打磨沟村不稳定边坡成因分析及防治措施

李玲玲

(甘肃工业职业技术学院地质学院，甘肃天水741025）

2017年10月13日，榆中县银山乡打磨沟村打磨沟社东北侧不稳定边坡后缘出现裂缝，出现局部失稳滑塌。该不稳定边坡位于榆中县银山乡打磨沟村打磨沟社通往大滩和茨坪村的乡村道路边，高程2381m。滑塌塌区形态呈倒梯形，底宽约4m，顶宽约8m，高约12m，滑体厚度约2.0～4.0m，斜坡滑塌滑移距离约10m，堆积方量约150m3，滑塌后坡体后缘通村水泥道路悬空，随时有可能在接缝处断裂或掉落的可能。该不稳定边坡所在区域居民集中，且其变形特征明显，滑塌区可能会进一步扩大，甚至导致村民房屋倒塌，对坡顶17户68人的生命及财产安全威胁较大，影响范围较广，明确打磨沟村不稳定边坡的地质特征、分析其形成原因以及稳定性，采取措施进行防治迫在眉睫。

1 不稳定边坡特征

1.1 不稳定边坡形态特征

该不稳定边坡宽约400m，坡长约12～15m，坡顶高程2381m，其地质剖面图（如图1），坡向98°，坡度70°～80°，局部直立或临空，主要由自然因素和村民修建房屋开挖山坡坡体而综合影响而形成。不稳定边坡坡面裸露，基本无植被覆盖。该不稳定边坡坡顶和坡脚居民集中，且有通村的道路从坡顶通过，对边坡的扰动性较大，道路内侧为紧临居民区，坡脚到村民住宅区的距离约2～3m，局部紧邻坡脚。

1.2 不稳定边坡物质组成及结构特征

该不稳定边坡主要由第四系上更新统黄土构成，厚度大于20m，粒度组成以粉粒为主，含少量粘粒，质地均匀，结构疏松，具大孔隙，垂直节理发育，有自重湿陷性；矿物成份主要为石英、长石，次为亲水粘土矿物，质地均匀，无层理，具有粒状架空式接触现象，干燥—潮湿；浅黄色、灰黄色。湿陷性系数0.056～0.152，自重湿陷性系数0.022～0.096，为中强湿陷性黄土，粘聚力c值为12～32kPa，内摩擦角φ值为25.4°～32.6°，标准承载力值120kPa。

2 不稳定边坡成因分析

不稳定边坡灾害的成因主要由自然因素和人类活动共同作用形成[1]，原始的地形、地貌条件以及坡体物质组成的物理力学性质等是斜坡体产生灾害的基本条件，大气降水以及后期的人类工程活动，如坡顶、坡脚的建房削坡作用，坡面、路面、村民院内的汇水，水渠等的渗水、漏水作用等都会加剧该不稳定边坡失稳的可能性。

2.1 地形地貌条件

灾害区地貌形态属侵蚀、剥蚀黄土丘陵，山体较低，山坡坡度约25°～45°，地形切割强烈，海拔一般为2350～2450m。该不稳定边坡坡面裸露，坡面植被覆盖率差，在自然和人类活动的综合作用下，形成坡度约70°～80°，局部近似直立或临空，相对高差约10～15m，高陡的黄土斜坡是该不稳定边坡形成的必要条件。

2.2 坡体结构

不稳定边坡坡体为黄土层，质地均匀，固结松散，不具层理，具大孔隙构造，垂直节理发育，具强湿陷性，遇水易崩解，形成陡坎、落水洞、地裂缝等，有利于雨水渗漏致使其结构破坏，促使斜坡发生失稳变形。

2.3 降水因素

由于组成坡体的土体结构疏松，不稳定边坡体后缘及中部裂缝发育，入渗条件好，雨水入渗后，加大了坡体岩土体自重，减小了岩土体原有的凝聚力，降低了岩土体的抗剪强度[2]，同时在降雨、人类生活排水等大量入渗条件下潜蚀作用加强，使原始斜坡朝不稳定的方向不断地转化，最终发生不稳定边坡地质灾害。

2.4 人类工程活动

村民在斜坡坡顶和坡脚处修建房屋及道路，开挖山坡坡体形成高陡的临空面，一方面增大了斜坡体的坡度，另一方面破坏了原有的坡面植被，随着斜坡体自身重力、雨水的不断冲刷，以及其他外力的持续作用，一方面不稳定斜坡会发生卸荷变形，进而产生大量裂缝，使得斜坡体自身原有的稳定性降低；另一方面随着降雨等的入渗，黄土原有的物理力学性质发生变化，降低了土体原有的抗剪强度，进一步降低了不稳定边坡的自身稳定，当破坏的应力应变达到自身稳定的临界值时，土体内部的结构发生破坏，使土体沿某一软弱面向下滑动，发生整体或局部滑塌[3]。

