1、广东省云浮市新兴县某村崩塌地质灾害特征及防治工程方案宋慷慷 柴俊(广东省有色矿山地质灾害防治中心 广东 广州 5 1 0 5 1 0)作者简介宋慷慷(1 9 9 2年),男,汉族,硕士研究生,主要从事工程地质、地质灾害治理相关工作。柴俊(1 9 9 3年),男,汉族,本科,主要从事水工环地质、岩土工程方向工作。摘 要 以广东省云浮市新兴县某村崩塌地质灾害为例,对该崩塌发育特征和区内地质环境进行了调查研究,并在此基础上进行地质灾害成因分析,制定防治工程方案,为类似地质灾害防治工作提供参考。关键词 地质灾害概况;特征;成因分析;防治工程方案 引言2 0 1 8年6月7 8日,受台风“艾云妮”引发的
2、强降雨影响,新兴县多个村镇发生不同程度的地质灾害,根据 广东省地质灾害防治三年行动方案(2 0 2 0-2 0 2 2年)等文件规定及上级主管部门的指示,新兴县相关部门先后组织开展了多处大、中型地质灾害隐患点的防治工作,新兴县太平镇某村崩塌地质灾害便是其中之一。为更好地开展地质灾害防治工作,本文探讨了该崩塌地质灾害的特征、成因及防治工程方案。1.地质灾害调查概况2 0 1 8年6月,受台风“艾云尼”产生的强降雨影响,新兴县太平镇某村后山发生了2处崩塌地质灾害。考虑到除崩塌区域外,后山坡脚存在多处人工开挖陡坡,仍有较大的地质灾害隐患,因此对该村崩塌地质灾害分为崩塌区和隐患区展开调查(详见图1,红
3、色线为崩塌区,黄色线为隐患区),概述如下。图1 崩塌地质灾害分区图崩塌区位于该村东侧后山边坡上,崩塌体物质主要为第四系残坡积砂质粘性土、全风化花岗岩和强风化花岗岩。其所在的变形体为一人为削坡和自然边坡组成的复合边坡,长约1 3 0 m,走向北西向,高度约56 0 m,下部由于村民建房开挖形成陡峭边坡,坡度7 0 8 5,上部自然边坡较缓,坡度约为2 5 6 0。两处崩塌发生的成因和位置不尽相同,一处发生在边坡底部(B T 1),其物质组成主要为强风化、全风化层组成,结合其破坏形式判定其类型为倾倒式崩塌,一处发生在边坡中部(B T 2),其物质组成主要为全风化层和残坡积层,结合其破坏形式判定其类
4、型为滑移式崩塌。其中,B T 1体长约1 0 m,宽2 m,厚14 m,计算土石方量约5 0 m3;B T 2体长约4 m,宽约3 m,厚约0.52 m,计算土石方量约1 0 m3,二者均属微型崩塌,造成直接经济损失约1 0万元。崩塌的发生,导致边坡上部分土体裸露,且土方均堆积于居民房后墙。隐患区主要位于崩塌区东北侧,坡脚人工削坡34 m,坡 度4 0 9 0,局 部 修 建 有 高2.1 m、壁 厚0.3 5 m、长约6 0 m的挡土墙,距民房距离不足1米,挡土墙未见裂缝、倾斜、滑移、沉降、泄水孔堵塞等不良现象。上部自然斜坡高度约5 0 m,坡度2 5 6 0,易发生坡体崩塌的物质主要为第四
5、系残坡积砂质粘性土、全风化花岗岩和强风化花岗岩。坡中修建有排水沟和沉淀池,排水沟尺寸为BH=0.3 5 m0.4 5 m,沉淀池尺寸为LBH=1.0 m1.0 m1.0 m,壁厚均为0.3 m。排水沟排水通畅,未见破损、积水等不良现象,沉淀池淤土堆积至排水沟沟底等高,未能定时清淤。经调查,崩塌区与隐患区崩塌地质灾害潜在威胁人数约3 0户1 8 0人,潜在经济损失约2 0 0 0万元,灾害险情等级为大。980 水文地质、环境地质、工程地质DOI:10.16631/15-1331/p.2022.06.0322.崩塌地质环境条件2.1地形地貌:崩塌所处地貌单元属中低山丘陵地貌,总体地形东高西低,地形
6、起伏大,海拔2 6 4.63 4 0.0 m,高差7 5.4 m,自然斜坡坡度2 56 0,人工边坡坡度4 09 0。2.2地层岩性:区内出露晚侏罗世(J3)粗粒-粗中粒斑状黑云母花岗岩;距离崩塌区最近约2 k m有天堂坪断层经过,对该崩塌、隐患区影响较小。2.3水文地质条件:地下水类型主要为第四系残坡积土层的孔隙水和风化基岩的裂隙水。钻孔水文监测数据显示水位埋深为5.62 5.4 m,平均水位埋深1 6.2 m,层位均位于花岗岩的全、强、中风化层,地下水位动态变化一般为1.0 03.0 m。本次调查在钻孔Z K 0 6、Z K 0 7各取一组水样进行水质分析,结果显示地下水对混凝土结构、钢筋
