土巖混合型高陡邊坡滑坡勘查核心要素分析

韋 勇

韶關(guān)市國(guó)土空間生態(tài)修復(fù)中心（韶關(guān)市礦產(chǎn)資源與地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)中心） 廣東 韶關(guān) 512026

1 前言

廣東省北部山區(qū)地質(zhì)環(huán)境條件復(fù)雜，高陡邊坡較為普遍，其中土巖混合型高陡邊坡治理難度極大[1]，本文以廣東省連南瑤族自治縣某鎮(zhèn)村山體滑坡地質(zhì)災(zāi)害治理項(xiàng)目勘查為切入點(diǎn)，簡(jiǎn)要分析土巖混合型高陡邊坡勘查的核心要素，以便在類(lèi)似的治理工程勘查中參考應(yīng)用。

2 邊坡滑坡地質(zhì)災(zāi)害概況

滑坡于2005年8月形成，次年汛期強(qiáng)降雨期間變形加劇，頂部裂縫由約30m擴(kuò)大到230m，并有加速發(fā)展的趨勢(shì)，滑體厚度3~10m，松散巖土約2500m3堆積于坡下X396縣道，導(dǎo)致交通中斷，未造成人員傷亡。早期應(yīng)急調(diào)查報(bào)告測(cè)算潛在滑坡體為60~140萬(wàn)m3，潛在滑坡規(guī)模為大型[5]，直接威脅到下方道路過(guò)往車(chē)輛及行人、兩個(gè)自然村及一座水電站共53戶(hù)161人，潛在影響村民千人以上。

3 勘查工作思路

早期調(diào)查成果潛在滑坡體規(guī)模為大型，山高坡陡，受威脅人數(shù)多，迫切需要治理，需開(kāi)展全面水工環(huán)地質(zhì)調(diào)查，準(zhǔn)確反映邊坡的穩(wěn)定性情況，為治理工程所需相關(guān)數(shù)據(jù)。

勘查工作方法和目的：采用工程測(cè)量、地質(zhì)測(cè)繪、地質(zhì)災(zāi)害詳細(xì)調(diào)查、山地工程、槽探工程、鉆探工程、室內(nèi)土工試驗(yàn)等方法，為治理施工圖設(shè)計(jì)提供翔實(shí)依據(jù)[3]。

在常規(guī)的勘查工作方法中重點(diǎn)結(jié)合排除法、類(lèi)比法等方式開(kāi)展工作，綜合采用多種勘查手段，動(dòng)態(tài)優(yōu)化勘查手段，加強(qiáng)與設(shè)計(jì)單位聯(lián)系，帶著疑問(wèn)反復(fù)求證，取得了較好的效果。

4 主要地質(zhì)災(zāi)害勘查成果

早期的資料應(yīng)急調(diào)查報(bào)告資料顯示山體潛在大型滑坡可能，首先需要排查是否存在整體滑坡，再次對(duì)整個(gè)山體土層厚度進(jìn)行詳細(xì)查明，即進(jìn)行驗(yàn)證排除，從地質(zhì)構(gòu)造地層產(chǎn)狀邊坡坡向等進(jìn)行定性定量驗(yàn)證，通過(guò)類(lèi)比住建項(xiàng)目邊坡治理工程，結(jié)合地災(zāi)治理工程特點(diǎn)提出針對(duì)性強(qiáng)符合當(dāng)代經(jīng)濟(jì)、環(huán)保、安全理念的工程治理建議。

4.1 滑坡區(qū)地質(zhì)環(huán)境條件

4.1.1 地形地貌

總體屬中低山地貌，地形走向SW84°，北、西面高，南、東面低，標(biāo)高205.62～370.26m，高差165.36m，坡度30～56°，山體上種植杉樹(shù)，樹(shù)高約1.5m，坡面多為裸露狀，坡度30～45°，坡腳為修建道路開(kāi)挖山體形成的高陡邊坡，走向80°，長(zhǎng)度240m，坡高4～25m，坡度60～80°，未采取任何支護(hù)措施，坡腳X396縣道寬度約6.5m；某村位于已發(fā)滑坡山體南側(cè)，距離邊坡坡腳最近處為120m。

