華南地區低矮丘陵滑坡致災機理分析及對策研究＊

王偉軍，黃翔

（1.珠海市勘察設計研究院有限公司，廣東珠海 200070；2.桂林理工大學，廣西桂林 541004）

0 引言

我國華南地區分布有大量的土質丘陵，這些丘陵具有高度低矮、土質松軟的特性，由于地處濕熱的地質環境，丘陵原巖的風化程度較高，其覆蓋層的厚度最深可達20 m，基巖埋深一般都較大。由于華南地區的丘陵具有土質松軟、埋深大、山體相對高差小、坡度相對較緩等特征，十分適合作為工、農業用地及建筑用地，加之南方人口眾多，因此該地區的丘陵山體及山麓已被很大程度地開發利用，分布了大量的經濟作物或工業建筑及構筑物［1-2］。然而，華南地區的降雨量充沛，長期受坡面流水的侵蝕作用，使山體常年處于雨水的淋濾、切割及滲透作用中，導致丘陵山體的土體抗剪強度大幅衰減，土體重度趨于飽和，自重應力大幅上升，極大地提高了山體失穩滑坡的風險性。在漫長的地質歷史中，該地區的丘陵逐漸趨于較為穩定的狀態，通常不會發生較為嚴重的山體滑坡或溜方等地質災害，但隨著我國工業化及農業化的推進，華南地區的丘陵開發力度大幅提高，人為因素的改造必然導致原有的山體力學平衡被打破。因此，該類低矮丘陵的邊坡災害發生頻率逐年增加［3-4］。

針對該類工程災害，工程領域的專家及建設者開展了大量的研究與實踐。在近幾年的研究成果中，鐵永波等［5］研究南方山地典型丘陵的孕災機制，建立丘陵地區從縣域到鎮的典型災害點的風險評估機制；何晶瑩［6］基于室內試驗等巖體物理力學參數，采用傳統的圓弧滑動法對南方丘陵邊坡體進行穩定性分析研究；劉繼德［7］針對丘陵滑坡進行截排水溝及抗滑樁設計，建立以截排水溝的流量及抗滑樁應力值為依據的丘陵邊坡穩定性分析模式；王偉等［8］從定性的角度，結合地形、地質，以及多種勘察手段和監測輔助，對丘陵坡體進行綜合分析，確定滑坡周界等；李俊杰等［9］建立降水的閾值與丘陵滑坡災害的統計關系，利用降水數據預測丘陵邊坡的發生。這些對低矮丘陵山體穩定性的研究主要涵蓋了定性與定量分析、降雨與丘陵滑坡災害的統計關系分析以及降雨對丘陵山體穩定性的削弱研究，而對人類活動的后期改造對坡體造成的穩定性擾動的影響研究較少見。本文基于華南地區某山體土質丘陵的邊坡失穩治理工程，深入開展地質勘察，對坡體進行實時監控，追蹤坡體變形的發展并分析其成災機制，據此提出治理措施。

1 工程概況

1.1 丘陵滑坡概況

工程項目位于華南的山地丘陵地區，是一個高級休閑山莊內的景觀邊坡，山莊由3棟養生館大樓及山頂休閑平臺等組成，其中的養生館大樓位于山頂休閑平臺的山麓。自2015年項目竣工以來，山頂休閑平臺所在的山體（以下簡稱山體）一直保持相對穩定，沒有發生明顯的邊坡體滑動及開裂現象。2022年1月初，養生館一側的山體邊坡出現明顯的開裂等邊坡滑動跡象，坡頂處出現長21 m、寬30～55 mm 的張拉裂縫，丘陵坡體出現明顯的滑動位移（如圖1所示）。由于山體滑動后，其土方量及沖擊載荷必然對3棟養生館建筑大樓的安全構成嚴重威脅。為了防止滑坡進一步破壞，施工部門針對該工程病害及時開展工程勘探，采取對臨時坡頂削坡減載、坡體覆蓋隔離雨水的防水膜以及坡腳處反壓等臨時性搶救措施，使坡體的移動得到一定程度的控制，為后續的長效治理做好安全保障工作。

