滑坡災害的危險性評價與防治研究

郝 靖 （福建省地質(zhì)工程大隊，福建 福州 350001）

0 引言

隨著我國城鎮(zhèn)區(qū)域開發(fā)和建設的快速推進，在人類工程活動和外界氣候環(huán)境的共同作用下，誘發(fā)了許多滑坡、泥石流、崩塌等地質(zhì)災害，這些次生災害對區(qū)域的經(jīng)濟發(fā)展、人民的生產(chǎn)安全、生態(tài)環(huán)境的穩(wěn)定都產(chǎn)生了重大危害。

為了解決這些地質(zhì)災害問題，眾多學者從不同方向開展了滑坡災害危險性評估。劉洪江[1]采用無人機影像采集和現(xiàn)場調(diào)查的方法，結(jié)合地震強度分布特點對蘆山地震引發(fā)的滑坡地點進行了預測，結(jié)果與震后發(fā)生滑坡地點吻合；易靖松[2]以四川阿壩縣為例，通過對滑坡的斜坡結(jié)構(gòu)類型、工程地質(zhì)巖組分布、坡度、構(gòu)造距離、區(qū)域年降水量等多種災害因子進行耦合分析，對高山峽谷滑坡的災害危險性評估進行了精細化評價；薛建志[3]依托黃思彎后山滑坡工程，通過對滑坡的破壞特點進行權(quán)重分析，結(jié)合該滑坡的地形地貌及空間形態(tài)分布特征，發(fā)現(xiàn)該滑坡失穩(wěn)破壞主要是人工切坡和地下采煤共同作用的結(jié)果。本文以武夷山市武夷街道辦柘洋村源頭墩自然村滑坡為背景，結(jié)合現(xiàn)場對滑坡區(qū)周圍地質(zhì)勘探資料研究后，考慮多種滑坡影響因子，根據(jù)潛在滑坡的危險性系數(shù)M的大小將滑坡危險等級劃分為低、中、中高、高4個風險等級進行研究。

1 工程背景及區(qū)域環(huán)境條件

1.1 工程概況

2011年7月25 日，受連續(xù)強降雨的影響，武夷山市武夷街道辦柘洋村源頭墩自然村后方山坡出現(xiàn)多條拉張裂縫，坡腳居民房后簡易擋墻內(nèi)有渾水冒出且擋墻出現(xiàn)變形；2012 年9 月，經(jīng)過專家地質(zhì)災害詳細調(diào)查發(fā)現(xiàn)該處邊坡變形加劇，前緣坡腳擋墻出現(xiàn)滑塌，滑坡周界大致形成。該滑坡區(qū)后緣位于高程范圍270～320m 自然山坡處，前緣位于自然山坡坡腳、民房背后，滑坡主軸長約30m，兩翼寬約70m，滑體厚度約2～4m，滑坡體積約6000m3?；滦纬珊?，當?shù)卣⒓唇M織人員將距離前緣坡腳最近的居民遷移。受強降雨等不利條件的誘發(fā)，可能發(fā)生再次滑坡，嚴重威脅滑坡下方村民的生命財產(chǎn)安全，滑坡潛在威脅經(jīng)濟損失約700 萬元，存在極大的危險性和危害性。

1.2 地形地貌

源頭墩自然村屬低山丘陵地貌，滑坡勘查區(qū)所在自然山坡第一重山坡坡頂高程約+317m，坡度20°～27°，總體呈凸形緩坡，自然山坡坡向約170°，居民依山削坡建房，形成較密集民房分布格局。滑坡區(qū)位于自然斜坡南西部坡腳，緊鄰山脊，滑坡區(qū)內(nèi)平均縱坡度約24°，后緣呈圈椅狀，主滑方向與自然山坡坡向一致，為170°?；录舫隹谖挥谇熬壠履_處，高程約+254～257m，后緣高程為266～270m，前后緣最大高程差為25m，滑坡體前陡后緩，前緣坡角為60°～70°，坡度變化較大，滑坡堆積體中部坡度為23°～27°，發(fā)育多條拉張裂縫，延伸長度約10～20m，下錯沉降形成坎高0.5～1.5m 梯田，種植有毛竹、茶園等，滑坡后壁為強風化巖層。

滑坡區(qū)北側(cè)+270m 高程及北側(cè)自然斜坡地形坡度較緩，約14°～20°，坡面巖土體以散體狀、碎塊狀強風化粉砂巖為主，第四系殘坡積覆蓋層厚度較小，局部地段強風化出露，植被較發(fā)育，以矮小灌木叢及草地為主；滑坡左翼高程+253m 高程處坡腳，基巖出露，巖性為粉砂巖，巖層產(chǎn)狀為168°∠30°。

