广东某地崩塌群地质灾害治理工程

 广东某地崩塌群地质灾害治理工程

杨锋尊

广东省地质局第八地质大队  梅州   514000

摘要：广东地区境内多属丘陵地貌，为进行工程建设，人类工程活动强烈，存在大量的高陡边坡，加上该地区降雨量大且集中，为地质灾害的形成创造了条件。崩塌是广东地区常见的地质灾害之一，文章简要介绍了崩塌的工程案例，为类似工程治理提供借鉴。

关键词：崩塌、地质灾害、治理工程

1、工程概况

受地形条件限制，山区工程建设多进行削坡，崩塌群所处边坡由人工削坡而成，主要由于修路及建房开挖边坡形成高陡临空面。该边坡主要是由残积土、全风化、强风化组成的岩土质边坡，边坡坡高H>15.0m，坡脚离建筑物较近，边坡破坏后果属于很严重级别。故根据《建筑边坡工程技术规范》（GB50330-2013）表3.2.1判定边坡工程安全等级为一级。

该崩塌群地质灾害点已发生崩塌共6处，其余多处处于不稳定状态，损坏部分房屋，威胁50多间房屋，共260人，潜在受威胁财产5000多万元。根据广东省地质灾害特征认定和分级标准该崩塌群地质灾害规模分级属大型，该地质灾害点治理工程已被列入广东省地质灾害防治综合治理三年行动计划。

2、地质环境条件

2.1气象、水文

勘查区处于亚热带季风气侯区，阳光充足，雨量充沛，年平均降雨量1543.89mm，日最大降雨量为116.5mm。降雨量在时间上分布不均,每年的3-9月为降雨集中期，降雨量占全年的80.91%，6月为全年降雨最高月份，占全年雨量的17.15%。每年10月至次年2月为少雨期，降雨量占全年的19.09%。

勘查区内地表水系为一条小河流，大致呈东西向流过本工程区，每年3月-9月为丰水期，10月至次年2月为枯水期。

2.2地形地貌

勘查区地貌类型属丘陵地貌单元，总体地势北低南高，坡底高程约172~178m，坡顶高程190~210m，山坡原地形坡度为20°~25°，现由于人工开挖的原因，人工边坡坡度较陡，约50°~60°，局部达70°，高约15~35m，边坡长度约500m。

人工边坡坡面上冲沟发育，坡顶上原山体边坡植被茂盛。

2.3区域地质

勘查区及周边分布的地层岩石主要为燕山三期花岗岩。该区基岩节理裂隙发育，表土风化层较厚，易发生崩塌、滑坡等地质灾害。上覆地层为第四系（Q）坡积、残坡积粘性土等。

区域内主要构造为北西向的正断层，走向北西至正北，倾向北东，倾角80°，长约40km，断距100m以上，北东盘零星出露叶塘组及丹霞组，南西盘为震旦系变质岩、混合花岗岩、混合岩，该构造与治理区直线距离约20公里。

2.4岩土层特征

根据钻孔揭露，场地在勘查深度内的土层按其成因类型可定为第四系残积层（Qel）：粘性土；燕山三期（γ52（3））：全风化、强风化、中风化花岗岩。

（1）残积层砂质粘性土（Qel）：褐黄色，稍湿，硬塑，为花岗岩风化残积形成的产物，呈土柱状，遇水浸泡易软化崩解。厚度为9.70~17.00m，平均厚度12.89m。

（2）全风化花岗岩（γ52（3））：褐黄色、肉红色，岩石结构已破坏，矿物成份完全风化，岩芯呈坚硬土状，遇水浸泡易软化，厚度为8.80~16.70m，平均厚度12.05m。

（3）强风化花岗岩（γ52（3））：褐黄色，岩石结构已大部分破坏，矿物成份已显著变化，风化节理、裂隙发育，岩芯呈半岩半土状或被机械磨成碎块状，局部夹中风化岩块，遇水易软化崩解。厚度为6.30~25.00m，平均厚度13.18m。

