綜合評判法在邊坡穩定性分析中的應用

曾慶飛 廣州市地質調查院，廣州 510440

綜合評判法在邊坡穩定性分析中的應用

曾慶飛 廣州市地質調查院，廣州 510440

綜合評判法就是綜合考慮內因、外因、人為原因和假設后果四大因子來對邊坡進行危險性評價。本文以廣州增城太珍采石場為例，利用綜合評判法對其所在邊坡穩定性進行分析。廣州增城太珍采石場北坡是順層構造面，并夾軟弱層，斷層、節理，裂隙發育，北坡的坡形和坡度有利于吸納雨水，又穩定的接收細河的補給，這不僅大大增加了土體的自重力，而且減小了巖層的抗剪強度。北側邊坡巖土體風化嚴重，動載荷大，住宅、工廠、交通及通訊設施密集，發生滑坡等地質災害后可能造成重大損失。綜合分析得出，北側邊坡為滑坡地質災害的高風險區，應該加強監測與防治。

綜合評判法；邊坡穩定性；滑坡

太珍石場礦區坐落于廣州市增城市西部，礦區范圍呈不規則多邊形，面積約176915m2，當前主采區東西長約300m，南北寬約260m，形成三級臺階，石場標高：52.08～162.94m，最大高差為110.86m，目前開采面基本形成兩個規則臺階,臺階高度約25m左右，坡角多為70～95°，局部近乎直立，滑坡是太珍石場最常發生、危害最大的地質災害。[1]

1.太珍石場滑坡危險性評價方法—綜合評判法

綜合評判法就是綜合考慮滑坡發生的內因、外因、人為原因和假設后果四大因子來對邊坡進行危險性評價。內部因子(X1)分為復雜、中等和簡單三類，因子值分別為3、2、1。外部因子(X2)分為易引發、中等和不易引發三類，因子值分別為3、2、1。人為因子(X3)分為嚴重、中等和不嚴重，因子值分別為3、2、1。邊坡場地重要性因子(X4)按閉坑邊坡所處場地重要性分為重要、中等、一般三類。因子值分別為3、2、1。危險性評價采用評判指數z進行判定，z的計算方法是：

Z=(X1n1+X2n2+X3n3+X4n4)／4 (1)

其中n1和n4為權重系數，范圍為0.5～1.5。一般情況取1。評價原則一般為：

z≥2.5——危險；1.5≤Z＜2.5——易發；Z＜1.5--安全。[2]

2.太珍石場北側邊坡滑坡危險性評價因子分析

2.1 內部因子的分析

內因包括斷層，構造面、節理、弱層、節理、裂隙等在內的地質情況，是滑坡產生的基礎和前提。[2]太珍石場自1992年開采以來至今，共發生過 32次滑坡中。其中有14次因軟弱層導致，2次因斷層導致，16次因巖性、節理、裂隙所致。太珍石場北側邊坡為順層坡，即巖層傾向與坡向一致，傾向近北，這種順層構造極大的增大了滑坡發生的幾率。礦坑內共有大小斷層6條，在斷層兩側的巖體中存在殘余構造應力，隨著礦坑的開挖延深，在回彈應力作用下巖體狀態進行新的平衡調整，這樣就導致沿斷層走向產生一系列的變形和裂縫，大大提高了邊坡的不穩定系數。軟弱層是指巖層中遇水軟化呈塑性狀的炭質頁巖或泥質頁巖。斷層下盤巖組中有7#、8#、9#和9#上弱層，尤以9#上力學強度最低，增加了發生滑坡的危險性。裂隙對邊坡穩定性構成了一定的風險，特別是在斷層帶上發育的斜交裂隙和大而寬貫通性強的縱向裂隙。存在于軟質的砂頁、炭頁、泥頁巖內的層理和片理結構都有天然的光滑錯動面，大多數滑坡都是沿著這些層面滑動的。從以上分析可以看出，北坡的地質構造復雜。每項因子都增加了滑坡的危險性，內部因子值取3。

