某土地整理范圍內(nèi)危巖帶災(zāi)害研究

胡華偉 張茂淳 王雙峰 劉運(yùn)大

(四川省地質(zhì)工程勘察院集團(tuán)有限公司，四川 成都 610072)

1 概述

為保證南港一號線安全順利通行，不發(fā)生山體坍塌、巖體滑落，保護(hù)物流園安全運(yùn)行，同時(shí)塑造青島西海岸新區(qū)山體地質(zhì)災(zāi)害治理標(biāo)桿，滿足支護(hù)需要，保證山體安全。現(xiàn)對大澗山路東側(cè)、南港一號線以北二期土地整理范圍內(nèi)南側(cè)護(hù)坡工程危巖帶進(jìn)行災(zāi)害研究。

2 研究區(qū)地質(zhì)環(huán)境條件

2.1 地形地貌

研究區(qū)屬濱海低山丘陵區(qū)，境內(nèi)山巒起伏，溝壑縱橫。總體呈北東—南西走向，構(gòu)成中部脊梁，地勢自西北向東南傾斜入海。研究區(qū)原本為自然山體，由于場地平整開挖形成高陡邊坡。

2.2 地質(zhì)構(gòu)造

研究區(qū)臨近辛島斷裂，最近距離約2 km，辛島斷裂為壓扭性斷裂，產(chǎn)狀130°∠61°。區(qū)內(nèi)發(fā)育花崗斑巖巖脈，走向NE40°～50°。研究區(qū)內(nèi)發(fā)現(xiàn)一條壓扭性小構(gòu)造，為非活動(dòng)性構(gòu)造，產(chǎn)狀50°∠55°，斷裂帶寬度0.5 m～1.0 m，規(guī)模較小，在研究區(qū)內(nèi)出露長度約30 m，與邊坡走向大角度相交，對工程影響較小。

2.3 地震

根據(jù)GB 18306—2015中國地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖，研究區(qū)地震動(dòng)峰值加速度為0.10g，對應(yīng)的地震基本烈度為7度，反應(yīng)譜特征周期為0.45 s。

2.4 地層巖性

③強(qiáng)風(fēng)化巖流紋巖：灰紅色，斑狀結(jié)構(gòu)，流紋狀構(gòu)造，玻璃光澤，礦物成分主要由斑晶和基質(zhì)組成，斑晶為長石，結(jié)構(gòu)大部分破壞，礦物成分顯著變化，風(fēng)化裂隙很發(fā)育。巖芯呈角礫狀、碎塊狀。

③-1強(qiáng)風(fēng)化花崗巖：淺肉紅色、灰白色，細(xì)粒結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，礦物成分以石英、長石為主，結(jié)構(gòu)大部分破壞，礦物成分顯著變化，風(fēng)化裂隙很發(fā)育，巖芯呈角礫狀、碎塊狀。

④中風(fēng)化巖流紋巖：灰紅色，斑狀結(jié)構(gòu)，流紋狀構(gòu)造，玻璃光澤，礦物成分主要由斑晶和基質(zhì)組成，斑晶為長石，巖芯多呈碎塊狀、風(fēng)化、構(gòu)造裂隙很發(fā)育，巖芯斷面可見鐵質(zhì)、錳質(zhì)浸染。

④-1中風(fēng)化花崗巖：淺肉紅色、灰白色，細(xì)粒結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，礦物成分以石英、長石為主，巖芯呈碎塊狀、短柱狀，風(fēng)化裂隙較發(fā)育，巖芯斷面多被礦物浸染。

2.5 水文地質(zhì)條件

1)研究區(qū)內(nèi)地下水類型包括松散巖類孔隙水、巖漿巖類裂隙水。

松散巖類孔隙水：主要分布于本研究區(qū)第四系填土層中，屬于上層滯水，水量較小，雨季匯集，旱季干涸。

巖漿巖類裂隙水：含水巖組為花崗巖、流紋巖等。風(fēng)化帶深度一般小于3 m。在地形較緩的低山丘陵及地質(zhì)構(gòu)造發(fā)育地帶，風(fēng)化帶深度可達(dá)20 m左右。