7、混凝土结构中钢筋及钢结构的腐蚀性均为微腐蚀性。根据工程经验,区内坡积土层及全风化花岗岩属于弱透水层,强风化花岗岩属中等透水层。2.4工程地质条件:根据钻探资料,区内土体按成因类型可划分为第四系坡积土层(Qd l),第四系残积土层(Qe l)和晚侏罗世(J3)全、强、中风化花岗岩,土层(包含残积土层、全风化及部分强风化花岗岩)厚度在03 2.3 m之间,平均厚度达1 8.8 m,土层厚度较厚。本区岩土体在含水量适中的状态下物理力学性质较好,土层抗剪强度较高,工程性质较好,但这些岩土体水理性质差,具有干散及遇水软化崩解的特点,中风化岩体力学性质及稳定性较好。3.崩塌成因分析3.1地形地貌:崩塌所处
8、地形地貌上为低山丘陵地貌边缘,高差可达8 0 m,斜坡坡度2 5 6 0,坡面类型主要为直线型,这为崩塌的发生提供了有利的地形条件。同时坡体在空间上多处呈“凹”型沟,在降雨条件下,周边降雨形成地表汇流在区内汇集,对于坡面尤其是坡底的冲刷作用加强,加上区内的花岗岩残积砂质粘性土利于雨水下渗,所以边坡在极端条件下易发生失稳。3.2地层岩性:崩塌所在地属块状较硬坚硬侵入岩组,由钻孔资料可知,边坡岩土体主要由第四系坡残积层粉砂质粘土及全、强风化花岗岩组成。坡残积层土体在降雨的冲刷下易于流失,全、强风化花岗岩浸水软化后抗剪强度降低,使坡体总体稳定性变差。这种特性为崩塌的发生提供了有利的物质条件,遇上雨季
9、易在土体自重和雨水冲刷、下渗等作用下发生灾变。3.3降雨:持续性的暴雨是诱发崩塌地质灾害的重要因素。首先,降雨过程中雨水不断对坡面进行面状和带状的侵蚀冲刷,使得坡度变陡,地表径流侵蚀坡底,造成坡体处于临空状态,从而引发山坡土体崩塌;其次,雨水下渗会产生机械潜蚀作用,造成软弱结构面的软化,甚至是掏空,同时会降低山坡岩土的结构强度和力学性能,增加岩土体的容重,从而影响边坡安全系数;最后,雨水下渗的同时,会增大地下水压力,对岩土体产生浮托力,降低结构面间的摩擦力,从而导致强降雨期间更易发生地质灾害现象。2 0 1 8年6月48日,距离崩塌区最近的降雨量监测点(距离约2.7 k m)降雨量为5 3 7
10、.2 0 mm,在高强度降雨的影响下,边坡上部汇水入渗、冲刷坡体,山坡土体产生破坏性的滑动、倾倒,最终形成崩塌地质灾害。3.4人类工程活动:村民削坡建房在村后山脚形成了多处挖方陡坡,高度52 0 m,坡度4 0 9 0,坡脚距民房最近约0.5 m。现有的防护措施不足以对坡体进行有效支护和加固,由于人工开挖边坡形成了不利于边坡稳定的临空面,原坡体的力学平衡难以维系,人为制造出崩塌必要的地形条件。由上述可知,该崩塌地质灾害是在特定的地形地貌、地层岩性的基础上,由降雨形成的地表(下)水和人类工程活动共同作用下发生的现象。4.防治工程4.1防治等级崩塌前缘为民房,一旦产生崩落破坏,将严重威胁居民区安全
11、,可能造成巨大的人员伤亡和财产损失。根据 滑坡防治工程勘查规范(G B/T3 2 8 6 4-2 0 1 6)第6.3条规定,该处崩塌地质灾害威胁人数在1 0 05 0 0人之间,且潜在经济损失在5 0 05 0 0 0万元,综合判断该崩塌地质灾害防治工程等级为级;根据 滑坡防治工程防治规范(G B/T3 8 5 0 9-2 0 2 0)第6.1条规定,该崩塌地质灾害威胁对象为城镇居民聚居区,危害人数1 0 05 0 0人,直接经济损失小于5 0 0万元,潜在经济损失小于5 0 0 0万元,治理难度中等,综合分析该处崩塌地质灾害治理工程防治等级为级。4.2防治工程计算参数4.2.1潜在滑移面的
