某邊坡崩塌分析與治理方案研究

李德亮

(福建省水利水電勘測設計研究院，福建 福州 350001)

2015年5月18～25日，福建省三明市出現長時間的持續性暴雨過程，多處地區出現山體滑坡、崩塌、泥石流等地質災害[1- 5]，三明市寧化縣是其中受災嚴重的地區之一。據寧化縣氣象資料，其中5月18日16時～20日08時寧化縣經歷6場大暴雨，過程降雨量達到380mm。受強降雨影響，寧化縣城關北山居民區北側坡體發生多處崩塌，大部分崩塌體后緣已緊貼民房基礎，且坡頂民房密集，若不及時治理，一旦崩塌體繼續發展，很可能引發整體滑坡，潛在滑坡土方量約5萬m3，嚴重威脅到北山居民區226戶1200多位居民的安全，同時勢必造成民房損毀，估計直接經濟損失約為6000萬元，潛在經濟損失將達1.2億元[6]。

因此，為了徹底根治地質災害，保證當地居民的生命財產安全，對該崩塌進行現場勘察分析，同時提出相應的治理措施。

1 崩塌點水文氣象及工程地質條件分析

1.1 氣象與水文

寧化縣屬中亞熱帶山地氣候，年平均氣溫15～18℃，夏無酷暑，冬無嚴寒，氣候溫和，雨量充沛，春季長達4個月，無霜期214～248d，年平均降水量1700～1800mm，年均日照1757h，其中過程降雨量可達300多mm。

1.2 地質構造

該區處于閩西斷陷上升區中的閩西北大面積上升區，地殼比較穩定，新構造運動以整體而緩慢的間歇性上升為主，活動差異不顯著。區內地震活動較弱，歷史上未發生過強震。

1.3 地形地貌

崩塌所在山坡屬丘陵地貌，坡頂為寧化縣北山居民區，高程為340～346.7m，坡腳多為農用地，高程325.5～330.8m，上下高差10～22m不等。坡頂地勢平坦，為北山居民區，民房密排，多為磚混結構，2～3層居多。外側民房距離邊坡邊緣3～7m不等。坡腳為農用地，地勢平坦，當地居民分塊種植有稻田、玉米等農作物，并有魚塘分布。

崩塌所處的北側坡體總長約200m，總體走向NE70°，坡面多為線型坡，坡度40°～55°，坡面多為毛竹、灌木及雜草覆蓋，植被良好。

1.4 地層巖性及巖土工程地質特性

1.5 水文地質特征

場地水文地質條件較簡單，坡頂及坡面雨水順地形由上往下徑流，排泄于坡腳。根據地層巖性及地下水在含水介質中的賦存特征，地下水類型以孔隙水和基巖裂隙水為主。孔隙水分布于表層殘坡積土層中，主要接受大氣降水補給，由坡頂向坡腳地勢低洼處排泄，含水量受季節、降雨量影響較大?；鶐r裂隙水賦存于基巖的節理裂隙、風化裂隙中，多為基巖裂隙水，主要補給來源為大氣降水、上部含水層補給及臨近基巖裂隙水的側向補給。北側坡體匯水面積約7000m2。

表1 北山居民區地災點巖土體特征一覽表

表2 各崩塌體基本特征表

2 崩塌基本特征和穩定性分析

2.1 崩塌基本特征及影響因素

本次崩塌主要集中發生于居民區北側坡面，坡面長約240m，總共發生有7處崩塌。根據崩塌體由東往西分布位置分別編號為①～⑦號崩塌，具體位置規模范圍見表2。根據現場分析，崩塌發生主要受以下幾方面因素影響：

(1)巖土體特征：崩塌所在山坡主要由表層殘坡積黏性土及強風化花崗巖構成，分布于地表的殘坡積層構成了本區崩塌的主要物質，該段坡體殘坡積層較厚，且土質疏松，在雨水的持續浸潤下易軟化，抗剪強度下降幅度大，坡體穩定性大大降低。

(2)地形地貌特征：北山居民區北側山坡坡面呈直線型，坡度40°～55°，上下高差10～22m不等，均未設置支護措施，高陡臨空面的存在不利于斜坡穩定。

(3)持續強降雨：持續強降雨是本次崩塌大規模集中發生的主要誘因。降雨強度大。持續的降雨使巖土體長期受雨水浸泡，趨于飽和狀態，自重進一步增加，強度進一步降低，最終在自身重力的作用下失去原有的穩定狀態，發生滑動。

(4)其它因素：崩塌區坡面多種植有毛竹，毛竹根系淺，上部負重大，增大了下滑力。

2.2 穩定性分析

2.2.1 巖土體物理力學性質分析評價

圖1 計算剖面示意圖

名稱重度/(kN/m3)黏聚力c/kPa內摩檫角φ/(°)備注殘坡積黏性土18.724.319.8天然狀態19.319.515.5飽和狀態散體狀強風化花崗巖203030經驗值碎塊狀強風化花崗巖213535經驗值中風化花崗巖2310038經驗值