1.2 工程地質概況

工程場址位于我國華南地區，屬于低矮的土質丘陵地貌，海拔高度為62 m，丘陵坡度較緩，傾角為10°～21°。工程勘察揭示場區內的主要地層包含雜填土、紅黏土、粉砂巖、細砂巖夾頁巖及花崗巖，局部夾少量的鈣質粉砂巖及含錳灰巖，其中山體丘陵的地層巖性主要是黏土的覆蓋層，基巖為花崗巖。依托工程勘察的結果并根據本次研究的需要，將場區的山體地層劃分為雜填土、粉質黏土及花崗巖，各層的巖性分布見表1。

表1 丘陵山體地層巖性表

1.3 場地地質構造概況

邊坡所在的大區域內存在5 條較大的斷層（F1～F5），斷層的基本走向都是NNE（東北偏北方向），活動性較差，該區域近60年內沒有發生具有危害性的地殼活動記錄，區域整體穩定性良好，該類一級結構面對場區的穩定性影響較小。場區內沒有明顯的破壞性斷層通過，地層較完整，地質構造較穩定。工程場區內的地震峰值加速度取值為0.05 g，依據抗震相關規定及工程的具體情況，其反應譜周期取值為0.35 s，依據地震烈度的區劃標準，定性為VI度。由此可見，地震作用對場區內的邊坡工程影響甚微，因此本研究不予考量。

2 丘陵滑坡穩定性分析

2.1 丘陵邊坡工程勘察分析

依據邊坡的破壞特征，本次工程主要對滑坡體進行勘察，內容包括鉆芯取樣確定巖性特征、確定滑坡周界范圍及確定滑體滑動面等。勘察孔設置9 個，從上往下設置3 排，第一排ZK01～ZK03，其連線形成1-1’剖面；第二排ZK04～ZK06，其連線形成2-2’剖面；第三排ZK07～ZK09，其連線形成3-3’剖面。本次研究主要對具有代表性的第一排ZK01～ZK03 的1-1’剖面（如圖2所示）進行分析。此外，每個鉆孔對典型土質取樣進行基本的物理力學室內試驗。

圖2 邊坡工程勘察1-1’剖面圖

勘察結果顯示，該邊坡體的地層依次為雜填土、粉質黏土、淤泥質土、粉質黏土、風化殼及較完整的花崗巖。其中，粉質黏土層中有一層厚度為74～109 cm 的淤泥質土體，該土層淤泥質土的干抗剪強度不低，但飽和抗剪強度值出現較大幅度的降低，其根本原因是最近一個月的雨季有大量的雨水沿著坡體微裂縫不斷滲入土層，雖然粉質黏土具有一定的隔水性能，可以在一定時期內保持穩定，但是在長期的滲透壓力作用下，雨水不斷滲入，加速軟化了淤泥質土體。山體取樣測試的抗剪強度結果（見表2）顯示，淤泥質土體在浸水軟化后，強度僅為8 kPa，與其上、下層的粉質黏土抗剪強度相比，存在較大的強度差。同時，勘察顯示淤泥質土層處出現了含水量大幅增加的情況，這與滑坡剪切帶的特征相符。由此，綜合其他因素，可以初步推斷滑坡的1-1’剖面的滑動面主要是沿著淤泥質土層的分布范圍而發生的剪切性滑動破壞。

表2 丘陵山體取樣抗剪強度

2.2 丘陵邊坡位移監測結果及分析

在完成工程邊坡滑動周界勘察工作后，在滑坡體ZK01～ZK09 鉆孔上側20 cm 處布置9 個位移監測點，編號為JC01～JC09（如圖3所示）。位移監測點主要是對滑坡體的位移進行實時監測，獲取監測點的水平及豎向位移。整理匯總測試結果后進行邊坡變形趨勢分析。