2.2 外部因子分析

外部因子包括地下水、氣象和邊坡角等。太珍石場1992年至今，期間32次滑坡中，16次因雨水、地下水而產生，占50%。地下水既增加了巖體的自重，又對軟弱層產生軟化的作用，所以常常成為滑坡的誘發因子。降水通過下滲補給地下各含水層，當遇到軟弱層時就會改變原有巖石的理化性質從而大大降低了巖土的抗剪力，使坡面變得不穩定。統計表明，每年汛期（4-10月份）發生的滑坡累計有24次，占統計總數32次的75%。增城市年均降雨量1869mm，雨季時間長，雨季集中在5、6、7、8、9月份，其降雨量占全年的68.1%，且常常集中于幾次較大降雨過程，所以誘發滑坡的風險很大。坡度、坡形因素影響到邊坡吸納地下水多少。太珍石場所處位置為低山丘陵地貌，原始地形坡度在12～25°，坡度較小。坡形成梯級下降，每一階梯寬大約15到45米不等，梯級邊緣很陡峭，經隨機測量的12個階梯邊坡坡度平均約74°，而且各個梯級是由被風化的花崗巖組成。這種坡形及坡度極利于降水的下滲。此外溪河在北坡坡腳流過，給北側邊坡長年穩定的地下水補給。總之北側邊坡容易受外力因素影響而產生滑坡，外部因子值取3。

2.3 人為因子分析

人為因子既包括人類活動的直接影響如開采活動、爆破和運輸等，也包括人類控制不利而導致的間接影響如礦震等。人類的不合理生產活動導致斜坡外形的改變，引起坡體應力分布的變化失去平衡，從而為滑坡創造了條件。1992年至今的32次滑坡中，有22次與人為作用有關，其中15次與不合理的采石過程有關。如電錯作業、采掘工程、清理、打眼、開鑿舊巷等。采石場運輸設施基本集中于北坡，采石場以重型汽車運輸為主，每輛車重幾十噸至上百噸，平均隔幾分鐘就有一輛卡車經過，由此而產生的動載荷是靜載荷的10倍以上，長年累月的運行，對邊坡的影響是顯而易見的。露天開采與井下開采互相作用破壞了原有地層系統的結構，打破了原系統的平衡，花崗巖自然風化都可以破壞巖石的結構，降低邊坡的強度。人為因子值取2。

2.4 邊坡場地重要性因子分析

采石場的北側邊坡有500多居民、1所小學及10余家工廠及居民住宅。這些工廠和住宅最近的距礦坑邊僅十幾米，稍遠一些的也不超一千米，密集區距礦坑邊坡僅50米左右，如果此處邊坡發生大規模滑坡必然威脅到附近工廠、住宅的安全，邊坡場地重要性因子值取2。

3.太珍石場北坡穩定性分析

通過上述分析，X1—X4具體取值分別為3、3、2、2。X1對滑坡的形成、規模都有決定性的作用，每次滑坡的產生都有內因的參與；X2是滑坡的誘因，雖不起決定作用，但多數滑坡的發生，總是由外因觸發；由于開采技術的提高和管理的完善人為因素(X3)越來越小；X4作為滑坡造成的災害后果的預估，但結果有一定的可規避性。n1-n4權重值分別為1.5、1、0.5、l。將X1-X4入公式(1)中：Z=(1.5×3+1×3+0.5×2＋1×2)／4=2.625

Z＞2.5所以北坡為滑坡的危險區，發生滑坡的危險性大，發生后其造成的損失嚴重，今后應加強對此坡的監測及加強滑坡的治理，防患于未然。

4.結語

對太珍石場北側邊坡穩定性分析得出：復雜的地質構造成為滑坡多發區的前提和基礎；氣象、地下水及邊坡形態是滑坡的主要誘因；人類活動對滑坡有一定的影響：稠密的工廠和住宅大大增加了北側邊坡滑坡的風險性。所以北側邊坡為滑坡的高風險區，宜加強監測、預防和治理工作。

[1]李東峰.廣東省廣州市增城太珍石場礦山地質環境影響評價報告[R].廣州:廣州市地質調查院,2006

[2]宮巨錄，張彬.海州露天礦北邦滑坡危險性評價[J].今日科苑,2009,(23)

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.23.020

曾慶飛，碩士研究生，研究方向為地質災害防治與風險評估。