內(nèi)汛期降雨強(qiáng)度較大，常發(fā)生大暴雨，降雨沿坡頂后緣裂縫、坡面土體滲入，使得巖土層重量增加、下滑力增大，巖土體力學(xué)性質(zhì)變差，抗剪強(qiáng)度降低，抗滑力降低，形成滑動面，從而誘發(fā)邊坡發(fā)生滑坡。

3.4 人類活動

因景區(qū)開發(fā)需要，在山上修建了上山道路，改變了雨水地表徑流；雨水在路面匯集后，從坡面徑流轉(zhuǎn)變?yōu)槠旅嬗晁患B入坡體，導(dǎo)致松散土體重度增大、抗剪強(qiáng)度降低，發(fā)生滑坡地質(zhì)災(zāi)害。

滑坡的發(fā)生是以上各種因素綜合作用的結(jié)果。地形地貌、地層巖性為滑坡形成的內(nèi)在因素；工程活動和降雨是引發(fā)滑坡地質(zhì)災(zāi)害的外在因素。巖土體在內(nèi)外因素的共同作用下從局部發(fā)生剪斷破壞，然后逐漸發(fā)展形成貫通的剪切破壞面、滑動面，最后發(fā)生滑坡。

4 穩(wěn)定性評價和預(yù)測

4.1 地勘報告參數(shù)

根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查、鉆探等成果，并參考有關(guān)規(guī)范及地區(qū)經(jīng)驗(yàn)，采用的巖土物理力學(xué)參數(shù)如表1 所示。

4.2 穩(wěn)定性分析

4.2.1 穩(wěn)定狀態(tài)劃分標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)《滑坡防治工程勘查規(guī)范》（GB/T 32864—2016），滑坡穩(wěn)定性狀態(tài)分為穩(wěn)定（Fs＞1.15）、基本穩(wěn)定（1.05＜Fs＜1.15）、欠穩(wěn)定（1＜Fs＜1.05）和不穩(wěn)定（Fs＜1）4 種狀態(tài)[7]。

表1 巖土層物理力學(xué)參數(shù)

4.2.2 計算工況

綜合分析治理區(qū)地質(zhì)環(huán)境條件，本次選定天然工況、暴雨工況兩種工況進(jìn)行滑坡穩(wěn)定性的計算。

4.2.3 穩(wěn)定性計算結(jié)果

通過計算分析，在天然工況下，坡體的安全穩(wěn)定系數(shù)大于1.13，處于基本穩(wěn)定狀態(tài)；暴雨工況下，坡體的安全穩(wěn)定性系數(shù)為0.93，處于不穩(wěn)定狀態(tài)。

4.2.4 穩(wěn)定性分析

目前，治理區(qū)內(nèi)坡體多處已發(fā)生局部滑動，現(xiàn)狀處于穩(wěn)定狀態(tài)，局部基本穩(wěn)定狀態(tài)，邊坡坡度呈上陡下緩，坡面植被稀疏，且坡頂存在張拉裂縫，易受雨水沖刷、滲入。根據(jù)計算，天然狀態(tài)下，邊坡總體處于穩(wěn)定狀態(tài)；在久雨或暴雨影響下，坡體可能失穩(wěn)，產(chǎn)生進(jìn)一步滑坡的危險。滑坡的形成將進(jìn)一步毀壞道路、破壞景觀，并直接威脅到公園游客的生命安全，及時對其進(jìn)行治理非常必要。

5 治理工程設(shè)計方案

5.1 防治等級、設(shè)計參數(shù)

根據(jù)《滑坡防治工程設(shè)計與施工技術(shù)規(guī)范》（DZ/T 2019—2006），結(jié)合巖土工程勘察報告，確定本滑坡防治工程等級為Ⅱ級。設(shè)計時考慮天然工況、暴雨工況，設(shè)計安全系數(shù)取1.3；校核時采用暴雨工況，校核安全系數(shù)取1.15[8]。

5.2 設(shè)計思路

在充分利用現(xiàn)有地形地貌條件基礎(chǔ)上，減少土石方開挖，保護(hù)景區(qū)現(xiàn)有山體條件，盡可能采用施工影響小的技術(shù)措施，確保施工期間景區(qū)正常運(yùn)營。因此，本次設(shè)計采用錨桿格構(gòu)+坡腳擋土墻+排水系統(tǒng)的治理形式，在格構(gòu)內(nèi)種植景觀植物，坡頂設(shè)置綠化帶，修復(fù)坡頂、坡腳景觀。

5.3 治理工程設(shè)計

（1）坡面修整。受滑坡影響，區(qū)內(nèi)坡面凹凸不平，樹木傾倒、凌亂，不利于錨桿格構(gòu)施工及后期的景觀恢復(fù)改造。采用人工清除坡面雜樹，對坡面進(jìn)行修整，并對局部凹洼區(qū)域進(jìn)行回填，使坡面總體平順。

（2）錨桿設(shè)計。根據(jù)地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育特征，采用錨桿+格構(gòu)梁的措施進(jìn)行邊坡加固。考慮坡體美觀，錨桿在斜面上的縱橫間距均為3m；施工時，盡量避開坡面上的大樹。

（3）格構(gòu)設(shè)計。格構(gòu)梁、壓頂梁、地梁均采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，混凝土強(qiáng)度為C30，格構(gòu)梁嵌入坡體0.3m。施工時，盡量減少對原有植被的破壞。

（4）擋土墻。在治理區(qū)坡腳修建塊石擋土墻，地面以上墻高0.5m，地面以下的基礎(chǔ)埋深大于0.3m，頂寬0.4m；采用砂漿砌筑塊石，塊石選用適合景區(qū)的塊石。墻后回填壓腳、種植綠化。

（5）排水系統(tǒng)。在坡面設(shè)置一個直徑為0.8m 的波紋管作為縱向排水涵管，通過排水管將匯水引至坡腳水溝內(nèi)。為防止山體匯水沖刷坡腳設(shè)施，在坡腳布置排水溝（生態(tài)旱溪），將匯水引至外界排水系統(tǒng)內(nèi)；考慮水溝與景區(qū)景觀的協(xié)調(diào)性，水溝表面采用卵石裝飾。

（6）防護(hù)欄。因道路緊鄰治理區(qū)坡頂，為防止游客不慎跌入坡底，在坡頂路邊修建高為1.2m 的防護(hù)欄。

5.4 治理效果

通過錨桿格構(gòu)加固措施，消除了滑坡地質(zhì)災(zāi)害；同時在格構(gòu)內(nèi)種植綠化起到固土作用，也恢復(fù)了坡面植被和景區(qū)環(huán)境。

6 結(jié)語

本文以南京國防園某滑坡為研究對象，以巖土勘察報告為基礎(chǔ)，通過對滑坡進(jìn)行現(xiàn)場調(diào)查、室內(nèi)試驗(yàn)和穩(wěn)定性計算分析等工作，提出了滑坡治理方案。滑坡治理方案的選擇和結(jié)構(gòu)設(shè)計是合理的，不僅消除了滑坡隱患，還充分體現(xiàn)了綠色環(huán)保的發(fā)展概念。