廣州花崗巖殘積土邊坡穩定性研究

摘 要：【目的】花崗巖殘積土邊坡易在降雨條件下發生失穩，造成滑坡隱患。因此，需要對花崗巖殘積土邊坡穩定性進行研究。【方法】結合廣州某個幼兒園邊坡周邊環境和地質條件，通過分析邊坡現狀穩定性，選取2個典型剖面和4種工況利用理正軟件進行校核。【結果】計算結果表明：邊坡現狀穩定性不能滿足規范要求，邊坡可能會危及坡腳下方幼兒園（暫未使用）建（構）筑物安全。【結論】幼兒園使用前，必須對已滑區域進行治理，同時對未滑區域進行相應的加固處理，在施工和后期運營過程中及時進行監測，以確保幼兒園的運營安全。

關鍵詞：花崗巖殘積土；邊坡；穩定性

中圖分類號：TU413" " "文獻標志碼：A" " 文章編號：1003-5168（2024）20-0114-04

DOI：10.19968/j.cnki.hnkj.1003-5168.2024.20.022

Stability of Guangzhou Granite Residual Soil Slope

Abstract： [Purposes] Granite residual soil slope is prone to instability under rainfall conditions， resulting in landslide hazards. Therefore， it is necessary to study the stability of granite residual soil slope. [Methods] Combining the surrounding environment and geological conditions of a kindergarten slope in Guangzhou， by analyzing the current stability of the slope， two typical profiles and four working conditions were selected for verification using Lizheng software. [Findings] The calculation results indicate that the current stability of the slope cannot meet the regulatory requirements， and the slope may endanger the safety of the kindergarten buildings below the foot of the slope. [Conclusions] Before using the kindergarten， it is necessary to manage the areas that have already slipped， and at the same time， reinforce the areas that have not slipped. Timely monitoring should be carried out during construction and later operation to ensure the safety of the kindergarten's operation.

Keywords： granite residual soil; slope; stability

0 引言

花崗巖殘積土是廣州地區常見的一種特殊土體［1］，以燕山期為主，在華南快速和大廣高速分布廣泛［2］。該地區屬亞熱帶季風氣候，雨量充沛，降雨多，導致花崗巖石英顆粒、砂粒和黏粒風化不均勻，破壞了其原巖結構，力學性質差異較大［3］。隨著城市建設和基礎設施的快速發展，出現了大量花崗巖殘積土邊坡，而花崗巖殘積土又以砂質黏性土為主［4］，該類土體土質不均、刀切面粗糙、含少量風化殘積碎屑及砂礫夾雜、韌性低、遇水易崩解［5-6］，降雨作用下滑坡和崩塌為其主要破壞形式［7］。

本研究以某幼兒園邊坡為研究對象，根據現場勘察結果及室內物理力學試驗和現場原位測試得到邊坡巖土體的物理力學參數，結合理正巖土計算軟件，選取2個典型剖面和4種工況進行穩定性分析，為后期邊坡防治提供依據。

1 工程概況

某幼兒園位于天河區悅景路2號，地下1層，地上3層，建筑面積為1 721 m2；幼兒園建筑物結構為鋼筋混凝土框架結構；園區西側和南側為切坡建園形成的高度約4.0～9.1 m的邊坡，幼兒園及邊坡平面位置如圖1所示。

目前，幼兒園西側和南側的邊坡已進行加固處理。根據現場工程測量及踏勘結果，邊坡工程特征簡述如下。

①西側邊坡軸線長約27.2 m，坡高約為4.0～5.1 m，邊坡高度由東南側逐漸向西北側降低，坡度為1∶0.2～1∶1（如圖2所示）；邊坡拐角處坡高6.2 m；南側邊軸線長約45.6 m，坡高約為6.7～9.1 m，邊坡高度由東側逐漸向西側降低，坡度為1∶0.2～1∶0.3（如圖3所示）。

