崩塌和滑坡地質(zhì)災(zāi)害的成災(zāi)機(jī)理與治理方案評(píng)價(jià)分析

摘" 要：以梧州市第二中學(xué)崩塌、滑坡地質(zhì)災(zāi)害為例，深入分析了崩塌、滑坡成因與機(jī)理。采用規(guī)范計(jì)算方法，分析了崩塌、滑坡的影響因素并評(píng)估了滑坡安全穩(wěn)定性。從現(xiàn)狀已有工程措施的治理效果、最終治理效果、美觀角度、技術(shù)角度、現(xiàn)場施工條件角度、經(jīng)濟(jì)角度等方面分別對(duì)比方案的優(yōu)勢(shì)和不足，建議采取清坡、格構(gòu)錨固、擋土墻、植生袋綠化、排水等措施進(jìn)行治理崩塌、滑坡地質(zhì)災(zāi)害。旨在為類似崩塌、滑坡地質(zhì)災(zāi)害的處置與防治提供工程借鑒。

關(guān)鍵詞：梧州市" 崩塌" 降雨" 滑坡機(jī)理" 治理方案

中圖分類號(hào)：P642.25"" 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A"" 文章編號(hào)：

Analysis of the Disaster Mechanism and Governance Plan Evaluation of Geological Disaster such as Collapse and Landslide

——Taking the Wuzhou No. 2 Middle School as an Example

LIANG Changkai" JIANG Siyi^*" ZOU Renhui" LI Zhiyu" QIN Renyi

The Guangxi Zhuang Autonomous Region Geological Environment Monitoring Station， Nanning ，Guangxi Zhuang Autonomous Region， 530029 China

Abstract： Taking the geological disaster of collapse and landslide in Wuzhou No. 2 Middle School as an example， the cause and mechanism of collapse and landslide are deeply analyzed， and the influencing factors of collapses and landslide are analyzed and the safety and stability of landslide are evaluated by using standard calculation method. The advantages and disadvantages of the existing engineering measures are compared from the governance effect， final governance effect， aesthetics， technology， on-site construction conditions and economic perspective， etc. It is recommended to adopt measures such as slope clearing， lattice anchoring， retaining walls， vegetation bag greening， and drainage to control geological disasters such as landslides and collapses. It aims to provide engineering reference for the disposal and prevention of geological disasters such as collapses and landslides.

Key Words; Wuzhou City; Collapses; Rainfall; Landslide mechanism; Governance plan

由降雨引發(fā)的滑坡災(zāi)害是一種常見的地質(zhì)災(zāi)害類型^[1-3]，具有致災(zāi)性強(qiáng)、范圍廣、影響面積大等特點(diǎn)。降雨對(duì)邊坡穩(wěn)定性的影響主要表現(xiàn)為降雨引起邊坡淺表層暫態(tài)飽和區(qū)自重的增加、雨水入滲導(dǎo)致的土體中負(fù)孔隙水壓力減小^[4-5]。但對(duì)于土質(zhì)邊坡而言，長期降雨入滲導(dǎo)致土質(zhì)強(qiáng)度軟化降低，進(jìn)一步惡化邊坡的穩(wěn)定性^[6-7]。

廣西滑坡地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)多面廣，針對(duì)廣西滑坡失穩(wěn)機(jī)理和穩(wěn)定性，諸多學(xué)者開展了大量的研究。例如：黃希明等人^[8]以桂東南容縣平梨滑坡為例，利用Flac3D軟件對(duì)該滑坡的成因機(jī)制與穩(wěn)定性進(jìn)行數(shù)值模擬并評(píng)價(jià)；李志宇等人^[9]以岑溪市三堡鎮(zhèn)某花崗巖滑坡為例，對(duì)花崗巖風(fēng)化土滑坡發(fā)育特征與應(yīng)急治理進(jìn)行了研究；周金等人^[10]對(duì)廣西滑坡地質(zhì)災(zāi)害的分布與驅(qū)動(dòng)因子進(jìn)行了研究；范秋雁等人^[11]對(duì)某邊坡進(jìn)行了穩(wěn)定性評(píng)價(jià)并提出了治理措施；江思義等人^[12]總結(jié)了工程振動(dòng)對(duì)邊坡的影響。

本文以梧州市第二中學(xué)崩塌、滑坡地質(zhì)災(zāi)害為案例，進(jìn)行崩塌、滑坡穩(wěn)定性分析和機(jī)理研究，該崩塌、滑坡的形成機(jī)理可為類似崩塌和滑坡的處置與防治提供工程借鑒。