1.3 水文地質(zhì)條件

勘查場地位于低山斜坡上，山坡匯水面積約12000m2，勘查區(qū)內(nèi)無地表水系，僅發(fā)育有山間溝谷，水流量隨季節(jié)變化較大，枯水期斷流。流域面積約0.5km2，集流時間短，匯流速度快，往往在洪水期間暴漲暴跌，枯洪流量相差較大，洪峰時流量每秒上百立方米，而枯水季節(jié)幾乎斷流。

區(qū)內(nèi)水文地質(zhì)條件簡單，將工程區(qū)地下水分為松散巖類孔隙水和基巖裂隙孔隙水?？紫端饕x存于殘坡積層粘性土及強風化層的孔隙中，水位受降雨、人類工程活動及地形坡度的影響較大。基巖裂隙水分布極不均勻，以裂隙潛水為主，構(gòu)造密集帶富水性好；塊狀巖類地下水分布極不均勻，主要賦存于構(gòu)造裂隙中，沿破碎帶可形成局部脈狀水，裂隙水水量一般較貧乏，受巖性、地形、降雨等因素綜合影響，富水性差異較大。大氣降雨沿滑坡壁與滑坡周界之間張裂隙下滲，在滑坡體下部剪出口有泉水溢出（雨季）。

2 崩塌滑坡特征分析

2.1 源頭墩自然村典型滑坡分布特點

為了對源頭墩村附近滑坡的危險進行初步判定，對已發(fā)生滑坡附近3km 范圍內(nèi)邊坡進行了地質(zhì)調(diào)查。通過對滑坡的坡面植被情況、裸露圍巖節(jié)理裂隙發(fā)育程度、斜坡表明破碎結(jié)構(gòu)面與坡度組合關(guān)系等其他因素進行定性分析，發(fā)現(xiàn)該滑坡附近存在5 個潛在不穩(wěn)定斜坡如表1 所示，這些不穩(wěn)定斜坡主要受制于雨季地下水分布、人類工程活動、自身工程地質(zhì)性質(zhì)影響，選擇其中2 個典型斜坡體的發(fā)育特征進行分析。

表1 源頭墩村斜坡災害基本特征表

2.2 H1不穩(wěn)定滑坡特征

H1滑坡位于滑坡區(qū)左翼附近，剖面方向為170°，剖面形態(tài)呈上緩下陡狀，地面高程約+251.4m，前緣陡坎高程+254m，人工邊坡高約3～5m，坡度約60°～75°；滑體中部地形坡度23°～27°，高程+256～263m 段被改造成階狀陡坎。+268m 處現(xiàn)拉張裂縫，滑坡區(qū)后方斜坡地段殘坡積層較薄，節(jié)理裂隙較為發(fā)育，主要裂隙有兩組，產(chǎn)狀為170°∠30°，地形坡度約10°～17°?，F(xiàn)場調(diào)查發(fā)現(xiàn)坡腳處碎石和雜填土較多，最大粒徑為0.5m，對附近村社有潛在安全威脅。

2.3 H5不穩(wěn)定滑坡特征

H5位于滑坡區(qū)右部，為大型斜層狀滑坡體（如圖1），滑坡前后原高差約40m。剖面方向為170°，剖面形態(tài)呈上緩下陡狀，地面高程約+251.4m，前緣陡坎高程+263.8m，人工邊坡高約2～4m，坡度約40°～50°；滑體中部地形坡度18°～23°，現(xiàn)主要為桉樹和灌木林地；滑坡區(qū)后方斜坡地段殘坡積層較薄，地形坡度約10°～17°。滑坡表面為強風化粉砂巖夾雜碎石，雨季受雨水沖刷作用，滑坡常發(fā)生小規(guī)?；?、墜石現(xiàn)象。

圖1 H5潛在滑坡

3 源頭墩村滑坡危險性評價

3.1 潛在滑坡危險性評估

為了對源頭墩村的潛在滑坡進行危險性進行評估，綜合考慮該地區(qū)降雨量、斜坡特征、巖土體危險度等影響因素，采用滑坡危險性指數(shù)M 對滑坡危險等級進行劃分，不同危險指數(shù)[4]對應的等級如表2所示?；挛ｋU系數(shù)M 計算公式為：