4.1.2 地質(zhì)構(gòu)造

以北北東向構(gòu)造為主，渦水?dāng)鄬樱何挥跍u水林場(chǎng)、木斗坑、大坪，走向35°，傾向NW，傾角75°，長(zhǎng)28km，寬9～24m，斷層發(fā)育于震旦系、寒武系變質(zhì)巖中，北段出露較差，沿?cái)鄬泳植恳?jiàn)有破碎現(xiàn)象，為逆斷層，勘查區(qū)位于斷層西部，距離僅約100m，受其影響最大[4]。

排查驗(yàn)證：野外調(diào)查勘查區(qū)東側(cè)8 0 m 疑似（也可能是較大裂隙）兩處斷層露頭，其中F 1，斷層產(chǎn)狀325°∠80°呈陡傾狀，斷層寬0.5～1.5m，長(zhǎng)度未知，斷面擦痕明顯，為強(qiáng)烈擠壓而成，可見(jiàn)硅化巖及石英小晶柱，巖體為粉砂巖板巖互層；F2，斷層產(chǎn)狀335°∠65°呈陡傾狀，斷層寬0.3～0.5m，長(zhǎng)度未知，斷面擦痕明顯，為強(qiáng)烈擠壓而成，可見(jiàn)硅化巖及石英小晶柱，巖體為粉砂巖板巖互層；另外NE40°山脊硅化巖裸露清晰可辨。現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查量得代表性巖層節(jié)理裂隙6組，代表性露頭2個(gè)，結(jié)合邊坡邊坡極射赤平投影，巖層傾向與邊坡傾向斜交為主，無(wú)順向坡。

坡體中部東側(cè)巖質(zhì)邊坡BP1、BP3、BP4的兩個(gè)結(jié)構(gòu)面投影弧（巖層J與裂隙F1）的交點(diǎn)位于挖方邊坡投影弧（cs）的對(duì)側(cè)，為逆向坡，整體上屬于穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。

坡體中部東側(cè)巖質(zhì)邊坡BP2的兩個(gè)結(jié)構(gòu)面投影弧（巖層J與裂隙F1）的交點(diǎn)位于挖方邊坡投影弧（cs）的同側(cè)，結(jié)構(gòu)面組合交線的傾角大于邊坡傾角，邊坡整體穩(wěn)定，較易產(chǎn)生局部崩塌，屬較不穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。

坡腳巖質(zhì)邊坡BP5、BP6、BP7、BP8的兩個(gè)結(jié)構(gòu)面投影弧（巖層J與裂隙F1）的交點(diǎn)位于挖方邊坡投影弧（cs）的對(duì)側(cè)，為逆向坡，兩個(gè)結(jié)構(gòu)面組合交線的傾角小于挖方邊坡傾角，屬較不穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。

結(jié)論：邊坡坡腳代表性巖質(zhì)挖方邊坡預(yù)測(cè)邊坡發(fā)生整體滑坡的可能性小、發(fā)育程度弱，即整個(gè)山體發(fā)生滑坡的可能性較小，但局部存在沿切割面交匯線方向滑動(dòng)可能性，即存在局部崩塌和小型滑移的可能。

4.1.3 工程地質(zhì)條件

經(jīng)采用勘察方法查明場(chǎng)地巖土體，自上而下為人工填土層、第四系坡殘積土層、寒武系牛角河組（∈n），具體描述如下：

（1）人工填土層（層序號(hào)1）（Q4ml）：鉆孔揭露率12.8%，主要位于路基，層位較穩(wěn)定，分布不連續(xù)，為雜填土，層厚0.5～0.9m，平均0.57m，層頂標(biāo)高227.45～228.65m，平均227.93m。

（2）含礫粉質(zhì)粘土（層序號(hào)2）（Qdl+el）：均有揭露，分布連續(xù)，層厚0.5～7.1m，平均1.87m，層頂標(biāo)高226.95～370.62m，平均299.62m。標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)實(shí)擊數(shù)8～15擊/15次、修正后平均值10.9擊，標(biāo)準(zhǔn)值10.0擊。

