華東火山地貌區地災勘察實踐

王海元，王 軍，常 偉，黃 濤，王采扣

(1.江蘇省中成建設工程總公司，江蘇 南京 210041; 2.江蘇南京地質工程勘察院，江蘇 南京 210041)

1 概述

南京江寧方山208 m，為華東地區唯一500萬年前噴發的死火山[1]。2016年7月暴雨期間，方山東入口祖龍路與定林路交叉口以及袓龍頂附近出現滑坡隱患，周邊道路分別產生開裂象，裂縫寬度約3 mm～20 mm。2016年10月25日后連續10 d左右的強降雨使祖龍頂附近滑坡破壞速度加劇，發生了大規模整體快速滑動，山體后緣陡坎突然下錯3 m多，并在后緣附近形成寬度約20 m的滑坡凹槽，地表下陷深度達1.2 m左右，同時滑坡影響范圍內景區道路出現大量隆起和拉張裂縫，裂縫寬度約30 cm～50 cm，深度可達2 m；部分道路徹底毀壞，路面開裂、下錯，相對垂直錯距達1.2 m，滑坡前緣一直延伸至坡腳山溝處，并對山溝處的主道路橋梁造成嚴重威脅，致使橋梁已出現相對變形、局部破裂(見圖1，圖2)。

2 國內外研究現狀

成家勝[2]針對海南中線高速海口至屯昌段火山熔巖、亂石地區出現的溶洞、亂石地基等不良地質現象,提出了勘探、設計、施工的主要對策。徐健楠[3]為分析普陀山長大深埋鐵路隧道的水文地質特征，通過研究區域水文資料及現場勘察，針對隧道不同段落的火山地質巖層與構造特征，提出施工措施建議。聶信輝[4]結合雁蕩山地區火山運動及成巖背景,分析了該地區巖體結構、隧道工程地質條件,并結合隧道施工中出現的問題提出改進隧道設計、施工、現場管理的建議。陳雨[5]介紹了長白山林區由于近代火山活動頻發，造成具有一定特殊性的地層結構。肖巧林[6]針對火山熔巖地質特點,應用地質雷達探測技術在該地質環境下的信號響應,結合補充鉆探資料進行對比分析,建立了各種目標地質體的地質雷達圖像特征,總結出該地區不良地質條件下地質雷達信號響應規律,為設計和施工提供可靠的基礎資料。

3 勘察方案

3.1 變形監測

根據現場情況，采用鉆孔方法埋設深層位移觀測點，由鉆機在選定位置鉆孔，施工到設計位置，然后將測斜管放入，測斜管內注滿清水以防止泥漿的沁入，在測斜管上部密封蓋后以膠帶纏裹予以保護。將暴露出的測斜管接至壓地面以上10 cm～20 cm高處，并采用砌保護井的方式進行保護[7](見圖3)。

3.2 地面調查

地面地質調查主要采用路線追蹤法，調查各種不良地質作用分布、規模、性質和巖土層分布及界線位置、坡面形態、植被分布等。調查范圍為滑坡區域及其影響范圍(包含整個勘查區)，總面積約0.4 km2(見圖4)。

3.3 鉆探、原位測試與取樣

采用7臺XY-1型百米巖芯鉆機施工，開孔孔徑130 mm，終孔孔徑110 mm，護孔管管徑127 mm。淺部混碎石土層采用跟管鉆進，以下采用泥漿護壁鉆進。土層全部采用巖芯管鉆進，回次進尺控制在2.00 m以內，推測滑帶附近控制在0.5 m以內。為防止施工鉆孔成為新的透水通道，施工結束后用黏土對鉆孔進行了封孔處理。

巖芯采用單管回轉鉆進方法采取，巖芯采取率土體，完整巖石不低于80%，破碎巖石不低于60%。

由于區內火山成因的氣孔狀玄武巖較發育，碎石土層孔隙大、厚度較大，鉆探過程中漏水較嚴重，因此鉆孔施工采用了卡車拉水，厚泥漿護壁鉆進，確保成孔質量。

3.4 物探

由于勘查區地形變化大，地質條件復雜，尤其是碎石土厚度、分布變化大，為了查清巖土體分布情況和確定滑面深度，針對本滑坡特點，鉆探不能有效查明滑動面情況，因此本次工作中還采用了物探方法進行勘查(見圖5)。

物探方法的采用根據現場條件首先進行了試驗，地質雷達方法因場地覆蓋層厚度較大、滑坡體厚度較大，其效果不理想而排除；高密度電阻率法對勘探埋藏淺、規模小地質體十分有用，缺點是受勘探裝置影響，對測線兩端的深層部位為勘探盲區，勘探深度相對較淺。而音頻大地電磁法是在和地下研究深度相對應的頻帶上進行，對于中淺部地層有較靈敏的反應。因此選用這兩種物探方法的組合，查明勘查區淺中深部的地層電性特征[8]。

4 結果分析

4.1 地下水的影響

勘查區內地形錯綜復雜，山谷溝壑縱橫，切割頻繁。滑體兩側及前緣均為自然山體沖溝阻隔，其次勘查區內滑坡區地勢起伏不平，局部坑洼，局部陡坡，排水條件較差，每逢暴雨季節，區內局部地段形成積水、湍流甚至小型洪流，地表水體強烈沖刷形成地面溝谷凹槽，使滑坡前緣及側緣地面臨空，失去側阻力，對邊坡穩定性十分不利。

