广州市花都区某滑坡稳定性评价与分析

熊龙

(广州市地质调查院,广东 广州510440)

1 滑坡简要情况

花都区花山镇儒林村十五组滑坡位于花都区中部,距花山圩镇约2km,属平原地貌区。滑坡区位于平原地貌区内的残丘坡脚,坡脚为房屋,房屋与坡脚距离1～3m,坡脚因削坡建房形成人工边坡。2016 年8 月,受暴雨诱发,人工边坡局部发生滑坡,滑坡区呈舌形,其后缘及侧壁见陡坎,前缘见约100m3土体堆积,堆积物直抵房屋后墙。多种迹象表明该处边坡坡体处于不稳定状态,滑坡潜在体积初步估计达5600m3,一旦滑体再次发生滑动,滑体可能冲击坡脚附近民房,将对坡脚2 户10 人的生命财产安全造成危害,威胁财产预估为200 万元。

2 滑坡基本特征

2.1 空间形态特征

滑坡区位于花都区中部花山镇圩镇东北儒林村十五组,属平原地貌区。滑坡区位于平原地貌区内的残丘坡脚,山坡由含砾石粘土、粉质粘土、强风化泥质粉砂岩、粉砂岩等岩土土层组成,表层为残坡积粉质粘土,土层较厚,砾石含量较低,坡面植被为桉树、杂草和灌木。区内最高点位于残丘坡顶,标高约58m,最低点位于坡脚村庄,标高约33m,相对高差25m。残丘坡度平缓,山坡原始坡度15°～25°,栽种有桉树,坡脚因为修建房屋而削坡,人工边坡长60m,坡高2～7m,坡度35～60°,坡面裸露,稳定性较差。

滑坡体长约20m,宽4m,厚1.5m,滑坡平面呈舌形,主滑方向为220°。滑坡体岩土裸露,前缘直抵屋墙体,后缘陡坎高约1.5m。滑体不同部位有不同程度变形、裂缝迹象,其中滑体后缘发育明显的弧形拉张裂缝,不连续,主拉张裂缝走向120～135°,延伸长度约20 米,见后缘陡坎,下错1～1.5 米。滑体中下部则土体松散,次生裂隙密集,呈不规则发育,总体呈网状、羽状分布,受雨水冲刷,局部已形成冲沟。滑体两侧可见次生裂缝及陡坎,与后缘陡坎相连呈圆弧状。滑坡体面积约80m2,总体积约100m3。

2.2 物质组成及结构特征

本滑坡为浅层土质滑坡,滑体主要由粉质粘土组成,局部见强风化粉砂岩。粉质粘土呈土棕红色、黄褐色,稍湿,主要成分为泥质和砂质,可塑(滑坡前缘土体呈软塑状),手捏粘性强,微弱砂感,切面具有光泽。强风化泥质粉砂岩呈青灰色、浅紫色、灰黑色,岩石主要成分为长石,粉砂质结构,块状构造,局部夹有泥岩碎块,岩芯半岩半土状,局部呈碎块状、短柱状。滑带位于粉质粘土与强风化泥质粉砂岩接触带上,主要由可塑状粉质粘土组成,黄色,多呈潮湿状,滑体前缘滑带呈饱和状,土体呈鳞片状或层纹状,产状与坡面大致平行。滑床岩性为强风化泥质粉砂岩,青灰色、浅紫色、灰黑色,粉砂质结构,层状构造,局部夹有泥岩碎块,岩芯呈半岩半土状、碎块状、短柱状,强度稍低,遇水易软化崩解。滑坡区下伏基岩面坡度较陡,滑床在纵向上呈后缘及中部较陡、前缘相对平缓的折线型。

2.3 水文地质

滑坡处于自然斜坡地带,倾向单一,周边未见常年径流,地表水体主要为鱼塘和水井,水量均较为稳定,与滑坡的距离较远。其中鱼塘的主要补给途径为大气降水及生活用水排放；水井则由地下水补给。滑坡区岩土层组合自上而下为:粉质粘土(为透水层)、强风化泥质粉砂岩(为隔水层)。受边坡岩土层结构组成及地形地貌(坡脚临空、坡陡,坡顶汇水地貌)控制,大气降水迅速入渗,在粉质粘土与强风化泥质粉砂岩接触带附近形成富水带。因此,滑坡体受持续降雨影响,滑带附近易形成局部上层滞水,在上部粉质粘土与滑带土层间形成稳定的地下水赋存带,从而严重降低滑坡区土体抗剪强度,同时增加边坡荷载,增大滑体的下滑力,水文地质条件对滑坡的稳定不利。

3 变形特征及成因分析

3.1 滑坡类型及变形破坏模式

按滑体体积分类,本滑坡滑体约100m3,属小型滑坡；按滑动体类型分类,本滑坡主要由粉质粘土构成,属土质滑坡；按力学性质分类,本滑坡属上部推移,下部牵引的复合式滑坡。滑坡前缘部分变形方式属牵引式,坡脚高陡开挖面使坡体支撑不足失稳,中部至后部变形方式为推移式,滑坡壁形成后,滑体后部失去支撑形成拉张裂缝,滑坡变形方式从牵引式过渡到推移式。本滑坡控滑面为层内错动带,沿控滑面产生垂向和纵向位移,对地表破坏性强。

