河源市紫金縣龍窩鎮第二中學后山邊坡崩塌成因機制及穩定性分析

譚發

摘要：河源市紫金縣龍窩鎮第二中學后山邊坡崩塌主要由地形地貌、工程地質巖組特性、降雨及人類工程活動等因素引發的降雨型牽引式淺層土質小型崩塌地質災害。通過對崩塌區區域地質環境調查，結合崩塌體特征及變形發育特征，分析崩塌成因機制，并采用瑞典條分法計算其穩定性。

關鍵詞：崩塌;成因機制;瑞典條分法

1.引言

崩塌位于河源市紫金縣龍窩鎮第二中學后山邊坡，2013年8月16日～l7日，受“尤特”臺風特大暴雨影響，期間龍窩鎮累計降雨量高達489.5mm，持續強降雨引發該中學教學樓、女生宿舍樓、教師宿舍樓及食堂后山山體崩塌，破壞嚴重，造成教學樓及宿舍樓墻邊排水溝被土體掩埋，部分教室窗戶玻璃被砸碎，土體砸破食堂窗戶并堆積于食堂內，造成食堂設備嚴重損毀。此次崩塌地質災害造成直接經濟損失約80萬元，威脅學校師生人數約1100人，潛在經濟損失約850萬元，險情規模等級為特大型。

2.崩塌區自然地理及地質環境條件

龍窩鎮位于紫金縣境東南部，屬亞熱帶季風氣候，有明顯的干濕季節。4月～6月潮濕多雨，7月～9月高溫，常有大雨、暴雨、山體崩塌等自然災害發生。年降雨量為1700mm—1900mm，年平均氣溫20.6°C，年平均相對濕度73%，年平均風速1.4m/s。崩塌區范圍見圖1。

該處地處丘陵地貌，地勢起伏不平。地層主要為燕山期中細粒閃石黑云母花崗閃長巖及第四紀殘坡積土層，其中殘坡積土層主要呈現黃褐色、褐黃色，以粉質粘土為主，花崗巖強風化層主要呈褐黃色，以砂質粘性土為主，土體具有遇水易軟化、崩解、抗剪強度變低、物理力學性質變差的特性，巖土層軟硬相間形成軟弱結構面，極易誘發崩塌/滑坡地質災害[1]。

3.崩塌體特征

教學樓為一棟3層建筑，其后山邊坡高差約39m，坡腳被人為削坡形成高約15m、寬約130m，坡度40°—70°的高陡邊坡。“尤特”臺風期間，該邊坡部分地段發生3處崩塌地質災害，崩塌體長約lOm～15m，體積約500m3。

女生宿舍樓為一棟4層建筑，與其相連的東北側為學生食堂，其后山邊高差約17m，坡腳被人為削坡形成高約12m、寬約70m，坡度45°—55°的人工邊坡。受“尤特”臺風影響，其后山邊坡出現寬約60m、高約15m土體崩塌，堆積體約l200m3。

教師宿舍樓為一棟4層建筑，其后山邊坡高差約30m，坡腳被人為削坡形成高約15m，寬約35m，坡度40°-45°的人工邊坡。“尤特”期間，此處發生長約30m，高約12m的山體崩塌，崩塌體積約800m3。

4.崩塌形成條件及成因機制分析

根據已發和潛在地質災害盼性狀特征與邊坡巖土體近期變形特點分析，崩塌地質災害的成因可歸納為內在因素和外部因素。內在因素與區域地質環境條件密切相關，主要包括邊坡所在地的地形地貌、地層巖性、地質構造與滑坡體物質結構條件等;外在因素主要有降雨及削坡建房等人類工程活動。

4.1內在因素

（1）地形地貌。紫金縣地質災害主要為滑坡、崩塌、潛在滑坡及潛在崩塌，這些地質災害主要分布在低山和丘陵一帶的邊緣，由于人類的工程活動形成陡峭人工邊坡，在微地貌上屬于人工陡坡。

該處自然邊坡相對高差17m—39m，自然坡度15°～50°，人為削坡形成坡高12m—15m，坡度40°～70°的高陡邊坡，原始地貌改變較大，這為崩塌的發生提供了有利地形條件。

