廣東船塘羊耳凹崩塌體成因及穩定性評價

關 維

（廣東省核工業地質局二九二大隊，廣東河源517000）

崩塌位于東源縣船塘鎮羊耳凹X163縣道旁，2019年4月因強降雨該邊坡發生滑塌，造成簡易擋土墻開裂局部垮塌，原坡面噴射砼大面積開裂塌落，大量粉砂質粘土呈流塑狀流出，同時邊坡后緣產生拉裂縫，滑塌物約4500m3，直接經濟損失約100萬元，威脅人數119人，潛在經濟損失約500萬元，險情規模等級為大型。

1 地質環境條件

1.1 地層巖性特征

該處地貌以剝蝕殘丘為主，山體屬風化殘丘，區內分布巖石以下石炭統大塘階測水段泥頁巖、炭質頁巖為主，局部夾薄層劣質煤層。表層土質松散，同時受地質構造及風化影響，區內巖體破碎，淺部巖體呈散體狀。

1.2 區域地質構造

研究區位于燈塔構造盆地西部，區域發育構造為：①頭石斷層：位于船塘鎮上排附近，長約8.0km，走向為北東東—南西西，傾向北西，傾角50°～60°，為正斷層，形成于燕山期末期；②當門嶺斷層：出露于船塘上排東部，長約14.0km，呈北北西—南南東向展布，傾向北東，傾角40°～60°，為逆斷層，形成時代為燕山期末期至喜馬雅期；③燈塔構造盆地：位于燈塔鎮至繡緞鎮一帶，長達45km，短軸寬20.0km，基本軸向為北東—南西向，但在不同地段略有偏轉，如黃沙鎮以北北東—南西向，以南為北北東—南南西向；巖層傾角自盆地邊緣呈微波狀向盆地中心逐漸變緩，即10°～15°變為5°～10°。區內下伏基巖受構造影響，導致巖體破碎，巖層構造產狀紊亂，局部呈揉皺（產狀由及310°∠45°、35°∠85°過渡到240°∠45°）現象?？傮w上，本區域地質構造對區內影響較大。

1.3 水文地質條件

區內地表水主要為位于山體分水嶺以外的兩個人工水塘，水面高程低于邊坡高程，故對崩塌體不構成影響，邊坡場地地表水主要是雨季隨丘坡的片流水。區內地下水以潛水為主，類型主要為基巖裂隙水，補給來源為大氣降水。區內地下水流向與地形傾斜方向基本一致，地下水排泄主要以滲流的形式排入附近溪流（船塘河）中及往巖層深部徑流排泄，總體上水文地質條件屬簡單類型。由于區內地下水受大氣降水補給明顯，故在每年5～9 月雨季期間地下水水位明顯抬升，地下水位動態變化為1.00～2.00m。區內強風化泥頁巖為弱透水層，全（強）風化炭質頁巖為中弱透水層。雨季時，雨水從邊坡體及巖石裂縫中不斷滲入，同時巖土層滲透性較差，地下水來不及消散，從而增大該邊坡的下滑力及靜止水壓力，同時降低其抗滑力[1]，使該邊坡更容易發生崩塌現象。

1.4 工程地質條件

區內巖土體可分為強風化泥頁巖、全風化炭質頁巖、強風化炭質頁巖，自上而下特征為：①強風化泥頁巖：褐黃色、褐紅色，泥質結構，頁理狀構造，層面標高153.80～185.70m，標貫擊數56～76擊，平均值64擊，屬于軟巖，巖體基本質量等級為Ⅴ級；②全風化炭質頁巖：黑色，原巖結構已完全破壞，呈土狀，局部呈半巖半土狀，層頂標高154.90～156.40m，標貫擊數32～46擊，平均值38.4 擊，屬于極軟巖，巖體基本質量等級為Ⅴ級；③強風化炭質頁巖：黑色，風化強烈，巖體極破碎，呈角礫狀、碎塊狀為主，局部夾散體狀劣質煤層，浸水膨脹崩解，層頂標高147.20～168.50m，標貫擊數58～75擊，平均值66 擊，天然抗壓強度7.45～8.32MPa，平均值7.89MPa；巖石屬于軟巖，巖體基本質量等級為Ⅴ級。