3.2 滑坡成因及影响因素分析

滑坡位于平原地貌区的残丘上,滑坡顶部为U 型沟谷,坡脚为人工边坡,人工边坡坡度30～45°,坡面裸露。滑坡区属亚热带气候,降雨丰沛,汛期平均降雨量大,雨水汇聚于U 型沟谷形成短时径流,顺地势流下并冲刷坡面,汇聚于坡脚浸润土体,为滑坡的形成提供了一定的水理条件。滑坡区第四系含砾粉质粘土厚度一般1.6～9.2m,透水性较好,下伏透水性较差的强风化泥质粉砂岩隔水层,隔水层平均埋深约15m,雨水不断下渗至粉质粘土与基岩接触面,易在粉质粘土层底部形成软弱层和富水带,不仅严重降低了边坡岩土体的抗剪强度,而且增加了边坡的荷载,增大滑体的下滑力,进而诱发滑坡。此外,人为开挖坡脚形成临空高陡边坡也为滑坡体的滑动提供有利条件。笔者认为,地层岩性及产状、地形地貌条件是滑坡产生的主导因素,气候及降雨是滑坡发展的重要因素,坡脚开挖是诱发因素之一。

4 滑坡的稳定性评价

4.1 计算剖面及模型

本滑坡为折线形滑动面,采用传递系数法,选择平行于滑坡主滑方向的典型剖面2-2'和3-3'剖面进行计算,计算公式采用《建筑边坡工程技术规范》(GB50330-2013)[1]推荐公式,按一级边坡、折线滑动法查表,根据滑坡现状稳定性、产生破坏危害性、工程治理难度等因素,综合确定稳定性计算安全系数Kst 的取值为1.35。

4.2 计算工况与参数选取

滑坡区属地震基本烈度为Ⅵ度区,不考虑地震荷载影响；滑坡区地表无建筑物,不考虑地表荷载影响。调查发现坡脚岩土较为湿润,说明滑坡区地下水渗流形成了一定的动水压力,对滑坡稳定有一定的影响,而且下雨天,滑坡区表面土层湿滑泥泞,说明滑坡体土层受雨水浸泡极易饱和,岩土体含水量饱和的情况可取饱和重度。因此,选取自重+天然状态,以及自重+强降雨饱水状态两种工况进行计算。

滑坡滑体主要由粉质粘土构成,参数选取天然容重为13.4kN/m3饱和容重为18.4kN/m3,正常工况(天然状态)下粘聚力20.8kPa,内摩擦角14.9°,强降雨(富水状态)下粘聚力13.5kPa,内摩擦角9.8°,土层与锚固体粘结强度特征值为30kPa(表1)。

表1 边坡岩土体主要计算参数(推荐值)

4.3 稳定性简要分析

滑坡稳定性计算判别标准参考重庆市地方标准《地质灾害防治工程勘查规范》(DB50/143-2003)[2](表2)。计算结果表明,该边坡在天然状态条件下处于稳定或基本稳定状态,稳定性系数Ks=1.334～1.560,饱水后处于较不稳定状态,稳定性系数Ks=1.033～1.041,表明该处边坡危险性较高,如遇强降雨诱发,仍有可能下滑形成灾情,计算分析结果与边坡现阶段状态基本相符(表3)。

表2 滑坡稳定状态划分表

表3 边坡稳定性计算结果表

4.4 发展趋势预测

已发滑坡体纵向长度20m,横向宽度平均4m,面积约80m2,滑体体积约100m3,部分仍堆积于坡脚,已发灾害规模属小型滑坡。构成滑坡的土体潮湿松散,滑坡后缘可见明显裂缝,滑坡体见羽状裂缝,因此,本滑坡仍处于欠稳定状态[3]。滑坡区人工边坡东侧一段,长30m,高5～8m,坡度45～60°,坡体上部多为粉质粘土,坡脚局部见泥质粉砂岩出露,已发滑坡即发生在该段人工边坡,在雨季,坡体上部土层受雨水浸润,在饱和状态下很有可能沿粉质粘土与泥质粉砂岩的接触面发生滑坡,初步推断潜在滑坡面积约为1400m2,平均厚度4m,体积为5600m3,按滑体体积分级标准,潜在滑坡规模等级为中型。分析认为本滑坡在现状条件下处于潜在的较不稳定状态,如遇持续高强度降雨,可能进一步产生滑动,滑坡后缘范围将进一步扩大,产生更大危害。

4.5 防治措施建议

根据滑坡工程地质条件及以上稳定性分析,目前滑坡体处于潜在的较不稳定状态,为避免造成经济损失及不良影响,建议立即清除坡脚的滑坡前缘堆积土体,并尽快根据滑坡的稳定情况、纵向下滑力的大小及分布,采用二级支挡进行工程治理[4-5]。建议一级支档用抗滑桩进行支挡；二级支档可采用滑坡前缘坡脚挡墙和预应力锚杆(索)格构形式进行支护,应同步实施治“水”措施,设计在治理下部滑体时要考虑滑体上部未滑动部分的稳定性,以免产生上部进一步的滑动。

5 结论

花都区花山镇儒林村十五组滑坡属于浅层土质滑坡,边坡稳定性的影响因素较多,其中控制边坡稳定性的内因是岩土体工程性质及水理性能,汛期(4～9 月)强降雨是滑坡的主要诱发因素,人为开挖坡脚等人类工程活动也是诱发因素之一。稳定性分析也表明,滑坡正常工况下基本稳定,强降雨条件下较不稳定,综合多方因素考虑,建议采用抗滑桩+挡土墙的二级支护模式进行工程治理,以消除地质灾害隐患。