圖3 邊坡勘察鉆孔及變形監測點分布圖

滑坡各測點的豎向位移與時間的變形關系如圖4所示。圖4 匯總了邊坡治理前（2022年1月5日至2022年1月31日）各測點位移的變化趨勢。由圖4 可以看出，邊坡上豎向位移最大的位置發生在邊坡的中部及下部，其最大累計位移達到23.4 mm，發生在JC08 監測點。滑坡體兩側由于受到周界土體的牽拉作用，位移相對較小；滑坡體中部由于缺少邊界條件的約束作用，位移相對較大。此外，由于下部的坡體受到上部土體的推動作用，其累計的位移最大。值得關注的是，所有監測點累計位移增加的速度整體上呈現不斷增大的趨勢，變形的位移難以收斂，對邊坡的穩定性產生了嚴重的威脅。據此，基于上述勘察中對邊坡滑動面位置的初步確定，推斷該邊坡的失穩主要是由于雨水或地下水下滲，進入強度較低且受擾動敏感的淤泥質土層中，導致淤泥質土體飽水，使土體抗剪強度大幅衰減。此外，上覆土層同樣受到雨水及地下水的浸泡作用，使土體飽水，自重應力增加，雙重不利的因素削減了邊坡的穩定性，從而觸發邊坡的失穩滑動。

3 丘陵滑坡治理對策及效果

依據上述分析結果，該丘陵滑坡的觸發主要是由于雨水或地下水下滲，導致淤泥質土體的抗剪強度衰減，上覆土體的自重應力增加，最不利因素達到極限而觸發坡體的破壞性滑動。因此，只要恢復或提高該軟弱土層的抗剪強度，同時做好地下水體的排導工作，就可以解除該邊坡的滑動隱患。根據該滑坡的實際情況，采取如下優化的應對措施。

（1）監測結果顯示的滑坡移動雖然位移量不大，但是仍處于變形不收斂的狀況，因此必須采取有效的變形收斂措施。在前期應急措施的基礎上，在坡腳剪出口的位置采用沙袋反壓，并且做好配套的坡體位移監測，實時監控坡體的位移情況并做好應對措施；同時，在反壓沙袋的前部要做好排水措施，嚴防坡體的地下水在剪出口匯聚累積。

（2）為使坡體變形在短時間內收斂停止，應進行一定程度的坡頂削坡卸載，減少坡體的自重。同時，在坡頂、坡面修建截水、排水溝，保證雨水不再滲入坡體。對于當前存在的張拉裂縫，進行注漿填縫處理，封堵雨水及外部水體進入坡體。

（3）根據勘察確定的淤泥質土層的深度，對淤泥質土層進行注漿硬化處理，添加早強劑，使注漿能在短期內形成早期強度，提高淤泥質土層的抗剪強度。做好注漿土層強度抽檢工作，保證淤泥質土層得到有效硬化。

（4）治理期間繼續監測坡體，隨時對監測到的不利工況進行施工調整，保證滑坡的穩定及注漿的有效性。

4 結論

（1）華南地區低矮丘陵的邊坡坡度雖然較緩，但是其滑坡形成后的災害損失較大，因此低矮丘陵形成滑坡的風險值得工程人員關注。

（2）華南地區的丘陵滑坡通常是由于豐富的降雨量使雨水不斷下滲導致土體或其下部軟弱夾層的抗剪強度極速衰減，以及降水下滲增加土體的自重，從而觸發邊坡災變。因此，具有不穩定夾層的丘陵坡體尤其值得重視與關注。

（3）針對相對高度較低、滑坡方量不大的邊坡，恢復坡體的抗剪強度是較經濟且有效的措施，采用注漿、削坡減載等措施能有效地治理。此外，對邊坡的全程監測是保證邊坡穩定和評價邊坡穩定性及治理效果的重要手段。