注：殘坡積土強度指標根據坡頂民房早先勘察資料取值，各風化巖強度指標根據地區經驗結合福建省工程建設地方標準DBJ13- 84- 2006巖土工程勘察規范的取值。

2.2.2 穩定系數計算

根據表3推薦的巖土體參數，選取了如圖1所示的代表性剖面，利用理正巖土軟件，采用簡化Bishop法對現狀坡體進行穩定性計算。計算結果見表4。現狀坡體在天然狀態下，穩定系數為1.178～1.234；而當土體趨于飽和狀態時，安全系數降低，整體穩定系數為0.793～0.906。因此，崩塌段坡體在天然狀態下處于欠穩定- 基本穩定狀態，而當土體趨于飽和狀態時，坡體穩定性下降，轉為不穩定，發生滑動，亟需采取加固措施。

表4 穩定性計算結果

3 防治方案推薦

3.1 地質災害等級劃分

已發生崩塌的土方量約5000m3，潛在不穩定巖土體近5萬m3，一旦發生災情，將危及坡頂226戶共1200多人的生命財產安全，預估直接財產損失約6000萬元，潛在經濟損失1.2億元。據DZ/T0219- 2006滑坡防治工程設計與施工技術規范[7]中的一般滑坡防治工程分級表，判定該滑坡防治工程等級屬于Ⅰ級。

3.2 防治工程方案設計

根據各崩塌體特征，結合場地巖土體性質及空間條件，推薦采用“重力式擋墻+坡面回填+排水系統+坡面綠化”的綜合措施對該段坡體進行治理，典型的治理方案示意圖如圖2所示。具體的實施方案為：坡腳處分別設高度為6～8m的衡重式擋墻，由坡頂放坡按1∶1.75放坡至擋墻頂部，坡面采用種植灌木綠化，坡頂設置欄桿，坡腳設置排水溝，排水溝銜接至現有排水系統。這樣一方面能夠確保坡體的穩定，另一方面能夠讓已經崩塌的坡體恢復頂部空間，避免前排民房緊挨邊坡邊緣，通過回填坡面的綠化，還可美化周邊環境。

4 防治工程施工影響和防治效果分析

本場地交通便利，施工所需機械設備可直達支護坡體附近，大部分建筑材料可就近取材，總體施工條件較好。本防治工程估算費用為801.2萬元，而潛在威脅經濟損失達1.2億元，治理費用占受威脅經濟損失的6.7%(投保比為1∶15)，防治工程具有良好的經濟效益。

治理工程進行了一個水文年的運行效果監測工作，結果表明，通過防治工程的實施，不但消除了現有崩塌危害，還消除了潛在的滑坡隱患，確保了坡體穩定，同時完善了地表排水工程及坡面植被綠化，改善了天然排水條件，減少了水土流失，美化了自然環境和居住環境。

5 結語

對三明某發生了多處崩塌的邊坡地災點的氣象水文條件、地形地貌、地層巖性、地質構造活動和水文地質條件等進行了詳細介紹，結果表明：

圖2 治理方案示意圖

(1)坡體殘坡積層較厚，且土質疏松，在持續強降雨的作用下處于飽和，發生軟化，導致抗剪強度降低，加之坡體較為陡峭，存在臨空面，且坡面毛竹根系淺、上部負重大，是崩塌發生的主要原因。

(2)邊坡穩定性分析表明，在土體趨于飽和狀態下，邊坡整體穩定系數為0.793～0.906，處于不穩定狀態，亟需采取加固措施。

(3)根據崩塌的變形破壞特征，按照現場實際條件，提出了“重力式擋墻+坡面回填+排水系統+坡面綠化”的綜合治理方案，最終結果表明，治理工程歷經了一個水文年的考驗，達到了穩定坡體、減少水土流失、美化自然環境和生活環境的效果。

[1] 楊偉, 高菊容, 王和鑫. 特大地質滑坡原因分析及處理措施

[J]. 水利技術監督, 2014, 22(04): 47- 49.

[2] 謝東明. 緩傾角巖層邊坡失穩分析與治理[J]. 水利技術監督, 2004, 12(05): 59- 61.

[3] 許義洪. 思南縣城防洪堤后側滑坡形成機制及其治理[J]. 水利技術監督, 2004, 12(05): 51- 53.

[4] 萬立. 降雨入滲對滑坡體穩定性的影響分析[J]. 水利規劃與設計, 2017(07): 94- 96.

[5] 翟新典, 閻傳寶, 張慶彬. 南水北調中線一期工程臨城段某滑坡原因分析[J]. 水利規劃與設計, 2017(03): 42- 43.

[6] 福建省三明市寧化縣北山居民區崩塌防治工程可行性研究報告[R]. 福州, 2015.

[7] DZ /T0219- 2006. 滑坡防治工程設計與施工技術規范[S].

[8] 何善國. 病險及舊擋土墻加固改造途徑與措施探討[J]. 水利規劃與設計, 2013(02): 30- 34.

[9] 胡榮華. 淺議小型工程擋土墻質量通病及對策[J]. 水利技術監督, 2015, 23(04): 62- 63.

[10] 寧健, 鐘一凡. 峽江水利樞紐某防護工程自嵌式擋土墻施工運用[J]. 水利技術監督, 2016(02): 95- 97.