2 崩塌體特征

2.1 崩塌體現狀

研究區可分為A區和B區兩個邊坡段。

A區：邊坡巖性主要為強風化泥頁巖，局部覆蓋殘積粉質粘土層，坡面裸露，巖層產狀26°∠28°，巖層傾向與坡向相同，對坡體穩定不利。在開挖卸荷作用及風化作用下，泥頁巖呈散體狀、破碎狀，強度較差，現狀邊坡較陡，坡度40°～60°，由于削坡不當，邊坡后緣再次發生局部小規模崩塌現象，坡面產生拉裂縫并可能往邊坡上部發展。同時，該場地因挖方放坡不當，形成高陡邊坡且未進行分級放坡，致使土體的自然平衡狀態遭到嚴重破壞，進而誘發該邊坡產生部分卸荷裂隙，形成與母體分離的崩塌與巖（土）堆。

B區：邊坡出露主要為強風化泥頁巖、全（強）風化炭質頁巖，局部夾薄層狀劣質煤層，坡面植被相對茂盛。該邊坡段巖芯呈碎塊狀、塊狀為主，坡度8°～25°，局部接近90°，在強降雨條件下易產生崩塌現象。

2.2 崩塌體破壞特征

崩塌體的破壞面特征為：①A區邊坡，崩塌體巖層產狀與邊坡面傾向相同，邊坡坡度較陡，巖土體易沿結構面滑移，判斷該崩塌方式為滑移式，由于邊坡巖性為散體狀泥頁巖，邊坡破壞類型為圓弧狀破壞模式；②B區邊坡，崩塌體巖性為強風化泥頁巖及全（強）風化炭質頁巖，全風化炭質頁巖及劣質煤層為軟弱巖土體，飽水狀態下抗剪強度快速降低，巖土體易沿軟弱巖土體不利方向剪出崩落，判斷該崩塌方式為滑移式。

3 崩塌體成因

3.1 崩塌體發生的條件

（1）地形地貌條件。研究區地貌以剝蝕殘丘為主，屬風化殘丘，高程151～187m，自然山坡坡度約8°～25°，局部近于直立，坡高8～20m。由于建設削方影響，導致邊坡產生臨空面，為邊坡發生崩滑提供了基本條件。

（2）巖土體性狀條件。邊坡體的巖土體為下石炭統強風化泥頁巖、全（強）風化炭質頁巖，局部夾薄層狀劣質煤層；該巖土層結構較松散，透水性中等，土體顆粒之間粘結力較差[2]，由于邊坡開挖存在臨空面，在極端天氣條件下極易發生崩塌現象。

（3）外傾結構面條件。A 區邊坡的崩塌體巖層產狀與邊坡面傾向相同，邊坡坡度較陡，巖土體易沿結構面滑移；B 區邊坡的崩塌體巖性為強風化泥頁巖及全（強）風化炭質頁巖，全風化炭質頁巖及劣質煤層為軟弱巖土體，飽水狀態下抗剪強度快速降低，巖土體易沿軟弱巖土體不利方向剪出崩落。

（4）地下水作用條件。研究區地下水補給主要為大氣降水，雨水大量下滲進入全（強）風化巖層中，地下水導致巖土體軟化，造成土體強度降低；巖土體容重（飽和）增大，崩塌體的重量增大，造成崩塌體的下滑力增大；同時由于全（強）風化巖層滲透性中等，地下水的滲入，產生滲透壓力以及對崩塌體產生浮托力；再者地下水對崩塌體巖層的浸泡，使巖土體之間的摩擦力降低，邊坡整體安全系數減小。

3.2 崩塌體成因

崩塌體發生的誘導因素為雨季短時間內出現強降雨，大量雨水沖刷坡面，部分下滲到坡體內，軟化邊坡巖土體，使邊坡巖土體飽和，降低巖體結構面粘聚力及內摩擦角，容重增大，增大滑體重量，從而增大坡體下滑力，且雨水在坡體內滲流產生較大的動水壓力；同時導致下部巖體松弛，在上部巖體壓力作用下，松弛巖層呈向外擠壓突出；從而導致上部巖體脫離母巖產生拉裂縫，并向臨空面滑移崩塌[3]。

