廣東省信宜市橫源小學滑坡地質災害特征與治理

周洪嬋

廣東省地質局第四地質大隊 廣東 湛江 524000

1 引言

廣東省信宜市新寶鎮橫源小學依山而建，在校師生約170人，教學樓及教師宿舍房屋面積約2000m2。建校時，對山腳進行了削坡形成了高約10m的陡坡。之后，此處曾多次發生小型崩塌，但沒有引起重視，2015年10月15日，橫源小學教學樓東側山坡發生滑坡，滑坡體積約1200m3，屬于小型滑坡。之后，每逢雨季時常發生小崩塌。每年到汛期，不得不投入大量人力物力進行監測防范工作，甚至學校停課，嚴重影響學校的正常教學工作和學生學習生活。

2 滑坡區地質環境條件

2.1 地形地貌

廣東省信宜市橫源小學周邊區域為丘陵地貌。其背后山體最大高程343m，坡腳高程258m，坡度約20°。地勢總體東高西低。原山體坡度較平緩，植被較茂盛，主要有灌木叢、桉樹、松樹等。部分山坡修整成階梯狀并種植果樹、木薯、花生等農作物。

距坡腳擋墻1.6~4.5m，由南至北分別分布橫源小學宿舍樓、橫源小學教學樓、村中祠堂等建筑面積共約2000m2等。

2.2 氣象水文條件

該處屬于北回歸線以南的低緯度地區，屬亞熱帶季風氣候，日照時間長，氣候特征表現為風害多，雷暴頻、雨量集中，旱季長，夏季長冬季短，溫和潮濕，偶有霜凍。年平均氣溫16.5～22.3℃，年平均氣溫35.3°，極端最高氣溫37.4℃，極端最低氣溫0.5℃；雨量充沛，多年平均降水量1477～1724mm，4～9月為雨季，占年降雨量的86%；10月至次年3月為旱季，降雨量占全年的14%。秋夏間雷暴雨較多，最大日降雨量為520mm（2010年9月21日），最大時暴雨量為93mm。暴雨集中期5～7月。年平均相對濕度78%；年平均蒸發量1176mm；全年多東北偏北風，年平均風速為2.1m/s。夏、秋季屬于臺風季節，每年6～9月常受臺風襲擊，三十年一遇最大風速為24.4m/s，臺風常夾暴雨。由于區內山坡較陡，山體坡殘積土較厚，降雨尤其是強暴雨是誘發山體滑坡、滑坡等地質災害的主要因素。山體沒有河流、水庫、水塘等地表水系。

2.3 區域地質構造

在區域上地質災害點位于新華夏系吳川—四會斷褶帶與貴子弧形構造交接地帶南緣，以新華夏系構造體系為主。經調查區內未見斷裂構造形跡。綜合區域地質資料判定區域斷裂活動不是本滑坡發生誘發因素。地質構造簡單。

2.4 地層巖性及其工程性質

2.4.1 地層巖性

經資料收集及鉆探資料，邊坡由坡積土、花崗巖殘積土及強風化花崗巖組成，按土層的結構、工程性質及埋藏分布條件等自上而下劃分為第四系坡積層粉質黏土（Qdl）、殘積層砂質黏性土（Qel）、加里東中期花崗巖（第一階段）強風化花崗巖（γ31）等共3個層組。

第四系坡積層（Qdl）

①層粉質黏土：黃色、灰黃色、紅褐色，可塑，以黏粉粒為主組成，含較多砂粒，頂部局部含有植物根系，遇水易軟化。該層主要分布于邊坡表層，厚度較小，揭露厚度0.5－5.3m。

主要物理力學指標平均如下：含水量W=25.7%，天然密度 =1.54g/cm3，液性指數IL=-0.23，孔隙比e=1.203，壓縮系數a1-2=1.12MPa-1，壓縮模量ES=1.99MPa，黏聚力Cq=20KPa，內摩擦角 =21.1°。

根據土工試驗、原位測試結果及有關規范，結合本地區經驗，建議土層承載力特征值fak=140KPa。

第四系殘積層（Qel）

②層砂質黏性土：黃色、黃白色、黃紅色，可塑，以黏粉粒為主組成，含大量砂粒，局部夾大量石英礫，遇水易軟化。該層為邊坡主要分布在邊坡中上部，厚度較大，揭露厚度2.7－12.2m。為花崗巖殘積土。

主要物理力學指標平均如下：含水量W=17.1%，天然密度 =1.47g/cm3，液性指數IL=-0.5，孔隙比e=1.146，壓縮系數a1-2=0.89MPa-1，壓縮模量ES=2.63MPa，黏聚力Cq=17KPa，內摩擦角 =27.3°。

