鳳凰紅層低山切坡改變場地穩定性的分析

陳麗輝，鄭林強，吳 煥

（湖南吉首有色地質勘查局二四五隊，湖南吉首416007）

國家級歷史文化名城鳳凰地處湖南西部邊緣，湘西土家族苗族自治州的西南角，是一個面積較小的山區縣。隨著西部大開發戰略的實施，近年來，鳳凰縣大思路謀劃、大手筆規劃、大力度推進新型城鎮化建設，城市品位顯著提升。城區切坡建房成為常態，該城區地層以白堊系紅層為主，紅層主要由泥質粉砂巖夾粉砂質泥巖組成，呈不等厚互層狀。紅層地段切坡建房、修路引發崩塌、滑坡地質災害時有發生。部分場址切坡后改變了整個場地的穩定，治理費用較高，治理難度較大，且在評估階段及勘察各階段工作中均未能預測到場地穩定性的改變。工程動工后相關單位的工作陷入進退兩難的境地。下面以鳳凰老年養護院及光榮院建設山體切坡為例，剖析紅層低山切坡后場地由穩定轉化為不穩定的主控因素。

1 工程實例

鳳凰縣老年養護院及光榮院場地為紅旗新區一低山的南側斜坡，山頂高程435.0m，場地整平標高為364.0m，征地紅線最高高程為406.0m，人工邊坡高42m，加上自然山坡，邊坡總高達69.0m。擬從最高征地邊界按1∶0.5的坡率分2級開挖平整場地，且分級采用錨桿(索)格構支護。坡體巖性為紅層，斜坡坡向136°，坡度約15°～30°，巖層產狀145°∠28°，為一順向坡。但實際開挖過程中受天氣、地層巖性、邊坡坡向等的影響，邊坡滑塌不斷發生，邊坡難以成形，最終隨著開挖面的增大，邊坡產生了中型中層巖質牽引式滑坡，滑坡范圍也超過了征地紅線，場地由自然狀態下長期穩定的邊坡變成了存在滑坡的不穩定場地。最終經鳳凰縣政府常務會討論，對該場地所在山體整體降高平整，挖山后的其余土地用作開發。

2 場地穩定性轉化因素分析

山體自然狀態下長期穩定，切坡平整擾動后轉化為不穩定。切坡改變場地穩定性有其特殊性，引人深思，歸結為以下幾個方面。

2.1 地質構造

場地位于沅麻盆地中部的西緣，長坪—新場北東向大斷裂從勘查區南東側500m外經過，對場地影響小。

地層為白堊系下統（石門、東井組）紅層，單斜構造，巖層產狀136°～145°∠28°～36°,層間結構面發育。

巖體風化節理裂隙主要有4組，第一組產狀傾向75°～82°，傾角75°～85°，發育密度2～3條/m；第二組產狀傾向276°～340°，傾角65°～70°，發育密度1～7條/m；第三組產狀傾向120°，傾角60°，密度1～7條/m；第四組產狀傾向35°，傾角68°，密度1～7條/m。由于這4組節理裂隙發育，將巖體切割成碎塊狀，沿節理裂隙面易產生崩塌、滑坡。

邊坡巖土體存在層間軟弱結構面、風化節理裂隙面，切坡御荷后會使結構面向更加不利的方向發展，對邊坡不利，從而對場地不利。

2.2 地層巖性

場地地層從上至下依次為第四系殘坡積層、白堊系強風化紅層及中風化紅層，紅層為泥質粉砂巖夾粉砂質泥巖。不利巖性主要為粉質粘土、強風化紅層及粉砂質泥巖，其特性描述見表1。

場地地層巖性是影響場地穩定性的基本物質條件。場地巖土體工程地質條件脆弱，當巖土體解除約束力、出現臨空面時，極易順層解體崩解、滑落。

表1 地層特性

2.3 地形地貌

微地貌上屬于低山斜坡，自然狀態下坡體穩定，呈多級階梯狀，巖層傾向與坡向同，為順向坡，坡度15°～30°。用地范圍僅為山體一側，地形起伏較大，工程布局較困難，建筑場地均需開挖平整，挖方量較大。順層開挖，邊坡坡度接近自然斜坡坡度，不能平整出建設場地；平整場地勢必切腳臨空。順向斜坡切腳臨空后，坡體上的巖土體失去支撐，在自重的作用下，始終處于下滑的狀態，直至滑塌。

2.4 邊坡類型

場地切坡高度大，巖層產狀：136°～145°∠28°～36°，斜坡坡向南東，坡角15°～40°，巖層傾向與邊坡坡向相同，為中等傾斜的順層邊坡，且傾角與坡角接近，屬于不利組合。切坡后均為巖土質邊坡，坡體上部為薄層第四系殘坡積層，中部為強風化紅層，下部為中風化紅層。沿層面切坡不能滿足建筑物布局要求，邊坡勢必切腳臨空。邊坡巖土體中軟弱結構面發育，切腳臨空加劇結構面的形成或貫通。該類邊坡產生順層滑坡或崩解的可能性極大。

2.5 大氣降雨

場址為山體斜坡，地勢較高，周邊無地表水，地下水貧乏，大氣降雨對場地穩定性的改變起著催化劑的作用。干濕交替加速紅層的崩解，巖體裂縫處于可變狀態，隨時有可能從無變有、從閉合變為張開。大氣降水沿裂隙滲入軟弱地層中，于軟弱地層與較硬地層界面形成相對富水層。在地下水軟化作用下，降低巖土體摩擦力和粘聚力，同時增加水壓，使邊坡巖土體產生蠕變，直至失穩。

3 穩定性分析

切坡后對邊坡穩定性起主導作用的為各類結構面，采用赤平投影定性分析邊坡的穩定性，如圖1所示，邊坡易產生滑移、崩塌。因此場地為不穩定場地。

圖1 赤平投影穩定性分析圖

4 結論及對策措施

鳳凰紅層地區場址穩定性由天然狀態下的穩定轉化為切坡狀態下的不穩定，主要是因為形成了影響場地穩定性的順層高陡人工邊坡，邊坡巖土體工程地質條件脆弱，形成的邊坡潛在滑面多，軟弱結構面可變性大，治理難度大、造價高、適宜性差。類似選址及切坡平整，值得商榷，盡量避免。不可避免的情況下，必須采取合理的對策措施。

（1）擴大征地范圍，含整座山體。平整時整山削平，一則用地面積可最大化，二則不會形成高陡邊坡。

（2）切坡力度要結合地形地貌、地質條件酌情考慮，不切巖層腳，不形成臨空面。

（3）切坡應遵循逆作法、信息法施工。單級坡高不宜過大，分階放坡時水平臺階應有足夠寬度，從上到下邊開挖邊及時支護。

（4）選址優先考慮反向坡、切向坡地段，盡量避開順向坡地段。