潮州市旸山小学滑坡隐患点稳定性分析及治理设计方案建议

李双梅，方 刚，张明亮

（广东省有色金属地质局九三一队，广东汕头 515041）

1 概述

地质灾害隐患点位于潮州市湘桥区磷溪镇旸山村旸山小学南部山体边坡，已发滑坡体所在边坡总长约100m，坡度约20°～60°，坡体走向为85°，整体坡向约为355°。潜在滑坡体体积约0.8×104m3，滑坡体规模可达中型。潜在滑坡紧邻学校操场和教学楼，潜在威胁人口约367 人，潜在经济损失约1000 万元，其危害性大，危险性大，为保证人民生命财产安全建议尽早治理。

2 地质环境条件

2.1 地形地貌

地灾点所在地为丘陵地貌，区内最低高程位于学校西侧道路，标高+9.71m；最高高程位于南东部山顶，标高+72.29m，相对高差62.58m。山体东西向自然坡度约19°～30°；南北向自然坡度约25°～30°，坡面植被较发育。

地灾点所在坡体人工削坡后边坡标高为+16.61～+40.25m，边坡总长约120m；坡向268°～352°，坡度20°～50°，边坡高度4～20m，边坡类型为土质边坡，地形地貌条件中等。

2.2 地层岩性

根据区域地质资料和勘查报告钻孔揭露情况,滑坡所在地区地层为三叠系上统及侏罗系下统银瓶山组（T3J1y）、第四系（Q）。

银瓶山组（T3J1y）：粉砂岩、细砂岩、长石石英砂岩，出露地表岩石为全风化、强风化，整段边坡呈土状，局部含少量的碎石块。钻孔揭穿全风化层厚5.3～9.2m，强风化层厚10.6～24.7m，揭露中风化层2.3～5.8m。地层产状51°∠30°。

第四系（Q）：出露第四系残坡积层（Q4el＋dl），主要分布在边坡表部的坡麓地带，呈灰黄、黄褐色，岩性为粉质粘土，混碎石块，结构较为松散；钻孔揭露厚度0.4～1.3m。

2.3 地质构造

区内未见断裂构造通过，根据区域地质资料，滑坡区位于韩江断裂带与田东—古巷断裂之间，大坑断裂南西延伸端；从钻孔岩芯观察，受区域地质构造断裂带影响，节理裂隙极发育，较具优势的节理裂隙有三组：①332°∠70°、②45°∠89°、③45°∠8°。对滑坡区影响较大，地质构造条件中等。

2.4 水文地质条件

地下水的类型有松散岩类孔隙水和层状岩类裂隙水两类。

松散岩类孔隙水分布于第四系土层中，透水性不均，地下水量贫乏，第四系松散岩类孔隙水富水性弱。层状岩类裂隙水主要分布于以粉砂岩为主的风化裂隙之中，丘陵地带的水力性质为潜水。岩层的富水性随裂隙的发育情况而变化，随深度增加而减少和闭合。总体上整个含水层的透水性不强，水量不大，裂隙含水层富水性弱。地下水主要补给来源是大气降水入渗补给，钻孔观测到地下水位埋深约10.8～15.4m。地下水径流方向与地势相仿，总体由中央山顶往四周，自高处向低地排泄。

2.5 工程地质条件

根据勘查报告岩土层从上至下按成因类型分成5层：①粉质粘土（残坡积土层（Q4el＋dl），②淤泥（Q4al），③全风化砂岩（T3J1y），④强风化粉砂岩（T3J1y），⑤中风化粉砂岩（T3J1y）。边坡主要由残坡积土和全风化—强风化砂岩组成，砂岩风化层多呈土状，故整体可视为土质边坡。因局部风化程度的差异岩土层中分布有碎石，降低了土层的凝聚力。砂岩风化而成的土体结构较松散，力学强度较低，稳定性较差，饱水易崩解软化。在暴雨或人工扰动影响下，容易引发崩塌、滑坡地质灾害。坡体位于粉砂岩分布区，地层倾向与坡向一致，倾角与坡角几乎一致，故发生顺层滑动和土岩结合面滑动的可能性较大，对边坡稳定不利。

