廣東新興某小學地質災害隱患點成因探析

廣東省有色礦山地質災害防治中心 鄭欽灶

一、項目概況

（一）任務來源

2018年6月7——8日，受臺風“艾云妮”產生的強降雨影響，云浮市新興縣河頭鎮中心小學后山發生1處微型崩塌、1處小型滑坡地質災害，威脅著學校師生生命財產安全，為消除該地質災害隱患點，根據相關文件要求，新興縣自然資源局委托我單位——廣東省白色礦山地質災害防治中心編制該地質災害隱患點勘查報告，申請專項資金用于工程治理。

（二）勘查目的

查明已發崩塌、滑坡地質災害區的地質環境條件，包括地質災害的特征、類型、破壞模式、致災因素、發展趨勢、危險性及危害程度。

（三）勘查任務

（1）在1:500精度地形圖測量的基礎上，通過收集資料和現場調查，查明已發地質災害所在區域的自然地理環境、氣象水文條件及地質環境條件等，確定勘查區地質條件復雜程度分類、勘查階段及勘查范圍；（2）查明勘查區地質構造特征、地層組成、巖性特征及物理力學性質特征等，提供地質災害穩定性評價及防治工程設計所需的巖土參數；（3）查明勘查區含水層分布特征、地下水類型、透水性及其補給徑排條件，評價地下水對建筑材料的腐蝕性；（4）查明崩塌、滑坡地質災害的分布范圍、類型、成因、發展趨勢、已造成的人員傷亡及經濟損失情況、潛在威脅人員數量和建筑物數量及經濟損失等，確定地質災害災情險情等級、邊坡防治工程等級、工程安全等級；（5）在分析崩塌、滑坡形成的條件、產生機理的基礎上，進行穩定性分析和定性、定量分析；（6）對崩塌、滑坡地質災害提出經濟有效的治理措施建議。

（四）勘查范圍

按照勘查范圍確定原則：崩塌、滑坡地質災害可能影響的區域、滿足地質災害治理工作設計要求、滿足委托方的相關要求，確定重點勘查范圍為中心小學后山。

（五）勘查工作方法

1.地形測量

采用CGCS2000坐標系，1985年國家高程基準，采用中海達Q6 GPS定位儀等設備對崩塌、滑坡地質災害影響區的現狀地形按1:500比例尺進行測量，主要測繪崩塌、滑坡地質災害區的現狀地形地貌、地表地物情況，圈定崩塌、滑坡地質災害的分布范圍。

2.地質災害綜合調查

調查范圍包括崩塌、滑坡地質災害區及相鄰影響地段，主要調查氣象水文、地形地貌、地層巖性地質災害發育情況及地表建筑物情況等。采用資料收集、調查訪問和現場地質測量等方法進行地質災害綜合調查，以走訪的方式調查勘查區現狀地質災害發生情況；采用點、線結合的形式將各地質現象，特別針對重點地質環境問題，通過點、線觀察、測量、記錄等手段，將地層界線、地質災害等要素填繪于表、文、圖中。

3.地質災害勘探與測試

地質災害勘探主要通過布設必要的勘探孔進行揭露和控制，詳細查明勘查區坡體地層結構及巖性特征等工程地質條件，結合室內試驗結果，分析各巖土層的物理力學性質指標及地下水對建筑材料的腐蝕性。

4.綜合研究報告編寫及制圖

通過地質災害綜合調查、地質災害勘探與測試等，確定了崩塌、滑坡危險范圍、規模等特征，查明了勘查區的水文地質和工程地質等條件，揭示了崩塌、滑坡地質災害的成因機制，預測了其發展趨勢，并在上述工作的基礎上，提出邊坡防治工程的建議方案，最終形成勘查成果。

二、地質環境條件

（一）地理位置

新興縣為云浮市一個下轄縣，屬粵西地區，接近珠江三角洲，在北緯22°23′——22°25′、東經111°58′——112°31′之間。勘查區位于新興縣南部的河頭鎮河頭社區河頭街旁，地理坐標為E 112°02'55.32"，N 22°34'51.94"，距離縣城約22km，沿縣道X484約800m連至省道S113直達新興縣城，南側緊挨著鐵路（廣茂線），交通較便利。

