综合评判法在边坡稳定性分析中的应用

2011-02-17曾庆飞广州市地质调查院广州510440

中国科技信息 2011年23期

曾庆飞广州市地质调查院，广州 510440

综合评判法在边坡稳定性分析中的应用

曾庆飞广州市地质调查院，广州 510440

综合评判法就是综合考虑内因、外因、人为原因和假设后果四大因子来对边坡进行危险性评价。本文以广州增城太珍采石场为例，利用综合评判法对其所在边坡稳定性进行分析。广州增城太珍采石场北坡是顺层构造面，并夹软弱层，断层、节理，裂隙发育，北坡的坡形和坡度有利于吸纳雨水，又稳定的接收细河的补给，这不仅大大增加了土体的自重力，而且减小了岩层的抗剪强度。北侧边坡岩土体风化严重，动载荷大，住宅、工厂、交通及通讯设施密集，发生滑坡等地质灾害后可能造成重大损失。综合分析得出，北侧边坡为滑坡地质灾害的高风险区，应该加强监测与防治。

综合评判法；边坡稳定性；滑坡

太珍石场矿区坐落于广州市增城市西部，矿区范围呈不规则多边形，面积约176915m2，当前主采区东西长约300m，南北宽约260m，形成三级台阶，石场标高：52.08～162.94m，最大高差为110.86m，目前开采面基本形成两个规则台阶,台阶高度约25m左右，坡角多为70～95°，局部近乎直立，滑坡是太珍石场最常发生、危害最大的地质灾害。[1]

1.太珍石场滑坡危险性评价方法—综合评判法

综合评判法就是综合考虑滑坡发生的内因、外因、人为原因和假设后果四大因子来对边坡进行危险性评价。内部因子(X1)分为复杂、中等和简单三类，因子值分别为3、2、1。外部因子(X2)分为易引发、中等和不易引发三类，因子值分别为3、2、1。人为因子(X3)分为严重、中等和不严重，因子值分别为3、2、1。边坡场地重要性因子(X4)按闭坑边坡所处场地重要性分为重要、中等、一般三类。因子值分别为3、2、1。危险性评价采用评判指数z进行判定，z的计算方法是：

Z=(X1n1+X2n2+X3n3+X4n4)／4 (1)

其中n1和n4为权重系数，范围为0.5～1.5。一般情况取1。评价原则一般为：

z≥2.5——危险；1.5≤Z＜2.5——易发；Z＜1.5--安全。[2]

2.太珍石场北侧边坡滑坡危险性评价因子分析

2.1 内部因子的分析

内因包括断层，构造面、节理、弱层、节理、裂隙等在内的地质情况，是滑坡产生的基础和前提。[2]太珍石场自1992年开采以来至今，共发生过 32次滑坡中。其中有14次因软弱层导致，2次因断层导致，16次因岩性、节理、裂隙所致。太珍石场北侧边坡为顺层坡，即岩层倾向与坡向一致，倾向近北，这种顺层构造极大的增大了滑坡发生的几率。矿坑内共有大小断层6条，在断层两侧的岩体中存在残余构造应力，随着矿坑的开挖延深，在回弹应力作用下岩体状态进行新的平衡调整，这样就导致沿断层走向产生一系列的变形和裂缝，大大提高了边坡的不稳定系数。软弱层是指岩层中遇水软化呈塑性状的炭质页岩或泥质页岩。断层下盘岩组中有7#、8#、9#和9#上弱层，尤以9#上力学强度最低，增加了发生滑坡的危险性。裂隙对边坡稳定性构成了一定的风险，特别是在断层带上发育的斜交裂隙和大而宽贯通性强的纵向裂隙。存在于软质的砂页、炭页、泥页岩内的层理和片理结构都有天然的光滑错动面，大多数滑坡都是沿着这些层面滑动的。从以上分析可以看出，北坡的地质构造复杂。每项因子都增加了滑坡的危险性，内部因子值取3。

2.2 外部因子分析

外部因子包括地下水、气象和边坡角等。太珍石场1992年至今，期间32次滑坡中，16次因雨水、地下水而产生，占50%。地下水既增加了岩体的自重，又对软弱层产生软化的作用，所以常常成为滑坡的诱发因子。降水通过下渗补给地下各含水层，当遇到软弱层时就会改变原有岩石的理化性质从而大大降低了岩土的抗剪力，使坡面变得不稳定。统计表明，每年汛期（4-10月份）发生的滑坡累计有24次，占统计总数32次的75%。增城市年均降雨量1869mm，雨季时间长，雨季集中在5、6、7、8、9月份，其降雨量占全年的68.1%，且常常集中于几次较大降雨过程，所以诱发滑坡的风险很大。坡度、坡形因素影响到边坡吸纳地下水多少。太珍石场所处位置为低山丘陵地貌，原始地形坡度在12～25°，坡度较小。坡形成梯级下降，每一阶梯宽大约15到45米不等，梯级边缘很陡峭，经随机测量的12个阶梯边坡坡度平均约74°，而且各个梯级是由被风化的花岗岩组成。这种坡形及坡度极利于降水的下渗。此外溪河在北坡坡脚流过，给北侧边坡长年稳定的地下水补给。总之北侧边坡容易受外力因素影响而产生滑坡，外部因子值取3。

2.3 人为因子分析

人为因子既包括人类活动的直接影响如开采活动、爆破和运输等，也包括人类控制不利而导致的间接影响如矿震等。人类的不合理生产活动导致斜坡外形的改变，引起坡体应力分布的变化失去平衡，从而为滑坡创造了条件。1992年至今的32次滑坡中，有22次与人为作用有关，其中15次与不合理的采石过程有关。如电错作业、采掘工程、清理、打眼、开凿旧巷等。采石场运输设施基本集中于北坡，采石场以重型汽车运输为主，每辆车重几十吨至上百吨，平均隔几分钟就有一辆卡车经过，由此而产生的动载荷是静载荷的10倍以上，长年累月的运行，对边坡的影响是显而易见的。露天开采与井下开采互相作用破坏了原有地层系统的结构，打破了原系统的平衡，花岗岩自然风化都可以破坏岩石的结构，降低边坡的强度。人为因子值取2。

2.4 边坡场地重要性因子分析

采石场的北侧边坡有500多居民、1所小学及10余家工厂及居民住宅。这些工厂和住宅最近的距矿坑边仅十几米，稍远一些的也不超一千米，密集区距矿坑边坡仅50米左右，如果此处边坡发生大规模滑坡必然威胁到附近工厂、住宅的安全，边坡场地重要性因子值取2。

3.太珍石场北坡稳定性分析

通过上述分析，X1—X4具体取值分别为3、3、2、2。X1对滑坡的形成、规模都有决定性的作用，每次滑坡的产生都有内因的参与；X2是滑坡的诱因，虽不起决定作用，但多数滑坡的发生，总是由外因触发；由于开采技术的提高和管理的完善人为因素(X3)越来越小；X4作为滑坡造成的灾害后果的预估，但结果有一定的可规避性。n1-n4权重值分别为1.5、1、0.5、l。将X1-X4入公式(1)中：Z=(1.5×3+1×3+0.5×2＋1×2)／4=2.625

Z＞2.5所以北坡为滑坡的危险区，发生滑坡的危险性大，发生后其造成的损失严重，今后应加强对此坡的监测及加强滑坡的治理，防患于未然。