衡东烈士纪念园边坡工程地质勘察及防治探究

卢仕吒

(湖南省核工业地质局三〇六大队，湖南 衡阳 421001)

1 概况

1.1 自然条件

衡东县位于湖南东部偏南，坐落于湘江中游的衡阳盆地和醴攸盆地之间，东临攸县，西接衡山，南濒衡南，北连株洲。区内由洣水及数条二级支流和公路构成的水陆交通网络，极大地便捷了对外的交通条件。

衡东地区属亚热带季风气候，四季分明，温暖湿润，雨量充沛，光照充足。根据衡东县气象局统计资料，衡东县平均降雨量为1 364.6 mm，一般降雨量1 200～400 mm，年最大降雨量在1997年，为1 985.4 mm，年最小降雨量在2011年，为794.6 mm；月最大降雨量在2010年4月，为297.7 mm，月最小降雨量在2011年7月，为2.2 mm；最大日降雨量在2006年8月22日，为71.9 mm。降雨集中在每年5至8月，在这段时期，常出现洪水泛滥，山洪暴发。境内年均日照1 491 h，年均无霜期297 d，年平均气温18.2 ℃，最高气温41.2 ℃，最低-7.6 ℃，年均蒸发量为1 501.9 mm。沿线地表水最终所流经地域属长江流域湘江水系，主要河流为洣水河。

衡东烈士纪念园边坡工程位于衡东县河西新区新建坪桥路东侧，为衡东烈士纪念园建设过程中开挖山体形成的边坡。

1.2 地质概况

1.2.1 地形地貌

边坡及山体地貌为剥蚀残丘地貌单元，场地整体为南高北低，山体较陡，地势起伏较大，基本保持原始状态，山体高度为30～50 m，自然坡度为20°～50°。山体地层主要由粉砂质泥岩组成，第四系覆盖变化较大，厚度一般为1.0～6.0 m，山体植被较发育，多为灌木及乔木，分布有松树及杉树等。

1.2.2 地质构造

根据《湖南省地质图》、《湖南省构造纲要图》及现场踏勘，本场区位于衡阳新华夏系凹陷盆地东北部边缘，主要出露古生界泥盆系、石炭系和二叠系地层，主要的地质构造为新华夏系NNE向的断裂构造，为衡阳盆地的基底。该区零星有海西和燕山期花岗岩侵入体。衡阳盆地自第三系以来，一直处于缓慢抬升阶段，区域性整体抬升是区内新构造的主要形式，无活动断裂及区域性大断裂通过，场区处于相对稳定状态。

2 边坡工程地质特征

2.1 边坡形态特征

该边坡为衡东烈士纪念园建设过程中开挖山体形成的边坡。由于现场地还未整平至设计标高，所以边坡还未完全形成。该边坡为岩土混合边坡，边坡长约为493.4 m，坡高2.6～14.0 m，坡角在45°以上，局部近乎垂直。边坡上方为自然山体，无建筑物，下方为拟建烈士纪念园。

2.2 边坡物质组成

据钻孔揭露，场地内各岩土层特征自上而下分别描述如下(其中①～④为地层序号)：

①粉质黏土(Qdl)：坡积成因，黄褐色，可塑，主要由黏粒及少量粉粒组成，含块石，粒径为5～60 cm，最大超过120 cm，无摇振反应，干强度、韧性中等。该层在场地内主要分布在边坡顶部，厚度1.0～3.8 m。

②粉质黏土(Q4el)：残积成因，红褐色，硬塑，主要由黏粒及少量粉粒组成，局部含泥岩风化碎块，土芯刀切面较光滑，无摇震反应，干强度、韧性中等。该层大部分场地有分布，厚度1.0～5.2 m。

③强风化粉砂质泥岩(K)：红褐色、紫红色，泥质结构，层状构造，原岩结构构造已大部分破坏，岩石矿物已变色，节理裂隙极发育，岩芯破碎，多呈碎块状及半岩半土状，局部短柱状，岩质极软，手指可刻痕，锤击易碎，岩石质量等级为Ⅴ级。该层全场分布，厚度0.9～3.3 m。