（4）中风化花岗岩（γ52（3））：肉红色、灰白色、青灰色，花岗结构，块状构造，上部较破碎，岩芯呈碎块状、块状，下部较完整，呈短柱状、柱状，岩质较硬，锤击声较脆。

2.5水文地质条件

根据勘查区内地下水的埋藏和赋存形式，可将区内地下水划分为松散岩类孔隙水和基岩裂隙水两种。地下水类型、赋存条件及其特点分别叙述如下：

（1）松散岩类孔隙水

含水层主要为残积层的砂质粘性土，为孔隙潜水，总体上勘查区内松散岩类的富水性较差，残积层的砂质粘性土渗透性较差。

（2）基岩裂隙水

基岩裂隙水主要赋存于燕山三期花岗岩的风化裂隙中。该类型地下水的富水性与裂隙发育程度有关，勘查区上部基岩节理裂隙较发育，富水性一般，渗透性一般。中下部岩石较完整，节理裂隙不发育，富水性较差，渗透性较差。

（3）地下水的补给、径流与排泄

勘查区地处丘陵地貌区，属亚热带季风气候，降雨量大于蒸发量。地下水的补给来源主要有大气降雨入渗补给和溪流侧向补给；在雨季，区内降雨量较大，降雨渗入补给量大。在枯水期，勘查区地下水位下降，主要接受区外的地下水补给和地表水的补给。勘查区地下水主要接受大气降雨及场地周边的溪流的侧向补给。

勘查区为丘陵地貌，地势起伏较大，第四系松散岩类地下水的径流方向与附近溪流流向基本一致。地下水以潜流的方式向周边河涌排泄。基岩裂隙水埋藏深，径流途径长，一部分补给第四系孔隙水，一部分排泄成为地表水。因气候炎热，故区内部分地下水也通过地面蒸发的方式排泄。

（4）地下水位及其动态变化

根据水位测量结果及地形地貌和补给来源分析，勘查区地下水位的动态变化较大，预计旱季时地下水位在坡脚～附近溪流，雨季时地下水位有明显抬升，连续降雨期间地下水位将明显抬升，当遇水易软化、崩解的岩土体与地下水相遇后，将会降低其抗剪强度，增大边坡动水压力，从而影响整个边坡的稳定性。根据区域水文地质资料，勘查区地下水位动态变化一般为1~3m。

3、地质灾害现状

根据现场地质调查，参考广东省地质灾害特征认定和分级标准，崩塌是高陡斜坡上的天然岩土体在重力作用下脱离母体崩落、滚动、堆积坡脚（沟谷）的地质现象，具有下落速度快，发生突然、垂直位移一般大于水平位移等特点，勘查区符合该定义的崩塌有6处，按照崩塌体积分类，属于大型崩塌的有2处，属于中型崩塌的有4处。

崩塌(BT1)位于边坡居民房屋后侧。崩塌点长约20m，宽约13m，崩塌发生处坡高约15m，坡脚崩塌堆积物厚约3m，崩塌体积约800m3；崩塌物主要由残积层砂质粘性土组成，属大型。现该处崩塌还不时有泥土崩落，威胁坡脚房屋及居民生命财产安全。

崩塌(BT4)位于边坡居民房屋后侧。崩塌点长约20m，宽约5m，崩塌发生处坡高约20～25m，崩塌堆积物大部分堆积于坡底，崩塌体积约510m3，崩塌物主要由残积层砂质粘性土组成，属大型。现该处崩塌还不时有泥土崩落，威胁坡脚房屋及居民生命财产安全。

崩塌(BT2)、崩塌(BT3)、崩塌(BT5)、崩塌(BT6)也都位于边坡居民房屋后侧。崩塌发生处坡高10～25m，其中崩塌(BT5)崩塌堆积物已被清理，崩塌体积约200～450m3，属中型。这4处崩塌威胁坡脚房屋及居民生命财产安全。