（2）工程地質巖組組合。龍窩中學所在地屬于塊狀較硬～堅硬侵入巖組，后山四周邊坡上揭露的巖土體主要為第四系殘坡積土層和花崗巖全風化、強風化層。由于風化作用節理裂隙發育，巖土層軟硬相間，并在巖土層中形成軟弱結構面。殘坡積土層、全風化花崗巖及強風化花崗巖具有遇水易軟化、崩解，物理力學性質顯著變差、土體抗剪強度明顯降低的特性[2]，同時因人工開挖形成高陡邊坡，在暴雨滲透沖刷及土體白重作用下，巖土體發生形變，并沿陡坡坍塌崩落，最終形成災變。

4.2外在因素

（1）降雨對崩塌影響的分析。紫金縣發生的滑坡（崩塌）誘發因素以連續強降雨為主。龍窩鎮第二中學后邊邊坡崩塌發生于2013年8月“尤特”強降雨期間，24小時降雨量高達489.5mm，屬典型的暴雨型滑移式崩塌[3]。

強降雨誘發崩塌呈現為動態過程，松散～稍密的巖土層在雨水的浸泡作用下土體孔隙裂隙逐步趨于飽和狀態，巖土體的含水率、容重顯著增加，巖土體逐漸軟化、崩解，并由可塑逐步向軟塑～流塑過渡，抗剪切強度明顯下降，并在軟弱結構面上形成滑動面;同時，雨水下滲地下，致使地下水位升高，邊坡穩定性變差，在自重等因素作用下，最終形成災變。

（2）人類工程活動。紫金縣地質災害與人類工程經濟活動關系十分密切，紫金縣地質災害區劃報告顯示，人類工程活動（如削坡建房、開挖坡腳）為誘發地質災害最重要的外在因素。該處由于人工開挖邊坡修建教學樓、宿舍樓等，人為造就了陡峭的邊坡，在強降雨的條件下，邊坡殘積土層含水率達到近飽和或飽和狀態情況下，山坡上的巖土體極有可能發生崩塌腭坡。

5.崩塌穩定性分析

5.1穩定性計算模式

根據現場隋況，該中學后山邊坡以滑移式崩塌為主，故穩定性分析采用《滑坡防治工程勘查規范》（DZ/T 0218-2006）中附錄E中的瑞典條分法[4]（直線滑動面）對其穩定性進行計算分析。

5.2穩定性計算參數選取

根據現場情況及土工試驗數據，并經參數反演分析，確定各巖土工程設計參數主要建議值（見表1），并選取3組最不利剖面A-A、B-B及D-D在工況I：自重+地下水，工況Ⅱ：自重+暴雨+地下水兩種工況下分別計算其穩定性。

5.3穩定性計算結果

根據《滑坡防治工程勘查規范》（GBIT 32864-2016）[5]穩定狀態劃分及分析計算結果，該校女生宿舍樓后山邊坡、教師宿舍樓后山邊坡及教學樓后山邊坡在工況I及工況Ⅱ下的穩定性計算結果見表2。從結果中可以看出，在強降雨等不利因素的影響下極有可能再次發生崩塌/滑坡地質災害。最不利破裂面示意圖分別見圖2～圖4。

6.結論與建議

（1）該處滑移式崩塌主要發生在粉質粘土殘坡積土層，屬小型淺層殘坡積層崩塌。（2）該處崩塌地質災害是在具備特殊性巖土（花崗巖殘坡積層、風化層）和地形（人為削坡形成高陡邊坡）等內在因素基礎上，由降雨和人類工程活動等外在因素引發的降雨型牽引式小型土質崩塌地質災害。（3）經穩定性分析，目前崩塌所在母體正處于基本穩定～穩定狀態，在強降雨等外界因素的誘發下，極有可能產生新的崩塌/滑坡，威脅坡腳學校師生財產安全，應及時采取措施進行治理。

參考文獻：

[1]汪益敏，陳頁開，韓大建，等.降雨入滲對邊坡穩定影響的實例分析[J].巖石力學與工程學報，2004，23（6）：920-924.

[2]吳火珍，馮美果，焦玉勇，等.降雨條件下對堆積層滑坡體活動機制分析[J].巖石力學，2010，23（增1）：324-329.

[3]劉禮領，殷坤龍.暴雨型滑坡降水入滲機理分析[J].巖石力學，2008， 29（4）：1061-1066.

[4]滑坡防治工程勘查規范[S]. DZ/T 0218-2006

[5]滑坡防治工程勘查規范[S].GB/T 32864-2016.