廣州市花都區某滑坡穩定性評價與分析

熊龍

(廣州市地質調查院,廣東 廣州510440)

1 滑坡簡要情況

花都區花山鎮儒林村十五組滑坡位于花都區中部,距花山圩鎮約2km,屬平原地貌區。滑坡區位于平原地貌區內的殘丘坡腳,坡腳為房屋,房屋與坡腳距離1～3m,坡腳因削坡建房形成人工邊坡。2016 年8 月,受暴雨誘發,人工邊坡局部發生滑坡,滑坡區呈舌形,其后緣及側壁見陡坎,前緣見約100m3土體堆積,堆積物直抵房屋后墻。多種跡象表明該處邊坡坡體處于不穩定狀態,滑坡潛在體積初步估計達5600m3,一旦滑體再次發生滑動,滑體可能沖擊坡腳附近民房,將對坡腳2 戶10 人的生命財產安全造成危害,威脅財產預估為200 萬元。

2 滑坡基本特征

2.1 空間形態特征

滑坡區位于花都區中部花山鎮圩鎮東北儒林村十五組,屬平原地貌區。滑坡區位于平原地貌區內的殘丘坡腳,山坡由含礫石粘土、粉質粘土、強風化泥質粉砂巖、粉砂巖等巖土土層組成,表層為殘坡積粉質粘土,土層較厚,礫石含量較低,坡面植被為桉樹、雜草和灌木。區內最高點位于殘丘坡頂,標高約58m,最低點位于坡腳村莊,標高約33m,相對高差25m。殘丘坡度平緩,山坡原始坡度15°～25°,栽種有桉樹,坡腳因為修建房屋而削坡,人工邊坡長60m,坡高2～7m,坡度35～60°,坡面裸露,穩定性較差。

滑坡體長約20m,寬4m,厚1.5m,滑坡平面呈舌形,主滑方向為220°。滑坡體巖土裸露,前緣直抵屋墻體,后緣陡坎高約1.5m。滑體不同部位有不同程度變形、裂縫跡象,其中滑體后緣發育明顯的弧形拉張裂縫,不連續,主拉張裂縫走向120～135°,延伸長度約20 米,見后緣陡坎,下錯1～1.5 米。滑體中下部則土體松散,次生裂隙密集,呈不規則發育,總體呈網狀、羽狀分布,受雨水沖刷,局部已形成沖溝。滑體兩側可見次生裂縫及陡坎,與后緣陡坎相連呈圓弧狀。滑坡體面積約80m2,總體積約100m3。

2.2 物質組成及結構特征

本滑坡為淺層土質滑坡,滑體主要由粉質粘土組成,局部見強風化粉砂巖。粉質粘土呈土棕紅色、黃褐色,稍濕,主要成分為泥質和砂質,可塑(滑坡前緣土體呈軟塑狀),手捏粘性強,微弱砂感,切面具有光澤。強風化泥質粉砂巖呈青灰色、淺紫色、灰黑色,巖石主要成分為長石,粉砂質結構,塊狀構造,局部夾有泥巖碎塊,巖芯半巖半土狀,局部呈碎塊狀、短柱狀。滑帶位于粉質粘土與強風化泥質粉砂巖接觸帶上,主要由可塑狀粉質粘土組成,黃色,多呈潮濕狀,滑體前緣滑帶呈飽和狀,土體呈鱗片狀或層紋狀,產狀與坡面大致平行。滑床巖性為強風化泥質粉砂巖,青灰色、淺紫色、灰黑色,粉砂質結構,層狀構造,局部夾有泥巖碎塊,巖芯呈半巖半土狀、碎塊狀、短柱狀,強度稍低,遇水易軟化崩解。滑坡區下伏基巖面坡度較陡,滑床在縱向上呈后緣及中部較陡、前緣相對平緩的折線型。

2.3 水文地質

滑坡處于自然斜坡地帶,傾向單一,周邊未見常年徑流,地表水體主要為魚塘和水井,水量均較為穩定,與滑坡的距離較遠。其中魚塘的主要補給途徑為大氣降水及生活用水排放；水井則由地下水補給。滑坡區巖土層組合自上而下為:粉質粘土(為透水層)、強風化泥質粉砂巖(為隔水層)。受邊坡巖土層結構組成及地形地貌(坡腳臨空、坡陡,坡頂匯水地貌)控制,大氣降水迅速入滲,在粉質粘土與強風化泥質粉砂巖接觸帶附近形成富水帶。因此,滑坡體受持續降雨影響,滑帶附近易形成局部上層滯水,在上部粉質粘土與滑帶土層間形成穩定的地下水賦存帶,從而嚴重降低滑坡區土體抗剪強度,同時增加邊坡荷載,增大滑體的下滑力,水文地質條件對滑坡的穩定不利。

3 變形特征及成因分析

3.1 滑坡類型及變形破壞模式

按滑體體積分類,本滑坡滑體約100m3,屬小型滑坡；按滑動體類型分類,本滑坡主要由粉質粘土構成,屬土質滑坡；按力學性質分類,本滑坡屬上部推移,下部牽引的復合式滑坡。滑坡前緣部分變形方式屬牽引式,坡腳高陡開挖面使坡體支撐不足失穩,中部至后部變形方式為推移式,滑坡壁形成后,滑體后部失去支撐形成拉張裂縫,滑坡變形方式從牽引式過渡到推移式。本滑坡控滑面為層內錯動帶,沿控滑面產生垂向和縱向位移,對地表破壞性強。