根據土工試驗、原位測試結果及有關規范，結合本地區經驗，建議地基承載力特征值采用180KPa。

加里東中期花崗巖（第一階段）( γ31)

③層強風化花崗巖：灰黃色、灰色，原巖結構破壞嚴重，巖芯多呈半巖半土狀，含大量砂粒，風化不均勻，局部夾中風化碎石塊，巖體極破碎。該層主要分布于邊坡底部，厚度大。同時邊坡露頭揭露，邊坡北端該層多呈半巖半土狀，而邊坡南端約20m，多呈碎塊狀，節理裂隙極發育，巖石極其破碎。

主要物理力學指標平均如下：含水量W=22.6%，天然密度 =1.49g/cm3，液性指數IL=-0.3，孔隙比e=1.214，壓縮系數a1-2=1.16MPa-1，壓縮模量ES=1.94MPa，黏聚力Cq=11.1kPa，內摩擦角 =25.4°。

根據土工試驗、原位測試結果及有關規范，結合本地區經驗，建議地基承載力特征值采用400kPa。

2.4.2 地層工程性質

①層粉質黏土為坡積形成，含較多砂粒，厚度較小，主要分布于邊坡表層

②層砂質黏性土為花崗巖殘積土，含大量砂粒，主要分布于邊坡中上部。自然條件下，土層抗剪強度較高，工程性質較好；若遇水浸泡，土體易軟化崩解。

③層強風化花崗巖，主要分布于邊坡下部，工程性質較好，但節理裂隙極發育，風化不均勻，夾較多中風化石塊，軟硬相雜，邊坡較陡時易發生滑坡等。

降雨時，雨水滲入土體，土體自重應力增大，土體抗剪強度大幅度降低，又易被遇水沖刷，工程性質變差，邊坡穩定性降低，可能引發滑坡地質災害。總體上認為滑坡區工程地質條件差[1]。

2.5 水文地質條件

邊坡主要由殘坡積土及強風化花崗巖組成，上部殘坡積土均為弱透水地層，富水性弱。下部強風化花崗巖為弱－中等透水性。調查期間，坡面、坡腳均未見泉水、滲水情況。

地下水主要是松散巖類孔隙潛水和基巖裂隙半承壓水。地下水補給主要為大氣降雨。雨水部分以地表徑流形式自然排出勘查區，部分滲入地下形成包氣帶水。包氣帶水主要以下降泉形式排出，部分以蒸發形式排泄。地下水位變化主要與區內降雨密切相關，具有季節性和時段性變化，變化幅度較大。一般情況下，地下水埋深較大，對邊坡影響小。勘查區水文地質條件簡單。

2.6 人類工程活動

人類工作活動主要是削坡建房和開荒種植。削坡建房，改變了原地形地貌特征，形成高陡邊坡，坡腳卸荷，破壞了原山體平衡，而且坡面大部分裸露且無防護措施，在雨水沖刷及濕潤下，很容易發生滑坡；開荒種植，將坡面開挖成階梯狀，每級高約1.5m，平臺寬2～5m。導致坡面排水不暢，平臺積水滲入邊坡地層引發坡面巖土層變形滑動。可見人類工程活動對地質環境的影響較大。

3 滑坡變形特征

3.1 滑坡范圍確定

以滑坡后緣、側緣為邊界，剪切出口位于人工邊坡處。

3.2 滑坡特征

1、滑坡微地貌

滑坡區范圍總體按坡度劃分三級坡段，如圖1、圖2所示。第一級坡段（人工邊坡）高約8～10m邊坡（坡頂高程268～270.5m，坡底高程260～261m），坡度60～75°，是削坡建房形成，坡面沒有支護；第二級坡段位于一級坡段之上，是滑動面，坡高約20m，坡度約30°，仍有部分滑坡堆積物；第三級坡段是滑坡后緣壁，高約8m，坡度55°。

滑坡發生位置標高270.5～298.3m，橫向寬14.7～22.3m，軸向長約40.3m，滑坡滑動面呈弧形狀，滑面最大深度約3.5m，坡度24～28°。

2、滑坡基本特征

滑坡后緣高程約298m，后緣壁高約8m，坡度約55°，呈椅背狀。側緣呈直線狀，側緣壁高0～5m。前緣剪出口位于人工邊坡處，高程270.5m，滑面線近直線，坡度24～28°。滑移面總體呈弧形狀，滑面切割了①粉質黏性土層（坡積層）和②砂質黏性土（花崗巖殘積土），最大深度約3.5m。滑床巖性為砂質黏性土、硬塑狀，是花崗巖風化殘積土。