上述6处崩塌都未进行工程治理，仅个别崩塌堆积物被清理，崩塌发生后边坡坡度陡且临空，有处于地表径流的冲刷之下，稳定性差，威胁坡脚房屋及居民生命财产安全。

4、崩塌所处边坡稳定的影响因素

4.1岩土特性

构成坡体的岩土体主要为花岗岩残积土、全风化花岗岩、强风化花岗岩组成的边坡，整体属土质边坡，这些岩土体的水理性能较差，遇水易软化崩解，对边坡的稳定性不利。另外，边坡的主要岩土体虽然具有强度较高、压缩性较小的特点，但同时具有孔隙率较大、粘性较差和遇水容易软化崩解的特性。这种类型的人工边坡在旱季期间稳定性通常较好，但雨季期间，坡体由于长时间受水浸润将造成重度增大、抗剪强度降低，从而降低边坡的稳定性，因此，坡体岩土体水理性能较差是本区边坡失稳的主要内因。

4.2微地貌因素

勘查区边坡没有进行统一的开发规划和治理，部分边坡由相应的户主进行了简易治理。边坡大部分为一级放坡，少部分二级放坡，人工坡面上部大部分未采取工程措施防护，下部局部进行了简易的砌石挡墙；开挖坡度较陡，一般50~60°，局部达70°以上，整体不利于坡体稳定。因此该边坡的微地貌因素不利于边坡的稳定，特定的微地貌为崩塌发生提供了条件。

4.3气象因素

工程区雨季长，雨量充沛，降雨集中，本区年平均降雨量1543.89mm，日最大降雨量为116.5mm，时最大降雨量为57.8mm。长时间降雨或者短时强降雨使雨水渗入岩土体，降低了岩土体的抗剪强度，改变了岩土体的应力状态。广东境内的滑坡、崩塌等地质灾害多发生于强降雨期间或降雨后几天内，本区可直接诱发边坡失稳的强降雨较多，因此，雨季期间的暴雨或连续降雨是边坡失稳发生滑坡、崩塌的主要触发因素。

4.4水文地质因素

工程区为丘陵地貌，有利于地下水的排泄，但因大气降水集中、且强度较大，因此造成地下水的动态变化较大，主要表现为旱季丘顶无水（埋深较大），潜水面位于坡脚附近，雨季潜水面则明显抬升。潜水面的抬升将明显改变边坡土体的应力状态。地下水位线以下土体的孔隙水压力增加，从而降低其有效应力，而地下水位线以上的土体则不受水的影响。随着有效应力的减小，一方面因作用于潜在破坏面上的法向应力降低而导致其抗剪强度降低，另一方面也会使土体本身的强度降低。此外，雨季期间降水入渗量增加，地下水径流增强，土体残留结构面中的细小颗粒流失量加大，从而降低土体抗剪强度，诱发边坡失稳。

4.5人类工程活动影响

勘查区附近人类工程活动程度较强烈，随着社会的发展，人民生活水平提高，坡脚处修建了公路和房屋，人工大面积开挖使坡脚产生了较大的临空面卸荷，公路和房屋的建设改变了山体原有的地形地貌，形成了较大面积的人工边坡，改变了原有坡体的土层应力状态，改变了坡体原有的动力学平衡状态，加快了坡体变形。

4.6 边坡稳定性评价

该崩塌群所处边坡开挖坡度较陡，一般50~60°，局部达70°以上，已发生6处崩塌，且边坡上还有不稳定岩土体，且坡脚临空，坡度较陡且常处于地表径流的冲刷之下，坡面上存在小裂缝，裂隙发育，定性评价为稳定性差。

根据场地岩土体结构特征，工程地质、水文地质条件，结合我省类似场地的经验以及边坡可能失稳的模式，定量评价模型边坡采用圆弧滑动法。边坡稳定性系数按《理正岩土边坡稳定分析系统》软件6.5进行计算。圆弧稳定计算目标采用软件自动搜索最危险滑裂面，圆弧稳定分析法采用Bishop法。经计算，在正常工况下，边坡处于欠稳定状态，在暴雨工况下，处于不稳定状态。

