1、珠海市香洲区南屏镇幼儿园南侧边坡工程地质特征及稳定性分析李建韶(广东省地质局第一地质大队 广东 珠海 5 1 9 0 0 2)作者简介李建韶(1 9 7 0年),男,汉族,中专,岩土工程中级工程师,主要从事岩土工程勘察、基坑支护设计、地基与基础施工管理等工作。摘 要 本文通过对南屏镇幼儿园南侧边坡地质特征调查及稳定性分析,认为边坡安全系数较低,处于不稳定状态,有发生崩塌或滑坡地质灾害的可能,其中土质边坡,在水饱和作用下,可能发生崩塌、滑坡等地质灾害;岩质边坡的节理裂隙发育,可能发生小型楔形体崩塌地质灾害。一旦发生地质灾害,幼儿园及附近居民生命财产将遭受重大损失。本文旨在为避免和减轻地质灾害造成
2、人员和财产损失提供地质依据。关键词 边坡工程;地质特征;稳定性分析 引言珠海市 香 洲 区 南 屏 镇 幼 儿 园 南 侧 边 坡,宽 约9 5 m,高2 52 6.5 m,坡面坡度4 0 7 5,在暴雨季节偶见小规模崩塌,崩塌体以强风化花岗岩碎石土为主。由于坡体结构松散,加之边坡既高又陡,后期仍有发生崩塌等地质灾害的可能性1。而该边坡坡脚距南屏镇幼儿园仅约23 m,威胁人口2 0 02 5 0人。该边坡发生崩塌地质灾害的危险性大,危害程度大,安全等级为一级2。1.区域地质背景1.1研究区地质环境研究区域属剥蚀低丘地貌,坡高72 6.5 m,坡宽约9 5 m,坡面多为不规整,总体坡度一般4 0
3、 6 0,局部区域达7 5 以上。出露岩性主要有燕山期花岗岩及第四系砾质粘性土。区内大量中生代花岗岩侵入和多体系断裂构造十分发育,分为东西向断裂构造、南北向断裂构造、北北东向和北西向断裂构造,较大的断裂有北西向的西江断裂,南北向的白鸽尾断裂,北北东向的南屏水库断裂,东西向的黑面将军断裂及北西向的双石断裂等。1.2人类活动及不良地质作用该边坡为人工开挖形成,目前边坡高度72 6.5m,边坡宽度约9 5 m,坡面因前期开挖而凹凸不平,坡脚为幼儿园,房屋距坡脚最近距离约为2 m。多处坡面有发生崩塌的痕迹,主要为中风化块石,在外界因素影响下,特别是降雨,在水土饱和状态下,常有土石体崩落,引发崩塌不良地
4、质作用(图1)。2.工程地质条件2.1坡积层主要分布于边坡坡顶区域,成分以粘性土和石英图1 不稳定边坡现状砂砾为主,厚度0.30.5 m,变化不大。该坡积层在边坡坡面已被剥离,在坡顶局部区段该层亦被剥蚀殆尽。2.2强风化花岗岩下伏于坡积层,主要成分为粘粒及石英,长石风化较强烈,大部分区域强风化花岗岩呈半岩半土状,在接近坡顶及坡脚区域部分强风化花岗岩呈碎块状,风化裂隙发育,用镐可挖,岩石厚度一般为16 m,在坡顶局部区段缺失。2.3中风化花岗岩下伏于强风化层,在边坡坡脚及坡顶均有出露。岩体较完整,岩体基本质量级别为类。在坡顶基岩出露区可见石英岩脉分布,岩体节理裂隙较发育,结构面一般较平直,含较多
5、铁质渲染;根据钻探揭露,该层分布厚度较大,本次钻探揭露厚度1 2.32 0.4 m,均揭穿了该层。3.边坡基本特征及结构类型3.1边坡特征及结构通过对边坡岩(土)体出露良好的部位进行调查,统计边坡特征及结构类型见表1。250DOI:10.16631/15-1331/p.2022.06.012表1边坡地质特征及结构类型边坡位置特征及结构描述西段中下部边坡为岩质边坡,边坡坡向3 3 7,坡高91 1 m,总体坡度约7 5。边坡岩性以中风化花岗岩为主,呈块状结构。主要发育的节理裂隙有:J 3 0 0 8 5,结构面光滑,延展性一般,闭合无填充、结合好,间距1.52.0 m;J 3 5 0 3 0,结