表2 邊坡危險等級綜合劃分

式中：Ma是邊坡危險系數(shù)因子見表3；Mp降雨危險系數(shù)分級因子見表4；Mr為巖土體危險分級因子。

表3 邊坡危險系數(shù)Ma賦值表

表4 降雨危險系數(shù)Mp賦值表

利用式（1）的計算方式可得在不同降雨程度下5 個潛在滑坡的危險等級。在場地3km 范圍內(nèi)，當降雨量不超過25mm/d時，僅H5處于中等危險；當降雨量大于等于25mm/d 且小于100mm/d時，H1、H4、H5均處于中高風險；當降雨量大于等于100mm/d 時，滑坡H1～H5均處于中高風險狀態(tài)。因此，在雨季到來之前要提前對潛在5 個滑坡進行防護支擋設計。

3.2 滑坡形成機制及穩(wěn)定性評價

邊坡失穩(wěn)是人類工程活動和自然環(huán)境共同作用的結(jié)果，源頭墩村附近滑坡的外部因素是村民在進行村社建筑及農(nóng)田開墾時對坡腳進行人工切坡[5]，降雨是重要引誘因素。該邊坡表層為碎石土，邊坡土體主要為粉質(zhì)粘土（含砂）組成，透水性中等，下伏基巖為粉砂巖、砂巖等，透水性較弱，為相對隔水層。邊坡上方未設置截水溝或邊溝等排水措施，結(jié)合表6 數(shù)據(jù)，在大到暴雨等極端氣候作用下，降雨沿地表或上部風化基巖出露地段大量滲入，地下水位迅速抬升，使得H1、H3、H5邊坡土體處于或接近飽和狀態(tài)，其力學強度指標大幅下降。同時，土體的容重增加，增大了下滑力，前緣坡腳采用亂毛石干砌，強度較低，極容易發(fā)生滑塌，坡體出現(xiàn)變形或拉張裂縫（如下圖2所示），整體出現(xiàn)下錯。

圖2 原坡體張拉裂縫

表6 不同降雨等級下源頭墩村斜坡崩塌評價表

綜上所述，源頭墩村滑坡的形成主要受以下兩方面因素控制：①該邊坡上部透水層下伏隔水層（相對），在強降雨、連續(xù)降雨等條件作用下，地下水位迅速抬升，邊坡土體處于飽和或接近飽和狀態(tài)，土體力學性質(zhì)大幅下降，容重增加；②邊坡坡腳前緣開挖，致使巖土體臨空，破壞了原有的應力平衡狀態(tài)。

4 滑坡的綜合防治措施

根據(jù)上述分析源頭墩村滑坡的成因及滑坡狀態(tài)，現(xiàn)采用重力式抗滑擋土墻+截排水+植物綠化等綜合治理措施對雨季潛高危險滑坡進行防治處理。邊坡防治的總策略為“排水護腳為主，削坡綠化為輔”，以滑坡H1為例，在邊坡坡腳處設置重力式擋土墻保護前緣坡腳，在滑坡上方、坡面兩側(cè)、坡腳周圍開挖截水溝，截水溝必須進行硬化處理，并在雨季及時進行清淤。在邊坡中部進行削坡整平，對于滑坡處易出現(xiàn)張拉裂隙、剪切裂縫等區(qū)域及時填埋，必要時可進行噴錨支護，待錨桿抗拔力達到設計要求的75%后對坡面進行掛網(wǎng)噴播，防止地表水灌入坡面，滑坡H1的防護設計如圖3所示。

圖3 H1邊坡防護設計圖

5 結(jié)語

由于人類生產(chǎn)工程建設引發(fā)的滑坡、崩塌、泥石流等自然災害嚴重威脅著居民的生命和財產(chǎn)安全。本文以武夷山市武夷街道辦柘洋村源頭墩滑坡為依托，結(jié)合現(xiàn)場調(diào)查、工程地質(zhì)資料、監(jiān)控滑坡位移，綜合考慮了不同降雨量、滑坡坡度傾向、巖土體狀態(tài)對邊坡危險程度的影響，根據(jù)滑坡危險性系數(shù)對滑坡潛在危險程度進行等級劃分，發(fā)現(xiàn)降雨量超過100mm/d 時，潛在滑坡H1、H4、H5處于中高危險狀態(tài)，對該地區(qū)的滑坡成因進行了分析，并采用“擋土墻+坡面綠化+削坡”的綜合手段對邊坡進行防護整治。