（二）氣象水文

1.氣象

新興縣地處北回歸線以南，屬亞熱帶季風型氣候，氣候溫和，光照充足，雨量充沛，有霜期短。2006——2015年年平均降雨量1612.77mm，年最大降雨量2033.1（2013年）mm；日最大降雨量（2010年9月21日）206.4mm，時最大降雨量（2011年7月15日18時）95.9mm。新興縣降雨主要特征為：時間上降雨量四季分配不均勻，4——9月降雨較多，為地質災害多發期；10月至次年2月降雨較少，為地質災害低發期。空間上降雨量分布也不均勻，由東至西、由北至南部逐漸增加。通過新興縣氣象資料，在臺風“艾云尼”期間，即2018年6月4日20時至8日08時，河頭鎮區域累計降雨量達到381.20mm。

2.水文

新興縣河水流量主要受大氣降雨補給。4——9月為雨季，尤其是8——9月臺風強降雨增多。雨季河流上游暴漲，下游地勢平緩，河道彎曲，極易造成洪災和內澇。因此，上游以面蝕水土流失、崩塌、滑坡等災害為主。下游崩崗水土流失、崩塌、滑坡等災害易發生。旱季，河水流量驟減，兩岸農田易出現局部崩塌。勘查區南側150m有一條新興江，周邊有水塘，對勘查區誘發地質災害影響小。

3.地形地貌

勘查區為中低山丘陵地貌，海拔 62.78——110.98m，高差48.20m，自然坡度15°——35°，坡面植被發育，喬木、灌木叢生長良好，坡底為操場及教職工宿舍，人工邊坡高2——30m，坡度20°——60°，坡體為強風化砂巖風化后的坡殘積粘性土以及全風化——強風化砂巖，人工邊坡與自然邊坡接觸部位易發生崩塌、滑坡等地質災害。

4.地層與巖性

新興縣地層出露主要為震旦系、寒武系、泥盆系及第四系。勘查區地層為第四系坡殘積土和泥盆系石英砂巖、泥質頁巖。結合區域地質圖和野外勘查結果，勘查區出露的巖性為泥盆系春灣組砂巖。

5.地質構造與區域地殼穩定性

（1）地質構造。距離勘查區較近的斷層主要有灣邊圩斷層、木栱斷層，勘查區位于灣邊圩斷層西側尾端、木栱斷層北側1km處。勘查區內未見其它大的近期區域性活動斷裂構造出現，鉆孔內亦未見斷層泥、斷層角礫等斷層構造跡象。（2）區域地殼穩定性。據區域地質資料和本次地質勘查結果，野外勘查未發現斷層、褶皺構造跡象，地殼上升、下降幅度小，新構造運動影響小，勘查區地殼基本穩定。

6.水文地質條件

（1）地下水類型

根據勘查資料及現場調查分析，勘查區地下水類型主要為松散巖類孔隙水和層狀巖類裂隙水。松散巖類孔隙水：主要分布于山坡坡體和坡腳低洼處，含水層主要為坡殘積層，邊坡西北段坡腳發現涌水情況。該層地下水主要由大氣降水補給，一部分補給下部基巖裂隙水，其余以地下徑流方式排泄。層狀巖類裂隙水：主要分布于山坡坡體處，水位埋深較深。含水層主要為強風化砂巖層。根據區域水文地質資料、地質鉆探和綜合地質成果綜合分析，本區巖體節理裂隙較發育，基巖裂隙水地下水主要賦存于基巖層的風化裂隙中，富水性由中高——貧乏。

（2）地下水補徑排條件。勘查區內地下水的補給主要為大氣降雨。其中松散巖類孔隙水主要受大氣降雨補給，局部低洼處也會受到基巖裂隙水的側向徑流補給。基巖裂隙水主要受松散巖類孔隙水的下滲補給，局部出露于地表處也會受到大氣降雨直接補給。勘查區內地下水的徑流主要受地形地貌控制，主要徑流方向為由東至西，徑流方向與邊坡傾向基本一致不利于邊坡穩定，而降雨后地下水水位的浮動變化對邊坡穩定性影響尤其不利。勘查區內地下水的排泄總體上由東至西、由東側山坡向西側溝谷低洼處排泄，部分以蒸發形式排出。其中松散巖類孔隙水除由東至西向區外排泄以外，還會下滲補給基巖裂隙水。