②坡面和坡頂表面植被茂盛，坡頂為一排護欄（如圖4所示），目前邊坡已經采取了加固處理，邊坡支護形式為“格構梁+錨桿（索）+掛網”（如圖5所示）。

根據《建筑邊坡工程技術規范》（GB50330—2013）規定，該邊坡由于臨近幼兒園，工程安全等級應定為一級。

2 地層巖性

根據野外鉆探結果，場區巖土層自上而下可分為：第四系人工填土層（Qml）（第1-1層素填土，松散；第1-2層雜填土，松散），第四系殘積層（Qel）（第2-1層砂質黏性土），燕山期花崗巖（γ）（第3-1層 全風化花崗巖、第3-2層強風化花崗巖、第3-3層 中風化花崗巖、第3-4層微風化花崗巖）。現將該邊坡的地層巖性分述如下。

第1-1層素填土：紅褐色，松散，稍濕，主要成分為黏性土及碎石，表層0.3 m為混凝土。層厚2.00～3.10 m，平均層厚2.55 m，層面埋深0.00～0.00 m，層頂高程30.84～34.86 m。

第1-2層雜填土：紅褐色，松散，稍濕，主要成分為黏性土，夾大量碎石及少量建筑垃圾。層厚1.00～1.00 m，平均層厚1.00 m，層面埋深0.00～0.00 m，層頂高程32.69～34.68 m。

第2-1層砂質黏性土：紅褐色，硬可塑，濕，土質不均，刀切面粗糙，含少量風化殘積碎屑及砂礫夾雜，韌性低，略具黏性。層厚0.60～2.00 m，平均層厚1.30 m，層面埋深1.00～1.00 m，層頂高程31.69～33.68 m。

第3-1層全風化花崗巖：黃褐色，原巖結構基本破壞，礦物成分明顯改變，但尚可辨認，巖芯已風化成土柱狀，遇水易軟化崩解。層厚10.10～13.10 m，平均層厚11.55 m，層面埋深1.60～3.10 m，層頂高程28.84～31.76 m。

第3-2層強風化花崗巖：黃褐色，原巖結構大部分破壞，見中粗粒結構，塊狀構造，節理裂隙極發育，巖芯破碎呈碎塊狀。層厚0.80～2.20 m，平均層厚1.38 m，層面埋深12.70～15.30 m，層頂高程17.99～21.66 m。

第3-3層中風化花崗巖：黃褐色，中粗粒結構，塊狀構造，節理裂隙發育，裂面見鐵錳質渲染，巖芯多呈短柱狀、柱狀，節長5～17 cm。層厚2.50～3.70m，平均層厚3.00 m，層面埋深14.10～16.40m，層頂高程16.74～19.46 m。

第3-4層微風化花崗巖：灰白色，中粗粒結構，塊狀構造，節理裂隙稍發育，巖芯多呈柱狀、長柱狀，節長10～35 cm。層面埋深17.10～18.90 m，層頂高程13.74～15.78 m。

3 邊坡穩定性評價

3.1 邊坡現狀穩定性分析

該幼兒園邊坡部分區域已出現表面滑移的情況，框格梁迎土面部分土體已經被掏空，邊坡處于不穩定狀態。根據實地勘探、工程地質勘察結果，并結合場地臨近邊坡工程經驗，該邊坡出現失穩的主要原因是邊坡表層為殘坡積土體，其土質不均，孔隙率大、強度低、壓縮性高，透水性較強；加之廣州地區雨量充沛，大量雨水入滲后，坡內水位上升，地下水未及時排出，在巖土交界面處形成軟弱夾層，使得抗剪強度降低，同時雨季雨水的沖刷對邊坡也造成了較大的破壞，且邊坡年久失修，缺乏現場維護和監測，支護結構已出現失效，從而導致邊坡表層出現滑移。

3.2 計算荷載

根據的實際情況，其荷載包括2種：一是永久荷載：巖土體自重；二是偶然荷載：地震作用力。本地區抗震設防烈度為7度，設計地震基本加速度值為0.10 g，應進行地震工況下邊坡穩定性校核。

3.3 計算工況

根據場地實際情況，本邊坡穩定性校核考慮以下4種工況：工況1為自重+地下水；工況2為自重+地震；工況3為自重+暴雨； 工況4為自重+地震+暴雨。

3.4 計算參數的確定

該幼兒園邊坡為花崗巖殘積土邊坡，邊坡表面覆蓋殘坡積物。本次計算的巖土體參數是根據《巖土工程勘察規范》（GB 50021—2001）（2009版）、《建筑邊坡工程技術規范》（GB 50330—2013）及相關規程規范，并結合巖土體物理力學試驗和同類工程經驗提出。具體巖土體物理力學計算參數見表1。