降水的長期入滲形成地下水。地下水浸潤、軟化、泥化作用使淺部土體及全(強)風化巖抗剪強度減小，雨期匯水飽和使巖土體有效抗剪強度變低，(潛在)滑帶會在地下水滑潤作用下剪切應力效應增強，降低巖土體穩定性；地下水與巖土體間的離子交換及水化作用使巖土體結構改變，影響巖土體的力學性能，將巖土體內聚力減小。地下水通過孔隙靜水壓力和動水壓力作用對巖土體的力學性質產生影響，降低巖土體強度，地下水由上向下滲流產生的動水壓力使土體及全(強)風化巖層中的細小顆粒被水流帶走，降低坡體的穩定性；水的重力增加了巖土體自重，加大了下滑力，有助于邊坡失穩[9]。

4.2 滑坡體形態特征

滑坡前緣位于山前崗地較為平緩的坡地及林地中，中下部滑坡可見多道剪出口，伴隨出現土體及道路隆起現象，可見多處鼓脹凸起地形，鼓丘土體巖性為黏性土及碎石土，土體經擾動后結構極其松散，可見大量鼓脹裂縫，土體飽水，局部地段地下水溢出地表，鼓丘隆起高度約0.3 m～1.2 m，地表樹木歪斜形成醉漢林。靠近祖龍路路邊綠地草坪可見大量前緣鼓脹裂縫，局部道路表面亦可見變形裂縫。滑坡前緣一直延伸至坡腳山溝處，與坡下滑草場的滑坡連成一體，并對山溝處的橋梁、排水溝造成嚴重影響，致使橋梁局部產生變形、破裂及排水溝毀壞。

4.3 滑坡體結構

根據勘查資料和現場調查結果，勘查區滑坡體平面形態呈舌形。根據鉆孔資料并結合深層變形位移監測、物探數據綜合分析，目前已經產生快速滑動位移的部分主要為較淺部的土質滑坡，滑體主要由表層填土、殘坡積土、黏土、碎石土等組成(僅少量包含強風化泥巖)，部分滑體土體經擾動后結構破碎、松散欠密實，強度降低。滑體主要受土巖交界面控制，因此多呈折線滑動、局部為圓弧滑動，一般中部深度較大且厚度較大，后部大都靠近祖龍頂山體陡坎，前緣在平緩的林地隆起剪出。整個滑體總體呈前部較薄、中部厚、后部薄的特征。

結合物探成果分析，滑體中上部碎石土及強風化玄武巖較厚，結構較松散，電阻率較低，透水性較強，屬于下滑段；滑體中下部主要為黏土及泥巖，巖土體致密，電阻率較高，屬于被動變形、滑移段。經物探解譯對比分析，電性分界面位置與鉆探及變形監測的潛在滑帶位置大致吻合，這說明勘查區滑坡中上部巖土體厚度較大、坡度較陡，提供較主要的下滑力，該下滑力趨使中下部滑體向前變形、滑移，并使部分滑體在前緣位置剪出、擠出、隆起，屬于推移式深層滑坡。這與現場調查中，滑體中后部變形破壞、下陷、錯距位移總體較大相互印證。

4.4 滑坡體變形特征

勘查區內滑坡均為推移式滑坡。受暴雨影響，斜坡土體浸水軟化產生松動，并局部下挫、剝、墜落，殘坡積土、人工填土堆積于中上部斜坡上。勘查區滑坡體變形特征主要表現為垂直和水平位移，潛在深層不穩定邊坡表現為蠕動變形。目前后緣出現明顯錯落形成的滑坡壁，坡體上部產生大量拉張裂縫，并下陷成為滑坡凹槽，伴隨大量滑坎分布；滑體中部及側緣已產生大量變形裂縫及多層滑坎臺階，裂縫長度大、寬度約30 cm～50 cm，深度可達2 m，部分道路路面開裂、下錯達1.2 m；滑體前緣可見大量擠張鼓丘及鼓張裂縫，滑體中前部局部地下水溢出地表。深部滑面變形位移仍不斷擴大甚至將監測管剪斷。

5 結論和建議

勘查區滑坡已發生整體滑動，且目前仍處于變形破壞過程之中，滑體核心部位天然條件下處于不穩定～欠穩定狀態；在暴雨及地震工況下邊坡穩定性差，極有可能會進一步發生滑坡災害。另一方面，由深層土巖界面或泥巖風化層間軟弱結構面控制的滑體總體處于欠穩定狀態，正產生緩慢變形，暴雨或地震等因素下亦有可能發生整體深層滑動。根據該特征、地形地貌及道路分布情況，建議采用如下較為經濟合理的治理方案：

1)由于勘查區滑坡長度大、體積大、厚度大，建議采用多排抗滑樁作為主體工程確保擬治理區域邊坡的整體穩定性。抗滑樁深度按照相關規范要求深埋至中風化基巖中不小于一定深度[10]。

2)滑坡中后部地形較為高陡，建議局部進行削坡放坡，并布置錨桿或錨索進行加固，從而削減后緣下滑力[11]。

3)區內現有排水條件較差，應結合勘查區及周邊山體區域總體匯水、排水條件，完善滑坡體及周邊的截排水系統，主要為坡頂、平臺、坡底及坡面的截、排水，匯集排至坡腳排水系統[12]。

4)勘查區地下水較發育，且地下水對滑坡影響較大，因此施工時應布置集水井并進行抽水，控制地下水位，并進行地下水位監測。

5)對滑體局部隆起、錯斷陡坎、拉張裂縫等進行地形修整、填平；對于前緣、側緣溝谷局部高陡邊坡可進行削緩或設置擋土墻，提高局部的穩定性[13]。

6)考慮到區內滑坡正處于變形、活動階段，建議設置監測點加強區內巖土體的位移監測，監測施工過程中及完成后邊坡的穩定性。

7)恢復綠化，具體復綠方案應與周邊景區綠化協調過渡。

8)對橋梁部位邊坡及橋梁基座進行變形監測。