滑坡體自東向西運動，剪切移動為主，總體運動距離約9m。滑坡體積約1200m3，屬于小型滑坡。大部分滑坡物堆積于坡腳，少部分堆積于邊坡標高270.5～289m范圍。滑坡堆積物由砂質黏性土、粉質黏土組成。坡腳處的堆積物已被清理外運。堆積于人工邊坡之上的堆積物(標高270.5～289m范圍)沒有被清理，堆積物上已長滿草。

滑坡發生在花崗巖殘坡積層內，滑坡體厚度最大約3.5m，滑面總體上呈弧形，以剪切運動為主，因此，本滑坡類型屬于淺層殘坡積層滑坡。

3.3 滑坡物質組成

如圖2所示，第一級坡段由②層砂質黏性土及③層強風化花崗巖組成；第二級坡段主要由②層砂質黏性土組成，坡面堆積松散砂質黏性土，為滑坡堆積物；第三級坡主要由①層粉質黏土、②層砂質黏性土組成。

4 滑坡成因分析

4.1 地形地貌

發生滑坡的山體高差有85m，坡度約20°，匯水面積約0.2km2，可為滑坡提供較大勢能。

村民在高差265～300m處，開荒種植，形成了一個個陡坎臺階形耕地，且在耕地內側挖土溝。雨季期間，雨水集聚在土溝，便于滲入地層。

滑坡前緣，因削坡建校建房形成了高陡邊坡，坡度60-75°；在滑床位置，山體坡度約30°；滑坡后緣壁呈，坡度55°。如此形成了下陡中緩上陡的，上部呈環形的微地形地貌。這種地形地貌非常有利于滑坡的形成[3][4]。

4.2 地層巖性

該處地層主要以砂質黏性土與強風化花崗巖為主。強風化花崗巖呈半巖半土狀，其物理性質與砂質黏性土相似：黏性差，雨水易崩解軟化。如此，為滑坡提供了豐富的物質基礎。例如，滑坡后緣在雨季時常發生小崩塌，崩塌物堆積在滑床位置，與日俱增，極易發生二次滑坡或坡面泥石流。

4.3 降雨

大氣降雨是誘發崩塌、滑坡地質災害的主要自然因素[2]。尤其是久旱之后的連續大暴雨或臺風天氣，在較短時間內迅速增加致災體自重，降低致災體的粘聚力和抗剪能力，減少致災體與災源體之間的摩擦力，打破原有平衡，從而導致滑坡發生。

4.4 人類工程活動

人類工程活動主要體現在改變原有地形地貌，如削坡建房、開墾種植等，破壞了原山體平衡。

總而言之，特殊的地形地貌、地層巖性是發生滑坡的內因，降雨是誘因，人類工程活動是滑坡發生主要外因。各種因素綜合影響下，才導致了此處滑坡的發生。

5 工程治理

1、邊坡工程安全等級：邊坡按土質邊坡，治理范圍相對高差約39m，崩塌可能造成人員傷亡或財產損失嚴重，按《建筑邊坡工程技術規范》分級標準，邊坡工程安全等級為一級。

2、邊坡穩定安全系數：按《建筑邊坡工程技術規范》，永久邊坡一般情況穩定安全系數取1.30。

3、巖土參數詳見下表

表1 天然狀態下邊坡巖土層參數建議值表

4、治理方案

依據消除地質災害隱患，安全經濟，少占土地、美化環境的原則。綜合考慮工程地質、水文地質、氣象、土地利用、生態環境及施工條件等因素的作用，根據地形滑坡特征，分區治理：

第一級坡段，滑坡剪切出口位置，采用擋墻+格構+錨桿鞏固坡面；第二級坡段，滑坡主體位置，采用格構梁+錨索，防止滑坡再次滑動；第二級坡段，滑坡后緣壁位置，采用格構梁+錨索加固，防止后緣崩塌。同時，需完善排水系統，截水溝、排水溝需排水暢通無阻。此外，此次為小學附近，恢復綠化應采用草灌花卉結合，達到美化環境的要求。

6 結論與建議

1、滑坡屬于淺層殘坡積層滑坡，具有較明顯的滑坡特征：前緣位于山腳人工邊坡處；滑床呈直線，坡度24～28°；后緣陡峭；側緣明顯。

2、滑坡影響因素：地形地貌、地層巖性是內因，降雨與人類工程活動是外因。其中，降雨也是誘因。

3、治理方案根據地形地貌、滑坡特征分區治理：前緣采用擋墻+格構+錨桿加固，滑坡主體位置采用格構+錨索，滑坡后緣采用格構+錨索。