（3）基巖為寒武系牛角河組（∈n）：強(qiáng)風(fēng)化粉砂質(zhì)板巖（層序號(hào)3-1）：均有揭露，層厚0.2～15.7m，平均2.24m，層頂標(biāo)高223.41～366.42m，平均296.24m。中風(fēng)化粉砂質(zhì)板巖（層序號(hào)3-2）：揭露率29.8%，厚度3.1～34.6m，平均14.09m，層頂標(biāo)高217.95～359.52m，平均266.51m 。巖體基本質(zhì)量等級(jí)為V級(jí)，屬軟巖。中風(fēng)化粉砂巖（層序號(hào)3-3）：揭露率8.5%，揭度為3.3～9.8m，平均6.75m，層頂標(biāo)高212.41～217.02m，平均215.22m 。巖體基本質(zhì)量等級(jí)為IV級(jí)，屬較硬巖。

重點(diǎn)排查驗(yàn)證：坡面土層坡殘積土層厚度情況，明確潛在滑坡體總體積，為治理提供關(guān)鍵數(shù)據(jù)，繪制坡殘積粉質(zhì)粘土地層等厚線圖。

4.2 不穩(wěn)定斜坡滑坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)及發(fā)展趨勢(shì)分析

（1）計(jì)算模型與計(jì)算方法的確定

①計(jì)算模型的確定：根據(jù)不穩(wěn)定斜坡形態(tài)結(jié)構(gòu)特征、地層特征綜合進(jìn)行分析，該不穩(wěn)定斜坡的地質(zhì)災(zāi)害以滑坡破壞為主，總體的破壞模式是：淺層坡殘積粉質(zhì)粘土沿局部土巖接觸軟弱結(jié)構(gòu)面向下滑移為主的型式，不穩(wěn)定斜坡并未形成貫通性滑動(dòng)面，整體處于基本穩(wěn)定狀態(tài)，但在不利工況下（飽和）處于不穩(wěn)定狀態(tài)，以局部滑坡式表現(xiàn)。

②計(jì)算方法的確定：不穩(wěn)定斜坡的崩塌界面形態(tài)呈近似折線（直線）型，局部為圓弧形，本次采用基于折線滑動(dòng)法、圓弧滑動(dòng)法[5]等對(duì)該不穩(wěn)定斜坡的滑坡穩(wěn)定性進(jìn)行近似定量分析計(jì)算。

（2）穩(wěn)定系數(shù)計(jì)算成果見(jiàn)表1。

表1 不穩(wěn)定斜坡穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果

根據(jù)計(jì)算結(jié)果，不穩(wěn)定斜坡現(xiàn)階段在天然狀況下除了已發(fā)滑坡區(qū)域（Z0主剖面）處于不穩(wěn)定～基本穩(wěn)定外，其余整體處于穩(wěn)定狀態(tài)；暴雨不利工況（飽和狀態(tài)）下，已發(fā)滑坡區(qū)域（Z0主剖面）及附近區(qū)域（Z2、Z3、F2）多處于欠穩(wěn)定～不穩(wěn)定狀態(tài)，其余均處于基本穩(wěn)定狀態(tài)。

4.3 崩塌形成機(jī)制及破壞模式分析

危巖破壞后的運(yùn)動(dòng)方式：危巖體發(fā)生破壞崩落時(shí)，塊石的運(yùn)動(dòng)方式受下部斜坡的物質(zhì)組成、坡度、植被等的影響，運(yùn)動(dòng)軌跡和運(yùn)動(dòng)距離各不相同。據(jù) R.M.SPang(1978)的研究成果，崩落體只有在坡度小于一定的臨界值（約12°）時(shí)，才停滯于崖腳，而隨著坡度增大，其運(yùn)動(dòng)形式分別表現(xiàn)為滑動(dòng)、滾動(dòng)、跳躍及自由崩落等方式。