综上所述，勘查区边坡的稳定性较差，再次发生崩塌或者滑坡的可能性较高。

5、治理方案

根据崩塌群的地质环境条件，变形破坏特征及稳定状况，本着保障安全、经济技术合理、施工可行，减少治理工程对周边环境的影响的原则，设计采用“工程治理+监测”的方式，工程治理方案主要采用“锚索+锚杆+格构梁+植草绿化+挂网喷砼+截排水”。

由于房屋紧邻边坡而建，且房子高度高低不一，不能按统一标高进行削坡治理，根据现场实际情况，房屋顶部至+188.0m高程进行适当削坡后，采用“锚杆+挂网喷砼”的方式进行治理，锚杆采用直径为32mm的螺纹钢筋，间距为2.0m（垂直间距）×2.5m（水平间距），钢筋网采用φ8@150*150钢筋网，喷射C25混凝土，喷砼厚度为15cm。

在+188.0m高程设置一道宽约3m的平台，平台往上采用“削坡+锚索+锚杆+格构梁+植草绿化”的方式进行治理。根据地貌条件，一级坡面按1:1，二级坡面按1:1.2的坡率进行削坡减载，减少坡面突变，使其形成整体。为增加坡面的稳定性，一级坡面采用“锚索+格构梁+植草绿化”，二级坡面采用“锚杆+格构梁+植草绿化”。锚索采用4×7×Φ5钢绞线，锚索间距为2.0m（垂直间距）×2.5m（水平间距），长度30m，格构梁尺寸采用 0.3m× 0.3m。锚杆采用直径为28mm的三级螺纹钢筋，锚杆间距为2.0m（垂直间距）×2.5m（水平间距）。

为截排坡面地表水，主要通过设置截排水沟形成截排水系统，排出地表水对边坡的冲刷浸润。截排水沟最后在坡脚通过涵管汇入河道。

为增加坡面表层土体的稳定性，减少地表水对坡面的冲刷，对格构梁内植草绿化（草灌结合）。

图1 崩塌治理剖面图

6、监测方案

保证边坡的安全，实施对边坡过程的动态控制，掌握边坡变形状态，总结工程经验，为完善设计提供依据，积累区域性设计、监测的经验。主要包含地表位移监测和锚索、锚杆应力监测。地表水平位移监测点沿边坡周边设置，监测边坡治理前、治理中及治理后的水平位移值。锚索、锚杆的内力监测点选择在受力较大且有代表性的位置，每排锚索桩应有监测代表点。计划布置地表水平位移监测点28个，锚杆应力监测点41个，锚索应力监测点29个。

观测密度在施工期间要求不少于每1天一次，竣工后总监测期为两年，第一年内要求每半个月测一次，剩下一年一个月测一次。在使用期间，根据边坡人工巡视的情况，再进行具体的监测要求。

7、结语

随着乡村振兴及山区工程建设的推进，人工高边坡导致的崩塌等地质灾害给人民群众的生命和财产带来威胁，本文以广东某地的崩塌为研究对象，从地质环境条件出发，阐述了该崩塌的形成机制和治理及监测方案，认为崩塌发生的主要内在因素为岩土特性及边坡的微地貌，主要诱发因素为气象因素（短时强降雨或连续降雨），同时简要介绍了该崩塌的治理方案及监测方案，希望为类似工程提供参考。

参考文献：

[1]中华人民共和国国家标准.建筑边坡工程技术规范（GB 50330-2013）.北京.中国建筑工业出版社.2013

[2]中华人民共和国国家标准.滑坡防治工程勘查规范（GB/T 32864-2016）.北京.中国标准出版社.2016

[3]张建国，魏平新，等；广东省主要地质灾害发育特点与防治对策[J].中国地质灾害与防治学报.2003，14（4）,44-48

[4]马翔，赖国泉.某山区机场高填方滑坡变形特征分析[J].中国地质灾害与防治学报.2019，30（4）,16-23

[5]姚能文.潮州市潮安区地质灾害特征、分布规律及防治措施探讨[J].西部资源.2021，105（64）,10-12