2)地下水的補(bǔ)給、徑流與排泄條件。

研究區(qū)地下水儲(chǔ)存類型除局部脈狀構(gòu)造裂隙水外，以淺層地下水為主，大氣降水為主要補(bǔ)給來源，地下水的運(yùn)動(dòng)方向與地形坡降、地表水系相一致，研究區(qū)地下水較貧乏，水文地質(zhì)條件簡單。

3 危巖體的基本特征

3.1 危巖帶基本情況

1)危巖帶W1(見圖1，圖2)。

危巖帶W1分布高程為19.7 m～29.2 m，長約130 m，高約2 m～4 m，面積約400 m2，巖性為流紋巖，厚層層狀，危巖帶W1主要分布有3個(gè)明顯危巖體WY1，WY2，WY3，危巖帶主要發(fā)育有兩組結(jié)構(gòu)面。采用赤平投影圖(如圖3所示)對危巖體的穩(wěn)定性進(jìn)行定性。

危巖帶發(fā)育兩組外傾結(jié)構(gòu)面，結(jié)構(gòu)面1與坡面小角度相交，結(jié)構(gòu)面傾角小于坡角，結(jié)構(gòu)面2與坡面傾向相對一致，傾角小于坡角，組合結(jié)構(gòu)面與坡面小角度相交，結(jié)構(gòu)面1與結(jié)構(gòu)面2組合面傾角小于坡角，所以危巖體處于欠穩(wěn)定，受節(jié)理切割多處巖體在結(jié)構(gòu)面的切割下成鑲嵌～碎裂結(jié)構(gòu)，形成局部掉塊崩落。

2)危巖帶W2。

危巖帶W2分布高程為17.0 m～22.0 m，呈條帶狀分布，長約80 m，高約2 m～4 m，面積約240 m2，巖性為流紋巖，中厚～厚層狀。該危巖帶主要分布有2個(gè)危巖體WY4，WY5，后緣沒有見明顯的卸荷裂隙。主要發(fā)育有一組優(yōu)勢結(jié)構(gòu)面，采用赤平投影圖(如圖4所示)對危巖體的穩(wěn)定性進(jìn)行定性。

危巖帶發(fā)育兩組外傾結(jié)構(gòu)面，結(jié)構(gòu)面1與坡面小角度相交，結(jié)構(gòu)面傾角小于坡角，結(jié)構(gòu)面2與坡面小角度相交，傾角小于坡角，組合結(jié)構(gòu)面與坡面小角度相交，結(jié)構(gòu)面1與結(jié)構(gòu)面2組合面傾角小于坡角，所以危巖體處于欠穩(wěn)定，受節(jié)理切割多處巖體在結(jié)構(gòu)面的切割下成鑲嵌～碎裂結(jié)構(gòu)，形成局部掉塊崩落。

3.2 危巖體基本情況

該研究區(qū)共有主要危巖體5個(gè)，其中WY1，WY2，WY3危巖體位于危巖帶W1，WY4，WY5危巖體位于危巖帶W2，各危巖體基本特征描述如表1，表2所示。

表1 各危巖體基本特征統(tǒng)計(jì)表

通過采用半儀器法(地質(zhì)羅盤、卷尺、照片拍攝等)對危巖體的產(chǎn)狀、形態(tài)及不利結(jié)構(gòu)面的發(fā)育程度、閉合程度、風(fēng)化程度、填充物特征等進(jìn)行調(diào)查。五處危巖體的現(xiàn)狀統(tǒng)計(jì)見表2。