（3）地層的透水性分類。勘查區邊坡巖土層主要為坡殘積層、強風化層，根據工程經驗，本場地的第1-1層粉質粘土、第2-1層全風化砂巖屬于弱透水層，第2-2層強風化砂巖屬中等透水層。

7.工程地質條件

勘查邊坡基巖主要為砂巖，表層主要為粉質粘土。根據鉆探孔揭露，勘查區內巖土層按地質年代和成因類型自上而下可劃分為坡殘積層（Q4dl+el）和全、強、中風化砂巖（D2-3c）。

（1）坡殘積層（Q4dl+el）。1-1粉質粘土：呈土黃色，稍濕，可塑，夾雜有碎石及少量植物根系，土質較均勻。鉆孔揭露厚度為1.00——6.00m，平均厚度為3.82m。

（2）基巖及風化巖。勘查區的下伏基巖為泥盆系春灣組砂巖（D2-3c），本次勘探揭露到全、強、中風化巖，分述如下：

2-1全風化砂巖：呈土黃色、淡灰色，稍濕，松散，主要為碎石土，遇水易軟化。鉆孔揭露厚度為1.00——7.00m，平均厚度為4.88m。

2-2強風化砂巖：呈土黃色、淡灰色，呈碎塊狀，節理裂隙發育，遇水易軟化崩解。鉆孔揭露厚度為11.00——24.00m，平均厚度為16.51m。

2-3中風化砂巖：呈淺灰色、深灰色，呈碎塊狀、短柱狀，節理裂隙發育。鉆孔揭露厚度為0.20——10.60m，平均厚度為3.31m，未揭穿。

三、地質災害特征、成因及穩定性分析

（一）地質災害類型與特征

河頭鎮中心小學崩塌、滑坡所在的山坡屬于中低山丘陵地貌，山腳海拔約62.78m，山頂海拔為110.98m，高差約48.20m，自然坡度15°——35°，由于當初建校時開挖坡腳，導致從教職工宿舍至操場約200m的距離形成了多處挖方陡坡，這些陡坡一般都未進行有效的工程防護，僅在坡頂修筑了簡易截水溝，坡腳砌筑了簡易擋土墻，邊坡現狀仍不穩定，在極端降雨情況下易發生崩塌和滑坡地質災害。

崩塌地質災害位于中心小學東側山坡西北段，緊鄰操場，坡體主要為殘坡積土、全風化——中風化砂巖，原巖以強風化為主，破碎程度較高，表層呈土黃色、略帶紅色，砂質結構，可見細鱗片狀絹云母，手捏不易碎，風化后多呈碎石土狀，為類土質崩塌。坡面植被發育，底部以松樹為主，上部以灌木為主，該段邊坡最大高度約30m，坡度35°——60°，坡向253°。坡腳修筑了排水溝和圍欄，未設置擋墻，坡面未分臺階，未設置坡面防護工程。邊坡頂部——中部多為凹面，最頂部可見一凹坑，規模約為10×5×3m，體積約150m3，推測為前期崩塌體脫離母體時產生的凹坑。該邊坡為修建學校時開挖，當時并未修筑邊坡防護工程，直接威脅對象為坡腳操場活動的學校師生。

滑坡地質災害位于中心小學東側山坡東南段，坡腳為教職工宿舍，山坡以砂巖風化后的坡殘積粉質粘土為主，呈土黃色，山坡坡度為20°——35°。2012年，該段邊坡發生滑坡地質災害，滑坡寬約20m，長約15m，平均厚度約1.5m，體積約450m3，呈凹扇狀。災害發生后，坡底緊急修筑了漿砌塊石擋土墻，擋土墻無裂縫，墻腳無積水現象，外側有排水溝。

崩塌、滑坡體前緣為人工陡坡，坡面主要為坡殘積土層和砂巖全、強風化層，遇水易軟化，在強降雨的作用下有利于巖土體沿軟弱結構面整體滑移而下。雨水天氣，對坡面造成沖刷、侵蝕等破壞，如在強降雨情況，有潛在崩塌、滑坡危害性。