1 崩塌、滑坡區(qū)地質(zhì)背景

1.1地形地貌

崩塌、滑坡所處區(qū)域?yàn)閯兾g-侵蝕波狀低丘地貌，所在山體由燕山早期侵入花崗巖（γ₅²）組成的丘陵，地形為北高、南低，為一條走向NNE溝谷，長350 m，寬80～120 m，地面匯水面積為28 000～42 000 m²，邊坡高程為36.00～84.11 m，坡角一般為30°～40°，局部地段人工邊坡坡角為50°～60°，植被發(fā)育較好，多為松樹、竹子、低矮灌木等。

1.2 地層巖性與工程地質(zhì)性質(zhì)

勘查區(qū)處于花崗巖地區(qū)，經(jīng)本次勘探，勘查區(qū)上覆土層主要為第四系坡積層（Q₄^dl）、殘積層（Q₄^el），局部為第四系堆積層（Q₄^ml），下伏基巖主要為燕山早期侵入花崗巖（γ₅²）。現(xiàn)簡述如下。

1.2.1 Q₄^ml

Q₄^ml分布于勘查區(qū)建筑物內(nèi)，厚0.5～4.6 m，主要成分由黏性土組成，含少量砂粒；局部含少量植物根系、生活垃圾等，結(jié)構(gòu)松散，透水性強(qiáng)；堆填年限超過10 a，基本完成自重固結(jié)。

1.2.2 Q₄^dl

Q₄^dl分布于勘查區(qū)斜坡表層，局部地段缺失，一般厚度在0.5～5.0 m之間。巖性為粉質(zhì)黏土，棕紅色，硬塑狀為主、局部可塑。

1.2.3 Q₄^el

Q₄^el為花崗巖風(fēng)化殘積層，鉆孔揭露厚度為5.0～15.3 m，其呈褐黃色、紫紅色、雜白色斑點(diǎn)，呈硬塑狀、局部可塑狀，原母巖結(jié)構(gòu)構(gòu)造已完全破壞，難以辨認(rèn)，除石英外，其余均風(fēng)化成次生礦物。該層主要礦物成分由石英、長石、黑云母組成。鉆探時(shí)，干鉆很容易鉆進(jìn)，巖芯手捏易散，遇水易崩解。

1.2.4 γ₅²

γ₅²主要出露于邊坡的下部，下伏于第四系殘積層之下，整個(gè)山體均有分布，巖性為花崗巖，巖石成份主要有石英、長石、云母等，根據(jù)鉆探深度內(nèi)揭露巖石，按風(fēng)化程度為全風(fēng)化花崗巖和強(qiáng)風(fēng)化花崗巖。

（1）全風(fēng)化花崗巖：揭露厚度1.0～22.8 m，其呈灰黃、黃褐色，巖石已風(fēng)化呈堅(jiān)硬致密土狀，其中長石已風(fēng)化成高嶺土，結(jié)構(gòu)基本被破壞，但尚可辨認(rèn)，具有一定殘余結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，遇水易軟化，裂隙發(fā)育。做標(biāo)貫試驗(yàn)10次，經(jīng)桿長修正后，錘擊數(shù)范[A1]"[梁梁2]"圍為30.1～45.5擊，平均錘擊37.26擊，標(biāo)準(zhǔn)值為34.2擊。

（2）強(qiáng)風(fēng)化花崗巖：鉆孔揭露厚度4.5～10.7m，未揭穿，其呈斑白色、褐黃色，原巖結(jié)構(gòu)大部分已被破壞，但清晰可辨，礦物成分顯著變化，除石英外，還有大部分已被風(fēng)化呈土狀的長石、云母，以及Fe、Mn風(fēng)化物，白色高嶺土多呈粒狀零星分布。巖芯呈堅(jiān)硬土狀或細(xì)小碎塊狀，遇水軟化崩解，干鉆困難。RQD=0，巖體基本質(zhì)量等級(jí)為Ⅴ級(jí)。該層進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)共5次，每貫入30 cm實(shí)測(cè)錘擊數(shù)為52～56擊。

1.3 水文地質(zhì)條件

根據(jù)含水介質(zhì)特征和地下水賦存條件，勘查區(qū)地下水類型可以分為松散層孔隙水和風(fēng)化巖裂隙水兩種類型。前者為局域性季節(jié)性上層滯水，后者為具有區(qū)域性常年性特征的地下水。

1.3.1 松散層孔隙水

地下水主要貯存、運(yùn)動(dòng)于第四系土層的孔隙中，第四系土層結(jié)構(gòu)松散，孔隙度大，含水、透水性較好，為弱～中等透水層。該土層直接分布于邊坡表面，可以接受降雨邊坡頂部面流和附近居民生活廢水的滲入補(bǔ)給，除少部分下滲補(bǔ)給基巖裂隙水外，大部分儲(chǔ)存在松散層與基巖接觸面之間，并沿接觸面滲出地表。