6、构面平直,延展性较好,闭合,无填充,结合较好,间距22.5 m;J 4 5 8 5,结构面平直,延展好,微张,风化碎屑物填充,结合差,间距0.51.0 m。中段中下部坡面为岩质边坡,边坡坡向2 9 6,坡高约3 m,坡度约7 5。边坡岩性以中风化花岗岩为主,呈块状结构。主要发育的节理裂隙有:J 7 0 8 8,结构面光滑,延展性一般,闭合无填充、结合好,间距0.51.0 m;J 2 0 5 8 7,结构面平直,延展性较好,闭合,无填充,结合较好,间距0.10.5 m;J 2 7 2 5 1,结构面平直,延展好,微张,风化碎屑物填充,结合差,间距1.01.5 m。东段上部坡面为土质边坡,边坡坡向
7、2 9 6,坡高约7 m,坡度约7 5。边坡岩性以强风化花岗岩为主。主要发育的节理裂隙有:J 7 0 8 8,结构面光滑,延展性一般,闭合无填充、结合好,间距0.51.0 m;J 2 0 5 8 7,结构面平直,延展性较好,闭合,无填充,结合较好,间距0.10.5 m;J 2 7 2 5 1,结构面平直,延展好,微张,风化碎屑物填充,结合差,间距1.01.5 m。中部坡面为土质边坡,边坡坡向3 4 0,坡度约5 0。边坡岩性以强风化花岗岩为主。主要发育的节理裂隙有:J 3 3 5 0,结构面光滑,延展性一般,闭合无填充、结合好,间距0.20.5 m;J 3 5 5 7 6,结构面平直,延展性较
8、好,闭合,无填充,结合较好,间距0.10.5 m。下部坡面为土质边坡,边坡坡向3 4 0,坡度约7 0。边坡岩性以强风化花岗岩为主。主要发育的节理裂隙有:J 2 1 6 4 7,结构面光滑,延展性一般,闭合无填充、结合好,间距0.51.0 m;J 1 0 9 8 8,结构面平直,延展性较好,闭合,无填充,结合较好,间距0.51.5 m;J 3 5 5 7 6,结构面平直,延展性较好,闭合,无填充,结合较好,间距0.10.5 m。3.2边坡岩土体物理力学对该边坡区岩土体进行物理力学试验,试验参数见表2。边坡中风化花岗岩总体上岩体类型属类,等效内摩擦角可取6 5,但边坡局部存在软弱结构面,结合区域
9、岩性特征,应按系数0.8进行折减,折减后边坡岩体等效内摩擦角为5 2 2。表2边坡区岩土体物理力学参数岩土名称岩体类型天然重度(KN/m3)含水量w%饱和重度 s a t(KN/m3)快剪饱和快剪粘聚力C q(k P a)内摩擦角q()粘聚力C q(k P a)内摩擦角q()坡积土1 8.21 4.21 8.82 9.02 6.51 5.31 3.0强风化花岗岩2 1.02 6.22 1.63 5.02 7.01 9.01 8.5中风化花岗岩2 3.5等效内摩擦角5 2 4.边坡稳定性分析边坡稳定性主要受边坡高度、坡度、物质组成及其结构特征、水文地质条件、岩土体工程地质特性、人类活动等影响3。
10、4.1土质边坡稳定性4.1.1土质边坡破坏模式分析土质边坡区,由于边坡高陡,特别是有些部位成鹰嘴状凸起,岩性主要为强风化花岗岩及少量坡积土,岩土体结构松散,坡面覆盖层较薄,边坡基岩面较陡,且岩体节理裂隙发育,局部存在外倾结构面及软弱结构面,导致雨水渗透性较强,当坡体处于水饱和状态下,软弱结构面后会形成孔隙水压力,进而引发软弱结构面间的滑动,形成崩塌。4.1.2土质边坡稳定性定性评价根据边坡不同环境状态,判定边坡在一般状态下稳定系数F s为0.8 7 7,在下雨+地震状态下稳定系数F s为0.9 3 0,稳定系数F s 1.0,说明边坡处于不稳定状态,即发生崩塌或滑坡地质灾害的可能性较大。4.2