（二）地質災害成因分析

崩塌、滑坡的成因包括內在因素與外部因素。內在因素主要為勘查區地質環境條件、邊坡本身特點；外在因素主要為人類工程活動、大氣降水。

（三）穩定性分析和評價

（1）定性分析。中心小學后山山坡的坡腳標高為62.78m，坡頂標高為110.98m，高差約48.20m，坡長約200m，坡度35°——60°，坡體主要為坡殘積土、強風化砂巖，巖土性質和工程性能存在較大差異。在汛期雨季或長時間的強降雨條件下，地表水大量下滲到坡體內，導致邊坡平衡狀態被破壞，容易發生崩塌、滑坡地質災害。

（2）定量分析。根據野外調查成果，經過分析確定邊坡潛在滑動面，進行崩塌的穩定性評價計算及剩余下滑力推力計算。定量分析使用北京理正巖土土質邊坡穩定性分析軟件中的簡單土層平面穩定模塊進行模擬計算，并進行邊坡穩定性分析。

根據《滑坡防治工程勘查規范》（GB/T 32864-2016）中6.3滑坡防治工程等級劃分，該邊坡防治工程分級為一級，具體按以下兩種工況計算：

工況Ⅱ：自重+地下水

工況Ⅲ：自重+暴雨+地下水

該邊坡位于抗震設防Ⅵ區，計算時無需考慮地震的影響，因此計算時不考慮地震荷載。

3.評價

通過對該邊坡的定性分析和定量分析，在自重+地下水工況下，該邊坡西北段處于不穩定狀態，東南段處于穩定狀態；遭受強降雨等不利因素時，在自重+地下水+暴雨工況下，該邊坡西北段處于不穩定狀態，東南段處于不穩定——穩定狀態。反映了坡殘積土層和砂巖全、強風化層遇水易軟化崩解，抗剪強度大幅度降低的特性，因此中心小學后山邊坡再次發生崩塌、滑坡的可能性大，需盡快采取防治措施。

四、地質災害防治建議

根據對崩塌、滑坡地質災害區的勘查，結合其成因、穩定性分析和評價，提出以下地質災害治理措施建議：

（一）削坡+擋土墻+掛網噴砼+截排水溝+監測

削減邊坡，坡面采用掛網噴砼、坡腳采用修筑擋土墻進行支護，在邊坡上方修建截水溝，加快坡頂雨水排泄，坡腳處修建排水溝，以排泄坡腳積水，減少降水對邊坡工程的不利影響。

（二）削坡+擋土墻+格構錨桿+截排水溝+監測

削減邊坡，坡面采用格構錨桿、坡腳采用修筑擋土墻進行支護，在邊坡上方修建截水溝，加快坡頂雨水排泄，坡腳處修建排水溝，以排泄坡腳積水，減少降水對邊坡工程的不利影響。

根據《廣東省地質災害治理工程生態修復指引（試行）》（2020年6月）第一條基本規定，結合相關費用、現場施工條件、當地政府及校方的意見，擬采用方案一：削坡+擋土墻+格構錨桿+截排水溝+監測，上述方案應通過專門的施工圖設計后再實施。

五、結論及建議

（一）結論

（1）勘查區內崩塌、滑坡地質災害發生的內因是邊坡的巖土層在水的作用下，抗剪強度降低，在自重作用下引發邊坡土體失穩發生崩塌；外因是由于人類活動，形成高臨空面，雨水沖刷及滲入引起巖土體物理力學性質不利變化。（2）據定性和定量分析，邊坡西北段處于不穩定狀態，東南段處于穩定狀態，在極端強降雨的影響下，很可能再次發生崩塌、滑坡地質災害，應及時對其進行工程治理。（3）勘查區內未見明顯地質構造發育，區域構造的穩定性良好。

（二）建議

（1）勘查區內地質災害發生的可能性大，建議盡快對其進行治理，具體工程措施應根據設計中的相應方案實施。（2）根據場地條件、資金情況，充分對比分析，采用以下方案：削坡+擋土墻+格構錨桿+截排水溝+監測。（3）地表水對邊坡穩定性影響較大，建議在坡體頂部設置截水溝，在坡腳部位設置排水溝，防止地表水滲入坡體。其中頂部截水溝流向由中間往兩邊布設，所攔截的地表水流向坡腳學校的排水系統中。（4）地質災害防治工程施工應嚴格按照設計要求和相關規定執行，在工程施工和使用期間，加強對邊坡的監測。