3 稳定性分析及发展趋势预测

该地质灾害隐患点长期存在，2014年对该不稳定边坡约35m进行了应急工程治理，目前工程外观效能良好。近些年来原坡体上裂缝不断发展，落水洞、陡坎随处可见，使得前缘坡体坡度不断加大，局部直立或临空，坡面上纵向裂缝较为发育。降雨形成的坡面落水洞、陡坎等，形成了大小不一的直接或潜在的崩塌块体。2017年10月13日该处不稳定边坡发生局部失稳滑塌后，坡体后缘约8m长水泥道路悬空，道路内侧及村民房屋墙壁出现裂缝，道路外侧公路护栏、通信杆、电杆向外倾斜，外侧道路土路肩裂缝明显，随时有进一步垮塌的可能。

目前，该不稳定边坡现状条件下稳定性差，在坡面渗水、人类工程活动，自身重力、其他外力等的作用下，将导致该不稳定边坡进一步变形，故该不稳定边坡发展趋势为不稳定。

4 地质灾害防治初步方案

根据该不稳定边坡的发育特征，地层岩性结构、形成原因及失稳因素、坡面及坡脚建筑物的布置位置等方面综合分析考虑，建议采取综合防治措施（图2）。

4.1 坡脚处采用挡土墙进行稳定

本次治理工程长度为80m,采用衡重式挡土墙设计，挡土墙结构采用重力式C25素混凝土衡重式挡土墙。断面尺寸为：墙高8m，顶宽0.4m，面坡坡比1∶0.1，上墙高4.0m，上墙背坡比1∶0.1，衡重台宽1.0m，下墙背坡比1∶0.2，墙趾台阶宽0.5m，墙趾台阶坡比1∶0.1；基础深1.5m，基底倾斜坡比1∶0.2；，挡土墙基础采用分段跳槽方式开挖；基础采用三七灰土换填50cm，墙内预埋三排泄水孔，ø110mmPVC管呈品字形布置，横向间距3m，竖向间距1.5m，外倾坡比5%，下排排水管距地面1.0m，排水管入口利用碎石层过滤；挡土墙每隔10m设一道伸缩缝，伸缩缝为通缝（图3）。

图3 衡重式挡土墙设计图

对该不稳定边坡坡脚挡墙墙后回填，回填长度80m，夯填土方量约3011.4m3。土层分层夯填，每层夯填厚度30cm，夯实系数不小于0.9。

4.2 挡土墙以上部分修锚杆格构

在挡土墙顶部布设锚杆格构工程。框架格构分片布置，每片宽度为6.8m，每片锚杆框架由底梁、一道横梁、顶梁、两道竖肋组成，交点处布设锚杆；框架梁横梁截面尺寸为0.4m×0.4m，竖肋为矩形截面，尺寸为0.4m×0.4m截面，框架格构采用C25钢筋混凝土浇筑，每片框架整体浇筑，一次完成。框架梁嵌入土层深度不小于2/3框架梁高度，每两片之间设置2cm伸缩缝，深度20cm。

每片框架格构共布设两排，自下而上第一排高1.40m，宽3m，底梁顶面应与挡墙顶面平齐，工程施工中框架格构竖肋可适当调整；第二排高1.40m，宽3m，施工过程中第二排格构高度可依据地形适当调整；框架格构布设坡面应尽量平整，坡比1∶0.75；坡面平整工程中应尽量避免对坡体的扰动（图4）。

图4 锚杆格构设计图

4.3 挡土墙底部前缘设排水渠

挡土墙底部前缘布设排水渠工程，并根据地形条件延长排至安全区域，排水渠长100m。排水渠设计在衡重式挡土墙基础边缘，排水渠为矩形截面，排水渠壁为高0.2m，厚0.2m，采用C25混凝土浇筑，渠底为挡土墙基础，排水渠截面内侧宽0.3m，深0.2m；每隔10m设一道伸缩缝，缝宽2cm，缝内填塞沥青木板条。

5 结论

打磨沟村打磨沟社的不稳定边坡因其土体结构疏松，具强湿陷性，坡形高陡，地形切割强烈，坡面裸露，垂直节理发育，加之降雨、坡顶的排水、渗水作用、车辆的扰动作用以及修建房屋道路等人类工程活动等的影响，使边坡处于不稳定性，急需进行治理，根据边坡特点，可采取挡土墙结合顶部修建锚杆格构、坡脚修建排水渠的措施进行防治。