1.3.2 風(fēng)化巖裂隙水

地下水主要貯存于花崗巖構(gòu)造與風(fēng)化裂隙中，區(qū)內(nèi)基巖構(gòu)造裂隙比較發(fā)育，但細(xì)小又多被泥質(zhì)充填，儲(chǔ)水、透水性較差，具弱透水性，水量貧乏～中等。本區(qū)基巖裂隙水補(bǔ)給來源主要是大氣降水滲入，地下水以滲流排泄于地表溪溝為主，在丘陵低洼地帶有時(shí)可見有季節(jié)性泉水出露，泉水流量一般小于0.5 L／s。本區(qū)地下水最終排泄基面為西江。

2" 崩塌、滑坡地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)育特征

2.1" 崩塌、滑坡的邊界、規(guī)模、形態(tài)特征

梧州市第二中學(xué)崩塌、滑坡處于波狀低丘地帶，坡體總體呈U型，坡寬約880 m、坡高一般在15～40 m之間、坡度35°～60°；局部坡度達(dá)70°，坡型呈直線型和階梯型；斜坡主要物質(zhì)成分由人工填土、坡積土、殘積土組成，屬土質(zhì)斜坡；斜坡未進(jìn)行專業(yè)治理，大部分已做格構(gòu)護(hù)坡，在降雨影響下坡體經(jīng)常發(fā)生小崩小塌，造成部分格構(gòu)土體被掏空，格構(gòu)梁斷裂、開裂、外拱，局部坡上有裂縫發(fā)育，坡上排水溝開裂損壞或堵塞；坡上居民生活污水隨意排放滲入坡體，造成坡體長年濕潤狀態(tài)；部分坡上居民樓出現(xiàn)開裂，面向邊坡一側(cè)被掏空，一旦坡頂上房屋或走廊失穩(wěn)，會(huì)對(duì)坡腳處的學(xué)校將造成巨大威脅，如果這種情況沒有得到及時(shí)處理，在強(qiáng)降雨等影響下，斜坡可能產(chǎn)生崩塌、滑坡等地質(zhì)災(zāi)害，對(duì)學(xué)校建筑、校內(nèi)師生、坡頂建筑和人們的生命、財(cái)產(chǎn)安全構(gòu)成威脅，存在地質(zhì)災(zāi)害安全隱患。預(yù)計(jì)威脅師生約2 200人，居民100人，威脅財(cái)產(chǎn)約1 800萬元。

從地面調(diào)查與勘探結(jié)果分析，目前未產(chǎn)生整體滑坡，滑動(dòng)面未形成。在降雨等影響下可能在土體內(nèi)部形成新的結(jié)構(gòu)面（滑面），產(chǎn)生圓弧型滑動(dòng)。根據(jù)理正軟件搜索最危險(xiǎn)滑裂面，其最危險(xiǎn)滑體后緣位于崩塌、滑坡中部或坡頂附近，前緣位于崩塌、滑坡坡腳附近，搜索的最危險(xiǎn)滑體平均體積約為300 m³/m，可能產(chǎn)出的滑坡寬度按160 m計(jì)，預(yù)計(jì)產(chǎn)生滑坡體積約為48 000 m³。

現(xiàn)狀斜坡部分區(qū)域表層由素填土覆蓋，素填土力學(xué)性質(zhì)差，穩(wěn)定性差，素填土與原狀土接觸界面呈順坡狀，傾向坡外，在降雨等影響下，易形成相對(duì)軟弱的界面，產(chǎn)生折線型滑動(dòng)，其最危險(xiǎn)滑體后緣、前緣均位于斜坡上素填土與原狀土交接處附近，最危險(xiǎn)滑體體積為5～60 m³/m，可能產(chǎn)出的滑坡寬度按160 m計(jì)，預(yù)計(jì)產(chǎn)生滑坡體積約為9 600 m³。

2.2" 滑坡變形破壞特征

根據(jù)本次調(diào)查，斜坡現(xiàn)狀格構(gòu)出現(xiàn)斷裂變形，格構(gòu)均已出現(xiàn)不同程度的掏空、水土流失、掉塊等變形跡象，加上大部分排水溝年久失修，多處出現(xiàn)開裂和堵塞，常年處于漏水狀態(tài)，在降雨影響下坡面經(jīng)常出現(xiàn)小崩小塌、水土流失等現(xiàn)象。

3" 崩塌、滑坡的影響因素

該崩塌、滑坡的影響因素主要包括自然因素和人為因素。

3.1 自然因素

3.1.1 地形地貌因素

勘查區(qū)處于波狀低丘地帶，斜坡坡腳因修建學(xué)校開挖形成15～40 m的高陡邊坡，邊坡未進(jìn)行專業(yè)治理，為滑坡、崩塌的形成提供了較有利的地形及臨空面。