3.5 穩定性評價標準

根據《建筑邊坡工程技術規范》（GB 50330—2013）的規定，邊坡穩定性狀態劃分和穩定安全系數根據表2和表3確定。

3.6 本邊坡安全系數取值

本邊坡最高邊坡高度達10 m，邊坡坡腳距幼兒園最近距離約3 m，邊坡失穩后易造成重大人員傷亡及財產損失。因此，相應的穩定性安全系數需適當提高。根據《建筑邊坡工程技術規范》（GB 50330—2013）規定，本邊坡工程安全等級為一級，穩定性安全系數見表4。

3.7 邊坡穩定計算

根據現場實際情況，本次邊坡穩定性分析選取兩個典型剖面和四種工況進行校核。考慮到現狀邊坡已出現失穩情況，本次穩定性校核不考慮已有支護結構的作用，僅將其作為安全儲備；同時增加支護后的穩定性分析結果僅為支護方案論證提供建議，支護后的穩定性計算以后期邊坡處治設計為準。穩定性校核結果見表4。

通過理正軟件計算分析可知，無支護措施時，1-1’剖面、2-2’剖面邊坡均處于不穩定狀態；增加支護措施后，邊坡的穩定性得到較大提高，1-1’剖面、2-2’剖面邊坡在工況1、工況2、工況3下達到了穩定狀態，但在工況4（自重+暴雨+地震）條件下，僅2-2’剖面達到了穩定狀態，1-1’剖面的邊坡穩定性尚未達到本報告要求的安全系數取值，在后續邊坡支護設計中，需重點分析極端工況下南側邊坡的穩定性及安全性，有針對性地增強支護措施。

邊坡現狀穩定性不能滿足規范要求，邊坡可能會危及坡腳下方幼兒園（暫未使用）建（構）筑物安全；幼兒園使用前，必須對已滑區域進行治理，同時對未滑區域進行相應的加固處理，以確保幼兒園的運營安全。

5 結論

①由于該邊坡部分區域已出現表層失穩的跡象，考慮到邊坡坡腳附近為幼兒園，結合理正軟件的計算結果，建議盡快對邊坡進行治理，可采用“邊坡上部進行削方減載，坡度≥1∶1，下部3 m左右設置鋼筋混凝土擋土墻，坡頂宜設置截水溝，坡腳宜設置護腳墻及排水溝”的支護措施。

②在施工和后期運營過程中，建議對坡頂水平位移、垂直位移、地表裂縫、地下水等進行監測，并根據安全等級、地質環境、支護結構和變形控制要求確定監測項目，確保幼兒園的安全。

參考文獻：

［1］ 中國科學院《中國自然地理》編輯委員會. 中國自然地理地貌 ［M］.北京： 科學出版社，1980.

［2］ 熊靈陽. 大廣高速公路粵境新豐至從化段花崗巖殘積土工程特性分析 ［J］. 西南公路，2015（4） ： 3-6.

［3］ 戴繼，高廣運，王鐵宏. 花崗巖殘積土的地區差異及對其工程特性的研究 ［J］. 港工技術，2009，46（1） ： 56-59.

［4］ 陳潔，黃俊達，陳鎮武，等. 廣州北部地區花崗巖殘積土邊坡植物固坡初探 ［J］. 仲愷農業工程學院學報， 2016，29 （4）： 18-22.

［5］ 吳能森. 花崗巖殘積土的分類研究 ［J］. 巖土力學，2006，27（12）： 2299-2303.

［6］ 梁仕華，周世宗，張朗等. 廣州東部地區花崗巖殘積土物理力學指標統計分析 ［J］. 廣東工業大學學報， 2015， 32 （1）： 29-33，49.

［7］ 張抒，唐輝明. 非飽和花崗巖殘積土崩解機制試驗研究 ［J］. 巖土力學， 2013， 34 （6）： 1668-1674.