④中风化粉砂质泥岩(K)：紫红色、红褐色，泥质结构，层状构造，岩石主要由黏土矿物及少量碎屑矿物组成，局部夹薄层砂岩，节理裂隙较发育，岩芯较完整，呈短柱状、柱状，夹碎块状，遇水易软化，干时易开裂崩解，属于软岩，岩石质量等级为Ⅳ级，RQD为70～85。该层全场分布，最大控制层厚19.9 m。

3 边坡稳定性分析

3.1 边坡现状

边坡上覆地层主要为坡积粉质黏土①和残积粉质黏土②，下伏基岩为下第三系粉砂质泥岩。坡积粉质黏土①层中含较多孤石，孤石粒径为5～60 cm，最大超过120 cm，在特大暴雨或重力作用下极易发生孤石坠落。

场地覆盖层较厚，基岩未完全出露于地表，边坡坡度较缓，且不是顺层边坡，岩石发生大规模崩塌、滑移的可能性较小。现场测得边坡岩层产状为260°～275°∠4°～7°。边坡未进行放坡处理或采用任何支护措施，现在虽未发生大规模的滑动，但局部已经发生小规模的土体坍塌。

3.2 影响边坡稳定性的主要因素

根据对勘察资料进行分析和现场调查，影响边坡稳定性的因素主要有以下几方面：

(1)地质构造条件。场地边坡节理裂隙较发育，虽未存在有顺坡向节理面，且边坡表部岩体裂隙大多数呈闭合状，但不排除岩石节理交错形成楔形体，造成楔形体崩塌。

(2)岩土性质。坡面出露的岩层为粉砂质泥岩，粉砂质泥岩属于软质岩石，极易风化，岩体裂隙发育，易发生局部崩塌、楔形体滑塌。

(3)水文地质条件。该边坡坡体大部分由粉砂质泥岩组成，岩体中裂隙较发育，大多数为闭合裂隙，属弱透水层；边坡地下水埋藏较深，地下水对该边坡的稳定性影响较小。

(4)人为因素。因建路对山体进行开挖，且开挖时采取了大型机械作业，致使坡面表部岩体破碎、松动，对边坡造成了较大的破坏，使该边坡坡脚呈较陡坡面，岩石裸露，在一定程度上改变了山体原有的应力平衡状态。

3.3 边坡变形破坏模式预测

该边坡为岩土混合边坡，现还未完全开挖完成，预计边坡变形破坏模式主要有两种：一种是在岩质部分，由于岩体节理裂隙发育，若存在两组不连续的结构面，当两组不连续面产状组合达到一定条件时，它们与坡顶和坡面组成的楔体沿两组不连续面交线滑动，形成楔形体滑动崩塌；另一种是在土质部位，可能发生的变形破坏模式为粉质黏土的圆弧滑动，以粉质黏土下部为剪出口的圆弧逐级滑移变形破坏。

4 边坡防治建议

4.1 防治工程方案建议

防治工程方案：(1)采用锚杆挡土墙或格构式锚杆挡土墙进行支护；(2)坡面增加深层泄水孔，泄水孔插入土体深度应不小于1.0m；(3)坡面、坡顶植树种草，完善截水、排水措施。

4.2 防治工程设计参数建议

综合分析岩、土体物理力学试验成果，并参照《建筑边坡工程技术规范》有关规定，边坡支护参数取值见表1。

表1 边坡支护参数建议值表

5 结论

按委托要求，本次边坡勘察基本查明了边坡的地质环境条件及其规模、类型、范围和发展趋势，为边坡地质灾害治理设计提供了工程地质依据。经现场调查分析与稳定性计算，边坡局部地段已经发生小规模的崩塌，目前整体处于可能滑动状态，在遇强降雨及节理等其他作用下，有沿顺坡向节理面产生崩塌的可能，危及坡脚建筑物和行人安全，因此必须进行治理。