3.1.2 地層巖性因素

該崩塌、滑坡物質(zhì)成分由第四系堆積層素填土、坡積層粉質(zhì)黏土和殘積層砂質(zhì)黏性土組成，屬土質(zhì)斜坡，斜坡揭露土體遇水易軟化，在開挖卸荷和降雨影響下坡面土體物理力學(xué)性質(zhì)顯著降低，屬地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)巖性，在降雨作用下容易發(fā)生崩塌、滑坡等地質(zhì)災(zāi)害。

3.1.3 降雨因素

降雨是可能導(dǎo)致斜坡失穩(wěn)最主要的誘發(fā)因素。一方面，斜坡揭露土體遇水極易軟化，降雨可以使斜坡坡面巖土體物理力學(xué)性質(zhì)降低，當(dāng)降低到一定程度時(shí)，其有效凝聚力不能維持自身穩(wěn)定即失穩(wěn)，產(chǎn)生崩塌或滑坡；另一方面，降雨入滲可能在巖土體中形成上層滯水或局部飽水帶，產(chǎn)生滲透壓力、靜水壓力、揚(yáng)壓力，進(jìn)而影響斜坡的穩(wěn)定性。

3.2 人為因素

人為因素主要是學(xué)校及周邊居民建房、修路等的建設(shè)過程中在斜坡上進(jìn)行不合理的削坡和堆土活動(dòng)，并且未進(jìn)行有效防護(hù)，形成陡峭的臨空面，給崩塌、滑坡的形成創(chuàng)造了空間條件和力學(xué)條件。

4" 崩塌、滑坡的穩(wěn)定性分析與評(píng)價(jià)

4.1 計(jì)算參數(shù)確定

4.2 滑坡穩(wěn)定性分析

經(jīng)實(shí)地調(diào)查、訪問，2-2'剖面邊坡采用格構(gòu)和護(hù)腳墻支護(hù)，現(xiàn)狀格構(gòu)出現(xiàn)斷裂變形，護(hù)腳墻出現(xiàn)開裂等變形跡象，現(xiàn)狀處于基本穩(wěn)定狀態(tài)；11-11'剖面斜坡坡腳采用簡易漿砌磚墻支護(hù)，并且墻體緊挨坡腳建筑，墻體已修建多年，已經(jīng)出現(xiàn)開裂、滲水等變形跡象，墻體穩(wěn)定性較差。除上述兩處擋土墻外，勘查區(qū)內(nèi)其余格構(gòu)均已出現(xiàn)不同程度的掏空、水土流失、掉塊等變形跡象，加上大部分排水溝年久失修，多處出現(xiàn)開裂和堵塞，常年處于漏水狀態(tài)，這部分排水溝均未經(jīng)過專業(yè)設(shè)計(jì)，現(xiàn)狀處于基本穩(wěn)定狀態(tài)，亟須進(jìn)行工程治理。

5" 防治方案比選與確定

根據(jù)該斜坡的地質(zhì)環(huán)境條件、穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果、變形破壞模式及其發(fā)展趨勢(shì)、危害程度等綜合分析，針對(duì)項(xiàng)目區(qū)不同的斜坡提出不同的治理方案，對(duì)各段斜坡提出三種主體結(jié)構(gòu)治理方案進(jìn)行比選，排水工程作為安全儲(chǔ)備考慮，具體見表2。

施工時(shí)需要砍伐樹木、挖除樹根，這對(duì)施工期間的斜坡穩(wěn)定性不利，并且施工難度大，對(duì)學(xué)校景觀影響嚴(yán)重，美觀性不足，分級(jí)放坡需要較大的放坡空間，而斜坡中部、坡腳、坡頂為對(duì)道路、建筑等設(shè)施，斜坡治理將會(huì)占用學(xué)校較多的用地面積，造價(jià)稍低

方案一較為美觀，造價(jià)適中；方案二施工難度較大，造價(jià)適中；方案三美觀、造價(jià)稍低，但不具備施工條件。綜合考慮，推薦采用方案一對(duì)斜坡進(jìn)行治理，該方案與已治理工程措施相比，增加錨桿和格構(gòu)內(nèi)植生袋綠化，可以防止格構(gòu)變形、下部土體掏空；增加排水溝減少雨水沖刷和地表水入滲坡面。

6" 結(jié)語

格構(gòu)錨固相較于掛網(wǎng)錨噴，造價(jià)相近，但有較好的美觀性；相較于分級(jí)放坡，不需要較大空間，但造價(jià)稍高，最終該滑坡采取清坡、格構(gòu)錨固、擋土墻、植生袋綠化、排水等措施進(jìn)行治理，能夠滿足美觀、技術(shù)、現(xiàn)場施工條件、經(jīng)濟(jì)等方面的考慮，可以為類似崩塌、滑坡的處置與防治提供工程借鑒。

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