3 滑坡形成的影响因素

据滑坡区所处的地质环境分析，滑坡体的形成包括内部条件：地形地貌、地层岩性、坡体结构、临空面等；外部条件：降雨、风化、人类工程活动。

3.1 内部条件

滑坡体处于丘陵向平原过渡地带，属剥蚀残丘地貌。滑坡体所在边坡坡度15°～70°，遭早期人工切坡造成较陡立且部分呈裸露状态，已形成便于岩土体滑崩的临空面。全风化和强风化砂岩构成边坡的主体，风化程度较高且不均，偶含碎石的存在使得土层的粘聚力降低，导水通道增加，受渗流影响的作用加大，坡体土层水理性质较差且前缘存在高陡临空面，在重力作用和强降雨等外部因素影响下，极易形成崩塌或滑坡。岩性对边坡具有明显的控制作用。

3.2 外部条件

该边坡的形成源于早期建设需要进行人工开挖等活动，坡角过大过陡，易受外界条件影响发生灾害。风化作用加速了岩层及危岩体裂隙的扩展，裂面强度降低，差异风化形成凹岩腔，促进危岩体的失稳。该区域夏季暴雨发生频繁，暴雨及持续降雨通过局部土体的裂缝渗入粘结性差的地下土层中，受地形和地下水的长期作用，土层软化，土体物理力学强度减弱，坡体处于饱水状态，增加自重，加剧土体的变形和破坏。人类工程活动是造成山体边坡滑塌的主要原因，降雨是坡体变形发展主要因素。

4 现状边坡稳定性分析

依据勘查掌握的有关岩土参数（见表1），对可能产生滑塌的学校南侧及东侧边坡的稳定性进行分段验算。

表1 各岩土层参数取值表

根据《建筑边坡工程技术规范》(GB50330-2013)[1]边坡稳定性状态划分标准，且结合稳定性计算可知，学校南侧的边坡（剖面1～4）在极端气候条件下的稳定性尚显不足（安全系数0.82～1.05），在未加稳固防护的情况下，存在滑塌失稳的可能。预测学校南侧的整段边坡在长期暴雨等不良气候条件的影响下，可能发生连续滑塌，最终可导致大面积的滑坡。预测滑坡主滑向为353°，可能发生滑坡的边坡长度约100m，潜在滑坡体宽约70m，长约40m，坡高约30m，滑床深度约6m，预测滑坡体体积约8000m3，属中型浅层滑坡[2]。学校东侧的边坡（剖面6），坡高小（≤4m），坡角不大（≤25°）稳定性较好，不易发生滑塌。

5 地质灾害治理工程设计

5.1 设计方案

设计依据现场调查和勘查报告内容结合《坡面防护工程设计规范》综合确定，该工程治理方案采用削坡+重力式挡土墙+格构+锚杆护坡，并在坡脚修筑排水沟，坡顶修筑截水沟[3]，平面布置见图1。

图1 设计方案平面布置简图

5.1.1 削坡

对山坡进行削坡减载，降低下滑力，该工程格构护坡段标高28m以下按1∶1放坡，标高28m以上按1∶0.84放坡，截水沟以上按1∶1放坡。

5.1.2 重力式挡土墙

在坡体下方修筑挡土墙作为主要支护措施，挡墙采用C30砼现场浇筑。D1-D14段挡墙长约122.31m，基础埋深1.5m，基底、墙顶标高随地势变化，挡墙高5.71m，墙顶厚为1.6m，面坡坡率1∶0.25。挡墙底部设置C20 砼垫层，厚度0.2m，2m×2m 梅花型设置泄水孔。横纵筋采用HRB400 钢筋，直径20mm 螺纹筋，箍筋采用HPB335钢筋，直径10mm圆钢。砼净保护层厚度75mm。