表2 危巖體現(xiàn)狀情況表

根據(jù)赤平極射投影分析結(jié)果可知，邊坡發(fā)育的節(jié)理的傾向，與邊坡的傾向小角度相交，對邊坡的穩(wěn)定性影響較大，危巖巖體類型為Ⅲ類～Ⅳ類，邊坡穩(wěn)定性主要受結(jié)構(gòu)面控制，危巖體目前處于基本穩(wěn)定～欠穩(wěn)定狀態(tài)。

4 現(xiàn)狀危巖體穩(wěn)定性計(jì)算與評價(jià)

4.1 現(xiàn)狀危巖穩(wěn)定性的定性分析

危巖帶區(qū)域穩(wěn)定性宏觀判斷：通過前述變形體的形成機(jī)制及破壞模式分析，結(jié)合本次勘察資料，目前危巖在天然工況下基本穩(wěn)定，地震、暴雨下處于欠穩(wěn)定～不穩(wěn)定狀態(tài)。

4.2 危巖穩(wěn)定性計(jì)算

4.2.1計(jì)算模型與工況

1)計(jì)算模型。

a.計(jì)算模型：研究區(qū)內(nèi)主要為滑移式危巖，破壞模式為滑移式的危巖體穩(wěn)定性計(jì)算示意圖見圖5。

b.計(jì)算公式：后緣無陡傾裂隙(滑面較緩)時(shí)按下式計(jì)算：

2)計(jì)算工況。

根據(jù)危巖的地質(zhì)環(huán)境背景及形成機(jī)制計(jì)算工況考慮自重狀態(tài)、自重+暴雨、自重+地震三種工況：

工況一：自重；

工況二：自重+暴雨；

工況三：自重+地震。

4.2.2典型危巖選取

根據(jù)現(xiàn)場變形情況及宏觀穩(wěn)定性，采用典型危巖體WY1，WY2，WY3，WY4，WY5作為計(jì)算單元進(jìn)行計(jì)算，以確定危巖的穩(wěn)定性。

4.2.3計(jì)算參數(shù)選取

結(jié)合地區(qū)經(jīng)驗(yàn)和室內(nèi)土工試驗(yàn)結(jié)果，巖土層在不同工況下的計(jì)算參數(shù)如表3所示。

表3 危巖體計(jì)算參數(shù)

4.2.4危巖穩(wěn)定性計(jì)算與結(jié)果評述

1)評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。

危巖穩(wěn)定性狀態(tài)劃分，根據(jù)T/CAGHP011—2018崩塌防治工程勘查規(guī)范(試行)將該邊坡防治工程級別劃分Ⅰ級，其穩(wěn)定性評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)見表4。

表4 危巖穩(wěn)定性狀態(tài)評判表

2)計(jì)算結(jié)果分析。

根據(jù)前述計(jì)算公式，利用工程類比獲得的參數(shù)值，對各危巖體進(jìn)行了不同工況下的穩(wěn)定性計(jì)算，計(jì)算結(jié)果見表5。

表5 危巖穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果

5 結(jié)語

本文主要針對山東青島市黃島區(qū)某土地整理范圍內(nèi)邊坡危巖帶，采用地質(zhì)調(diào)繪、現(xiàn)場勘察、赤平投影以及定量計(jì)算等方法評價(jià)危巖帶的穩(wěn)定性，結(jié)果得出危巖WY2，WY3以及WY5在工況二(自重+暴雨)和工況三(自重+地震)條件下表現(xiàn)為欠穩(wěn)定狀態(tài)，WY1和WY4在各種工況下均表現(xiàn)為穩(wěn)定狀態(tài)，WY1～WY5在工況一(自重)條件下均表現(xiàn)為穩(wěn)定狀態(tài)。該評價(jià)對邊坡危巖帶的治理工程提供了重要的理論依據(jù)，治理過程中應(yīng)特別注意監(jiān)測危巖帶在雨季汛期階段的位移，以免造成人員財(cái)產(chǎn)損失。