4 崩塌體穩定性評價

分別對A區邊坡和B區邊坡采用赤平投影法進行定性分析和瑞典條分法（圓弧滑動面）進行定量分析，評價其穩定性，為下一步治理方案提供依據。

4.1 定性分析

巖土體節理裂隙特征見表1，根據表1以及邊坡基本特征，繪制邊坡體極射赤平投影圖（圖1）。

受區域地質構造及挖方削坡卸荷影響，區內巖層節理裂隙為張開裂隙，泥炭質充填，結合程度差，延伸較長，連通性較好，均屬本軟弱結構面，根據赤平極投影圖（圖1）可知：

（1）A 區邊坡，巖層傾向與邊坡坡向相同，且巖層傾角小于邊坡坡角，對邊坡穩定性不利；節理J1傾向與邊坡傾向相反，節理J2 傾向與邊坡傾向相同且其傾角大于邊坡坡角，節理面J1、J2對邊坡的穩定性不起控制性作用。巖層層面與J1節理面的交點與邊坡投影弧在同一側，傾角小于坡角，屬較穩定結構，J1 節理面與J2節理面的交點、巖層層面與J2 節理面的交點位于邊坡面的對側，說明其組合交線的傾向與邊坡傾向相反，屬于穩定結構。此外，A 區邊坡巖層層面形成不利外傾結構面，但由于受區域構造及巖石風化影響，加之人工削坡卸荷影響，邊坡巖體呈破碎—極破碎，強降雨條件下雨水從邊坡體及節理裂隙中不斷滲入，使得強風化泥頁巖浸水崩解、軟化，抗剪強度快速降低，容易崩落；此外地下水增大了該邊坡的下滑力及水壓力，同時降低巖土體的抗剪強度，從而降低其抗滑力，使該邊坡更容易發生崩塌現象。

表1 各坡段巖體節理裂隙產狀表

圖1 邊坡體極射赤平投影圖

（2）B 區邊坡：巖層傾向與邊坡坡向呈大角度相交，且巖層傾角大于邊坡坡角，屬較穩定結構；節理J1、J2 傾向與邊坡坡向呈大角度相交，且節理面傾角大于邊坡坡角，屬較穩定結構，節理對邊坡的穩定性不起控制性作用；巖層層面與J1節理面的交點、巖層層面與J2節理面的交點、J1 節理面與J2 節理面的交點位于邊坡面的對側，說明其屬于基本穩定結構。雖然B 區邊坡巖層產狀及節理J1、J2 均對邊坡穩定有利，屬穩定結構，但強降雨條件下雨水滲入坡體，增大坡體下滑力及動水壓力，減小抗滑力，對邊坡穩定極為不利，也容易從穩定結構向不穩定結構轉化。

4.2 定量分析

（1）穩定性計算模式。采用《崩塌防治工程勘查規范》（DZ/T0218-2006）中附錄E中的瑞典條分法（圓弧滑動面）。

（2）穩定性計算參數選取。根據試驗結果以及邊坡體結構面的抗剪強度指標根據每組結構面的特點，以及《建筑邊坡工程技術規范》表4.5.1、表4.5.2取值并結合本地區成熟勘察經驗綜合得出本崩塌體巖土體物理力學參數指標（表2）。選取3組最不利剖面1-1′、2-2′、3-3′及5-5′在工況1：天然狀態，考慮地下水作用；工況2：飽和狀態，考慮50 年一遇暴雨情況，崩塌體充分飽水兩種工況下分別計算其穩定性。

（3）穩定性計算結果（見表3）。區內4條剖面計算結果顯示：A 區邊坡在工況1 呈穩定—不穩定狀態，在工況2呈欠穩定—不穩定狀態；B區邊坡在工況1呈基本穩定—穩定狀態，在工況2呈基本穩定—穩定狀態。

最不利破裂面示意圖分別見圖2、圖3。

5 結束語

表2 崩塌體治理設計參數建議值表

表3 各剖面穩定性計算成果

圖2 1-1′剖面穩定性計算結果圖

圖3 2-2′剖面穩定性計算結果圖

（1）該區滑移式滑塌主要發生在強風化泥頁巖層，在具備特殊巖性和地形等內在因素基礎上，由降雨和人類工程活動等外在因素引發的降雨滑移式小型巖質淺層崩塌。

（2）經穩定性分析，目前崩塌體處于欠穩定—不穩定狀態，在強降雨等外界因素的誘發下，既有可能再發生崩塌，威脅坡腳居民生命財產安全，應及時采取措施進行治理。