3.2 滑坡成因及影響因素分析

滑坡位于平原地貌區的殘丘上,滑坡頂部為U 型溝谷,坡腳為人工邊坡,人工邊坡坡度30～45°,坡面裸露。滑坡區屬亞熱帶氣候,降雨豐沛,汛期平均降雨量大,雨水匯聚于U 型溝谷形成短時徑流,順地勢流下并沖刷坡面,匯聚于坡腳浸潤土體,為滑坡的形成提供了一定的水理條件。滑坡區第四系含礫粉質粘土厚度一般1.6～9.2m,透水性較好,下伏透水性較差的強風化泥質粉砂巖隔水層,隔水層平均埋深約15m,雨水不斷下滲至粉質粘土與基巖接觸面,易在粉質粘土層底部形成軟弱層和富水帶,不僅嚴重降低了邊坡巖土體的抗剪強度,而且增加了邊坡的荷載,增大滑體的下滑力,進而誘發滑坡。此外,人為開挖坡腳形成臨空高陡邊坡也為滑坡體的滑動提供有利條件。筆者認為,地層巖性及產狀、地形地貌條件是滑坡產生的主導因素,氣候及降雨是滑坡發展的重要因素,坡腳開挖是誘發因素之一。

4 滑坡的穩定性評價

4.1 計算剖面及模型

本滑坡為折線形滑動面,采用傳遞系數法,選擇平行于滑坡主滑方向的典型剖面2-2'和3-3'剖面進行計算,計算公式采用《建筑邊坡工程技術規范》(GB50330-2013)[1]推薦公式,按一級邊坡、折線滑動法查表,根據滑坡現狀穩定性、產生破壞危害性、工程治理難度等因素,綜合確定穩定性計算安全系數Kst 的取值為1.35。

4.2 計算工況與參數選取

滑坡區屬地震基本烈度為Ⅵ度區,不考慮地震荷載影響；滑坡區地表無建筑物,不考慮地表荷載影響。調查發現坡腳巖土較為濕潤,說明滑坡區地下水滲流形成了一定的動水壓力,對滑坡穩定有一定的影響,而且下雨天,滑坡區表面土層濕滑泥濘,說明滑坡體土層受雨水浸泡極易飽和,巖土體含水量飽和的情況可取飽和重度。因此,選取自重+天然狀態,以及自重+強降雨飽水狀態兩種工況進行計算。

滑坡滑體主要由粉質粘土構成,參數選取天然容重為13.4kN/m3飽和容重為18.4kN/m3,正常工況(天然狀態)下粘聚力20.8kPa,內摩擦角14.9°,強降雨(富水狀態)下粘聚力13.5kPa,內摩擦角9.8°,土層與錨固體粘結強度特征值為30kPa(表1)。

表1 邊坡巖土體主要計算參數(推薦值)

4.3 穩定性簡要分析

滑坡穩定性計算判別標準參考重慶市地方標準《地質災害防治工程勘查規范》(DB50/143-2003)[2](表2)。計算結果表明,該邊坡在天然狀態條件下處于穩定或基本穩定狀態,穩定性系數Ks=1.334～1.560,飽水后處于較不穩定狀態,穩定性系數Ks=1.033～1.041,表明該處邊坡危險性較高,如遇強降雨誘發,仍有可能下滑形成災情,計算分析結果與邊坡現階段狀態基本相符(表3)。

表2 滑坡穩定狀態劃分表

表3 邊坡穩定性計算結果表

4.4 發展趨勢預測

已發滑坡體縱向長度20m,橫向寬度平均4m,面積約80m2,滑體體積約100m3,部分仍堆積于坡腳,已發災害規模屬小型滑坡。構成滑坡的土體潮濕松散,滑坡后緣可見明顯裂縫,滑坡體見羽狀裂縫,因此,本滑坡仍處于欠穩定狀態[3]。滑坡區人工邊坡東側一段,長30m,高5～8m,坡度45～60°,坡體上部多為粉質粘土,坡腳局部見泥質粉砂巖出露,已發滑坡即發生在該段人工邊坡,在雨季,坡體上部土層受雨水浸潤,在飽和狀態下很有可能沿粉質粘土與泥質粉砂巖的接觸面發生滑坡,初步推斷潛在滑坡面積約為1400m2,平均厚度4m,體積為5600m3,按滑體體積分級標準,潛在滑坡規模等級為中型。分析認為本滑坡在現狀條件下處于潛在的較不穩定狀態,如遇持續高強度降雨,可能進一步產生滑動,滑坡后緣范圍將進一步擴大,產生更大危害。

4.5 防治措施建議

根據滑坡工程地質條件及以上穩定性分析,目前滑坡體處于潛在的較不穩定狀態,為避免造成經濟損失及不良影響,建議立即清除坡腳的滑坡前緣堆積土體,并盡快根據滑坡的穩定情況、縱向下滑力的大小及分布,采用二級支擋進行工程治理[4-5]。建議一級支檔用抗滑樁進行支擋；二級支檔可采用滑坡前緣坡腳擋墻和預應力錨桿(索)格構形式進行支護,應同步實施治“水”措施,設計在治理下部滑體時要考慮滑體上部未滑動部分的穩定性,以免產生上部進一步的滑動。

5 結論

花都區花山鎮儒林村十五組滑坡屬于淺層土質滑坡,邊坡穩定性的影響因素較多,其中控制邊坡穩定性的內因是巖土體工程性質及水理性能,汛期(4～9 月)強降雨是滑坡的主要誘發因素,人為開挖坡腳等人類工程活動也是誘發因素之一。穩定性分析也表明,滑坡正常工況下基本穩定,強降雨條件下較不穩定,綜合多方因素考慮,建議采用抗滑樁+擋土墻的二級支護模式進行工程治理,以消除地質災害隱患。