人工邊坡坡角一般為45°～75°，局部坡角近直立，危巖體主要分布于坡腳人工開(kāi)挖的高陡邊坡坡面，以及山體中部已脫離母體的浮石（塊石、碎石），坡上浮石原始山體下方的邊坡坡度約為50°。因此區(qū)內(nèi)危巖巖土體的運(yùn)動(dòng)主要為跳躍和自由落體的一個(gè)復(fù)合的運(yùn)動(dòng)模式[3]，最終停留于渦水河及坡腳一定范圍內(nèi)。

5 不穩(wěn)定斜坡防治方案建議

5.1 防治范圍建議

某村后山山體已發(fā)崩塌和滑坡區(qū)域及潛在滑坡隱患的范圍均為本次地質(zhì)災(zāi)害治理為防治范圍，預(yù)估已發(fā)滑坡上方約60m的范圍為潛在滑坡體影響區(qū)域[3]。

建議滑坡防治范圍及監(jiān)測(cè)范圍為某村山體北部第一斜坡帶，東部以第一個(gè)山凹往北與山脊分水嶺相交為界限，西側(cè)以已發(fā)滑坡外擴(kuò)10m為界，南部治理范圍保護(hù)坡腳的挖方高陡邊坡，其中建議工程措施治理范圍為已發(fā)滑坡周界外擴(kuò)約5～10m、坡腳挖方高陡邊坡基巖裸露節(jié)理裂隙發(fā)育區(qū)域等，總面積約為5289m2；邊坡中部東側(cè)基巖裸露區(qū)域及已發(fā)滑坡北部約60m范圍為重點(diǎn)監(jiān)測(cè)范圍，面積約為7669m2，監(jiān)測(cè)措施范圍面積為整個(gè)潛在滑坡體范圍約為22928m2。

5.2 工程治理方案比選

根據(jù)勘查結(jié)果，在分析各災(zāi)害體基本特征的基礎(chǔ)上，定性、定量評(píng)價(jià)結(jié)果，針對(duì)工程治理措施治理范圍提出如下兩種治理方案[2]建議：

治理方案比選見(jiàn)表2。

表2 工程治理方案比選

5.3 工程治理方案建議

經(jīng)技術(shù)可靠性對(duì)比，兩個(gè)方案的治理效果和防治技術(shù)都是可行的；經(jīng)施工可行性對(duì)比，方案一優(yōu)于方案二，為了災(zāi)害體治理工程安全經(jīng)濟(jì)有效，達(dá)到全面治理的目的，綜合推薦方案一為工程治理方案[3]。

6 結(jié)論與思考

6.1 結(jié)論

通過(guò)工程一系列綜合勘查手段，查明山體內(nèi)各災(zāi)害體的類(lèi)型、規(guī)模、形態(tài)、變形、地質(zhì)條件等特征，分析評(píng)價(jià)了災(zāi)害體的形成機(jī)制、影響因素及穩(wěn)定性，提出了“錨拉格構(gòu)+擋土墻+清除危巖+坡腳被動(dòng)防護(hù)網(wǎng)+藤本植物綠化+系統(tǒng)截排水”綜合防治方案；早期資料結(jié)論滑坡規(guī)模為大型，經(jīng)勘查后潛在滑坡規(guī)模為中型，提高了準(zhǔn)確性，提升戰(zhàn)勝災(zāi)害的信心，優(yōu)化后的治理方案對(duì)比早期初步治理方案節(jié)省大量資金。

6.2 思考

高陡邊坡滑坡地質(zhì)災(zāi)害治理工程項(xiàng)目的現(xiàn)場(chǎng)勘查、報(bào)告編制等工作過(guò)程中，通過(guò)分析總結(jié)出了勘查工作重點(diǎn)、勘查工作難點(diǎn)及解決方案、成果編制思路等核心要素。

6.2.1 勘查工作重點(diǎn)

邊坡治理勘查工作為有機(jī)整體，既要“知著”又要“見(jiàn)微”，即對(duì)邊坡滑坡的歷史應(yīng)有所了解，對(duì)區(qū)域水工環(huán)條件清晰，并準(zhǔn)確提供治理工程所需巖土參數(shù)。