12、确定根据现场调查结果和钻孔资料分析,未发现滑移面,但并不排除软弱带的存在,因此采用理正岩土工090程防治软件(6.5版本)搜索潜在滑移面。4.2.2计算方案和荷载组合边坡治理后防治工况和校核工况(B i s h o p法)的稳定性计算采用理正岩土工程防治软件进行计算:基本荷载(防治工况:自重+地下水):安全系数1.3 0。组合荷载(校核工况:自重+地下水+地震):安全系数1.2 0。4.2.3岩土物理力学参数(1)岩土物理力学参数根据原位测试、土工试验,并结合经验值确定计算使用的岩土物理力学参数,详见表1。表1岩土物理力学参数表岩土层编号岩土层名称天然重度g(k N/m3)饱和重度g(k N/
13、m3)直接快剪(天然)直接快剪(饱和)粘聚力c(k P a)内摩擦角()粘聚力c(k P a)内摩擦角()与锚固体极限粘结强度标准值(k P a)1粉质粘土1 8.51 9.52 1.02 0.01 6.81 6.01 8.02砂质粘性土1 8.62 0.02 3.52 1.51 8.81 7.22 8.03-1全风化花岗岩1 9.02 1.02 6.02 5.02 0.82 0.04 0.03-2强风化花岗岩1 9.02 3.03 0.02 8.02 4.02 2.45 0.0 (2)各段边坡稳定性计算结果防治工程各区段计算结果见下表2:表2边坡稳定性计算结果表计算剖面边坡稳定系数防治工况校
14、核工况计算剖面边坡稳定系数防治工况校核工况1-11.3 5 91.2 8 52-21.3 2 81.2 1 13-31.3 1 41.2 1 14-41.3 1 21.2 3 44.3防治工程方案的确定根据上述对崩塌地质灾害特征的分析,确定防治工程方案为“削坡工程+锚杆格构护坡工程+截排水工程+绿化工程+监测工程”,该方案是目前边坡失稳的常用治理方法,施工工艺已经非常成熟,属主动防治方案。具体如下:4.3.1削坡工程由于崩塌所在的边坡表面植被茂密,岩土体较松散,稳定性差,因此应先对坡表进行清表(灌木及乔木),然后进行削坡,将坡面修整至防治坡高、坡率后再进行支护。削坡后形成三级边坡,第一级边坡高
15、1 0 m,第二级边坡高1 0 m,第三级边坡最高约1 3.9 5 m,坡中平台宽度为2 m,削坡以清除松散岩土体为原则。4.3.2锚杆+格构护坡工程(1)锚杆护坡削坡后的坡面采用锚杆进行加固,锚杆钢筋规格为2 5,长度为1 2 m,水平间距2.5 m,垂直间距2 m,钻孔采用1 3 0 mm钻孔直径,入射角度1 5,全孔注水泥砂浆,砂浆强度不小于M 3 0。(2)格构梁护坡为防止降雨对边坡的冲刷及侵蚀,对削坡和锚固后的坡面采用钢筋砼格构护坡,格构梁截面为3 0 03 0 0 mm,采用C 2 5混凝土现浇,设4根1 4主筋,箍筋按82 5 0设置,梁间进行挂网喷播植草。(3)截排水工程截排水
16、工程主要包括如下:1.截水沟截水沟设置于坡面防护工程上部约2 m处及边部,断 面 为 梯 形,底 宽4 0 0 mm,顶 宽9 0 0 mm,深5 0 0 mm,壁厚1 5 0 mm,底部为1 0 0 mm厚C 1 5素混凝土垫层,整体采用C 2 5钢筋混凝土浇筑。2.坡腰排水沟坡腰排水沟设置于坡面防护工程的坡腰平台位置,按0.3%的坡率进行排水,与跌水踏步相连,断面为正方形,规格3 0 03 0 0 mm,壁厚1 5 0 mm,采用C 2 5混凝 土 现 浇,基 础 浇 筑1 0 0 mm厚C 1 5素 混 凝 土垫层。3.坡脚排水沟坡脚排水沟设置于坡面防护工程的底部位置,按地形相连组成排水系统进行排水,断面规格为5 0 05 0 0 mm,壁厚2 0 0 mm,采用C 2 5混凝土现浇,基础浇筑1 0 0 mm厚C 1 5素混凝土垫层。4.跌水踏步(跌水槽)采用C 2 5钢筋混凝土现浇,每级踏步设一根8横向分布筋,踏步台阶宽0.6 m,长0.3 m,高度根据坡率i进行调整,为0.3 m i,纵向为1 1根1 2主筋,间距0.2 m,跌水踏步深度为0.6 m,基础为0.1 5 m,基