11、岩质边坡稳定性该岩质边坡岩体节理裂隙发育,形成了规模不等的楔形体,当边坡处于稳定基本稳定状态时,表层岩土体滑移主要由岩体结构面与边坡面的关系决定4。根据以上关系,利用赤平投影法对楔形体的稳定性进行分析(图2),综合外界自然环境(地震力、风化程度)和岩体特性(重度、裂隙面黏聚力、内摩擦角)等因素进行定量计算,计算下滑力与有效反力的关系,进而确定安全系数。(下转0 5 6页)350 水文地质、环境地质、工程地质C 2 0混凝土进行硬化,厚度为1 0 c m。坡面喷射混凝土强度级别为C 2 0,厚为1 0 c m。监测:施工过程中及施工后一个水文年内对挡土墙及边坡进行稳定性监测。5.结论及建议5.1
12、结论场地第四系风化残坡积和全、强风化土层厚度总体较厚,成分单一,土质不均。未发现断裂构造、土洞、溶洞等不良工程地质作用。人类工程活动对地形地貌改变较大。地下水主要为第四系松散孔隙水和基岩裂隙水,水量较小。场地内无古河道,暗滨,暗塘,人工洞穴和其他人工地下设施。滑坡地质灾害危害等级为三级,滑坡地质灾害勘查地质条件类型为简单类型2。5.2建议边坡应按永久性边坡进行治理,建议采用挡土墙+坡面修整+喷锚支护+截排水系统+监测方案对滑坡所在变形进行综合治理。做好动态设计和信息化施工,注意各种异常地质情况以及前期勘查未涉及到的地段,如发现局部风化深槽或断裂破碎带、边坡卸荷区中发现地下水集中渗出点及其他不能
13、满足设计要求的地质、水文等情况,应及时会同有关单位共同协商处理,必要进行设计变更和信息化施工。注重做好排水措施,坡顶、坡底需要做好截水沟和排水沟,坡面亦应做一定数量的坡面泄水管、跌水沟等。由于施工地段坡脚距居民墓地及坡脚厂房较近,因此在施工中应注意采取有效的安全措施,避免对上述构筑物造成损害。每年雨季前,当地政府应组织人员对截排水系统应进行保养维修,在雨季对坡面、坡顶后缘至民居区进行经常性巡查,发现异常情况及时上报。参考文献1广东省地质调查院,12 5万江门市幅(F 4 9 C 0 0 2 0 0 4)区域地质调查报告 R,2 0 0 3.0 3.0 3.2 滑坡防治工程勘查规范 S.(G B
14、 T 3 2 8 6 4-2 0 1 6).(上接0 5 3页)图2 楔形破坏示意图分别选取三处坡面为计算模型,得出不利结构面组合主要有3组(表3)。通过计算分析,岩质边坡整体稳定性较好,但由于岩体节理裂隙较发育,加之岩体风化程度严重,可能发生小规模的崩塌。表3不利节理裂隙面组合统计表不利结构面组合坡面产状节理裂隙安全系数13 3 7 7 5 3 0 0 8 5 3 5 0 3 0 3.9 4 223 4 0 7 5 3 4 5 6 5 6 7 3 1.2 4 532 9 6 7 5 2 0 5 8 7 2 7 2 5 1 1.7 3 75.结论5.1边坡区域属剥蚀残丘地貌,出露岩性为坡积层及
15、燕山期花岗岩。边坡曾局部发生小规模崩塌,受威胁的人口约2 0 02 5 0人,受威胁的财产大于5 0 0万,边坡破坏后果很严重,边坡安全等级为一级。5.2边坡存在的不良地质作用主要为崩塌,边坡安全系数较低,处于不稳定状态,仍有发生崩塌或滑坡地质灾害的可能。其中土质边坡在饱和水状态下,发生崩塌或滑坡地质灾害的可能性较大;岩质边坡整体稳定性较好,但节理裂隙发育,仍有小型楔形体发生崩塌的可能性。参考文献1朱利辉,李爱军,刘如珍,等.甘肃肃北县地质灾害形成条件及发育规律研究J.矿产勘查,2 0 2 1,1 2(0 3):7 8 3-7 8 9.2于波.某特大型滑坡地质灾害治理工程实践J.西部资源,2 0 2 1(0 6):2 6-2 8.3张怡颖,郭长宝,杨志华,等.四川巴塘扎马古滑坡发育特征与复 活 趋 势 J.地 质 通 报,2 0 2 1,4 0(1 2):2 0 0 2-2 0 1 4.4田冉,罗苾菡,杨洋.第三系半成岩区滑坡变形特征及处治措施研究 以云南倘甸一公路滑坡为例J.地下水,2 0 2 2,4 4(0 4):1 4 3-1 4 5+2 1 1.650