（1）通過(guò)直接觀察、走訪群眾等印證所收集資料的準(zhǔn)確性，逐一進(jìn)行核對(duì)、分析和判斷；影響高陡邊坡穩(wěn)定性因素中，一是整體上地質(zhì)構(gòu)造影響最為嚴(yán)重，是否有斷層經(jīng)過(guò)是很關(guān)鍵的一點(diǎn)，二是邊坡巖土體結(jié)構(gòu)是否為順層亦為核心因素，三是巖土體厚度、遇水是否會(huì)崩塌等特性，四是水文條件是一般滑坡的主控因數(shù)，以上均是重點(diǎn)調(diào)查和印證的要點(diǎn)。

（2）向資深治理工程設(shè)計(jì)人員動(dòng)態(tài)反映勘查成果，提出治理方案設(shè)想，超前咨詢(xún)大致的治理方案；高陡邊坡中，土層厚度、土巖接觸面的位置是設(shè)計(jì)最為敏感的因數(shù)，提供土層厚度等高線可以給出直觀的反饋，對(duì)設(shè)計(jì)人員幫助較大，要敢于質(zhì)疑早期的資料，并提供詳實(shí)的依據(jù)，不夸大或縮小經(jīng)驗(yàn)值或理論數(shù)據(jù)，提出治理方案意見(jiàn)。

（3）針對(duì)地質(zhì)災(zāi)害危害程度、危險(xiǎn)程度及擬采用的治理設(shè)計(jì)方案，靈活采用勘查工作方法；對(duì)擬初步的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行評(píng)估，嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)意圖開(kāi)展勘查工作，但必須保證施工安全，沒(méi)有安全保障的情況下，應(yīng)靈活調(diào)整勘查工作方法，滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。

6.2.2 勘查工作難點(diǎn)及解決方案

由于擬治理山體坡度多大于40°，調(diào)查過(guò)程中徒手上坡面都非常困難，嘗試過(guò)開(kāi)路抬鉆機(jī)上坡面，鉤機(jī)開(kāi)路土方會(huì)滑坡坡底堵塞道路，認(rèn)為施工安全風(fēng)險(xiǎn)較大，排除了大范圍工程鉆機(jī)鉆探的方案。

為詳細(xì)查明整個(gè)山體地質(zhì)情況，各布置了4條主、4條輔剖面，共47個(gè)孔，對(duì)整個(gè)坡面完成全覆蓋，從鉆孔工程重要性結(jié)合設(shè)計(jì)需求，必須對(duì)潛在滑坡的體積進(jìn)行驗(yàn)證，查明土層厚度、土巖接觸面位置等：（1）采用坡頂、坡腳Y-100型鉆機(jī)（2）修路上坡頂，拆散抬機(jī)至坡頂，主控整個(gè)山體巖土層分布情況（3）在沒(méi)有施工條件的坡面采用槽探洞鍬，關(guān)鍵位置用QK-50C型輕型鉆機(jī)重點(diǎn)查明。靈活采用多種鉆探探查潛在滑坡土層厚度及分布情況，精準(zhǔn)控制，即控制了勘察成本又提高鉆探工作效率，取得了充分的野外資料，滿(mǎn)足勘查深度要求[4-5]。

6.2.3 成果編制思路

編制勘查資料成果，引用早期基礎(chǔ)成果資料要嚴(yán)謹(jǐn)，關(guān)鍵核心巖土參數(shù)不可只憑臆想和猜測(cè)，在沒(méi)有可靠的數(shù)據(jù)作為支撐時(shí)，大膽假設(shè)小心求證實(shí)事求是，定性分析中應(yīng)多斟酌，慎重下結(jié)論，定量的分析不容夸大或肆意忽略，不違反原則的情況下，應(yīng)盡量聽(tīng)取各方意見(jiàn)，治理方案建議應(yīng)做到安全合理、經(jīng)濟(jì)可行，充分發(fā)揮社會(huì)效益。