D14-D18 段挡墙长约45.69m，基础埋深1m，基底标高27.6m，墙顶标高30.12m，挡墙高4m，墙顶厚为1m，面坡坡率1∶0.25。挡墙底部设置C20砼垫层，厚度0.2m，2m×1.5m梅花型设置泄水孔。

5.1.3 格构+锚杆

标高28m 以下坡面1∶1 放坡后，采用2m×2.5m 格构护坡；标高28m 以上坡面按1∶0.84 放坡后采用2m×2.5m格构+锚杆支护。格构梁规格0.3m×0.3m，刻槽深度0.2m，框架格构梁为现浇C25 砼。格构梁横纵筋采用HRB400 钢筋，直径16mm 螺纹筋，箍筋采用HPB300钢筋，直径8mm圆钢。格构内植草皮，平台种植景观树，裸露坡面撒草籽护坡。锚杆采用HRB400,直径25mm 螺纹钢筋，锚杆间距横向2.0m，高度间隔1.915m。标高36～44m段坡面单根锚杆长12.2m，全长粘结段长12m；其余段坡面单根锚杆长10.2m，全长粘结段长10m。格构+锚杆布置断面示意图见图2。

图2 格构+锚杆布置断面示意图

5.1.4 截排水沟

截排水沟采用C20砼现浇，坡脚设置排水沟，长约360m，坡顶设置截水沟，长约400m，平台设置排水沟长约300m。

5.2 设计方案稳定性验算

边坡的稳定性计算主要以《建筑边坡工程技术规范》（GB50330-2013）的相关规定为依据，结合钻探资料、岩土体工程和坡体形态，对已发滑坡体所在边坡分段选取具代表性的断面采用南京库伦GEO5边坡稳定分析软件[4]进行稳定性计算，选取1-1′～4-4′剖面分析。计算分别选取三种工况进行（表2）。

5.2.1 设计参数选取

边坡类型：土质边坡，防护边坡高度11～24m；锚固段土层岩性：强风化粉砂岩；边坡工程安全等级：二级；边坡防治工程级别：二级；边坡重要性系数为1；锚杆钢筋：锚杆型号HRB400∅25mm 螺纹钢筋；锚杆锚固段长度10m 和12m；锚杆杆体抗拉安全系数按规范取值2.0，普通钢筋抗拉强度标准值360kPa；锚杆锚固体抗拔安全系数K=2.4；格构锚杆锚固体段钻孔直径90mm；岩土层为强风化粉砂岩，其与锚固体极限粘结强度标准值220kPa；钢筋与锚固砂浆间粘结强度设计值2400kPa（水泥砂浆强度M30）；格构锚杆抗拔力设计值88.31kN；抗震设防烈度：8 度（0.2g）；岩土材料参数见表1。

5.2.2 验算结果

经验算边坡各剖面加固后在各个工况下的滑动安全系数值见表2。

根据以上计算结果，设计边坡加固后工况1整体稳定性系数均大于1.3，工况2、工况3整体稳定性系数均大于1.1，各剖面加固后在各个工况的边坡都满足规范要求。

6 结语

为防止地质灾害的发生，遵循“固脚、强腰、排水”的原则，同时贯彻“恢复自然、水土保持、技术先进、经济美观”的理念，因地制宜，密切结合地质环境条件和已发地质灾害的特点和危害性，根据不同坡段的潜在的变形失稳形式来选择防治方案，分区段采取有针对性的治理措施。通过合理有效的治理工作，可以为主要隐患点附近的居民减轻或消除地质灾害威胁，免受地质灾害危害，对维护社会稳定，有效保护地质环境，促进社会经济全面、持续发展具有显著效益。

表2 设计边坡稳定性计算成果表