贵溪市金屯镇瓦塘新村地质灾害成因机理及风险预测

2023-10-13高章

地下水 2023年5期

高章

(安徽省地质矿产勘查局311地质队,安徽安庆 246000)

1 地质灾害概况

地灾隐患点位于贵溪市金屯镇金路社区瓦塘新村西南侧,因开挖山体北侧及东侧斜坡形成高陡边坡,坡面历年来在强降雨情况下,均有不同程度的滑坡及崩塌现象,每次崩滑方量均较小,一般不超过10 m3,暂未造成人员伤亡,但因坡脚距房屋距离较近,且人员居住密集,一旦发生较大规模滑塌灾害,将造成不可挽回的巨大损失。隐患山体高陡,相对高差约为30 m,自然坡度约为20°～43°,切坡坡高2～21 m,坡度30°～75°,坡脚距离房屋2～4 m。坡体植被较发育,北侧坡体表面为土质,较松散,东侧坡体为岩质,节理发育,岩体破碎,整体稳定性较差。地质灾害隐患体影响区为坡体前3栋居民楼,在强降雨等不利因素下,坡体易再次发生滑坡及崩塌灾害,直接危及居民生命财产安全。

2 隐患体基本特征及成因机理

滑坡隐患坡脚前2 m为瓦塘新村4-5层联排住宅楼,坡脚因开挖形成高约3～5 m的连续边坡,坡宽约90 m,坡度60°,坡向15°。坡面历年来在强降雨天气下常有土体滑塌现象,方量3～8 m3。现因坡面不时有小滑塌现象,有关部门在坡脚用砖块磊筑了护坡墙,墙高1.5～2 m,厚0.3～0.5 m,宽约27 m,未使用混凝土浇筑,防护能力较弱。隐患体物质主要为残坡积土体及全风化基岩,长期降雨或短时间雨量较大时,雨水自坡面下渗至滑移面,使滑带土体饱和,粘聚力降低,土体抗剪强度下降,导致滑体沿全风化与强风化交界带产生滑动变形。岩土体呈松散状态,力学强度一般,滑体厚度约1～1.5 m。

通过金屯镇金路社区瓦塘新村隐患体的勘查,分析隐患体主要的变形机制如下:

(1)楼房在建设过程中对原始边坡进行切坡开挖,形成了高陡边坡,破坏了隐患山体边坡原有平衡,为坡体变形破坏创造了条件。

(2)隐患体主要为残坡积碎石土加全风化基岩,结构较松散,具有一定透水性,地表水易于渗入转换成地下水,表层土体在地下水的浸润下呈软塑状;地下水易于在上覆土层蓄积,造成土体自重应力增加,并降低土体的抗剪强度。

(3)区内气候类型为亚热带湿润季风性,降雨量大,在连续强降雨情况下,使得形成的地表水渗入坡体土层后在某一局部形成较高的水头,从而在坡体内造成较高的孔隙水压力,增强了坡体的下滑能力;同时雨水渗入坡体所造成的地下水浮力,降低了坡体自重所产生的岩土抗滑摩擦阻力;雨水渗入土体增加了岩土体重度,即增加滑体下滑力;渗入坡体的雨水通过接触面上土体的软化性能,降低了接触面岩土的抗剪强度。综合以上因素,易导致坡体的失稳下滑。

滑坡体稳定性的主要因素是暴雨,特别是连续强度大的降雨,其变形机制主要表现为蠕滑—拉裂—滑动,变形速度较慢,为逐年累计的,变形强度也较小,主要表现为牵引式的特征。

3 滑坡隐患体稳定性分析

3.1 计算方案的选取

通过现场对滑坡隐患区调查,推测滑坡隐患体控滑结构面为全强风化交界带,潜在滑动模式为折线形。采用折线形滑面边坡传递系数法计算滑坡稳定性系数,计算公式如下:

图1 折线形滑面边坡传递系数法计算简图

ψj=cos(θi-θi+1)-sin(θi-θi+1)tanφi+1

Ri=Nitanφi+cili

Ti=Wisinθi+Pwicos(αi-θi)+Phcosθi

Ni=Wicosθi+Pwisin(αi-θi)-Phsinθi

Wi=Viuγ+Vidγ′+Fi

Pwi=γwiVid

Ph=Gz·Kh·Wi

i=sin∣αi∣

式中:Fs为边坡稳定性系数;ψi为传递系数;Ri为i第计算条块滑体抗滑力(kN/m);Ti为第i计算条块滑体下滑力(kN/m);Ni为第i计算条块滑体在滑动面法线上的反力 (kN/m);ci为第i计算条块滑动面上岩土体的粘结强度标准值(kPa);φi为第i计算条块滑带土的内摩擦角标准值(°);li为第i计算条块滑动面长度 (m);αi为第i计算条块地下水流线平均倾角,一般情况下取浸润线倾角与滑面倾角平均值(°),反倾时取负值;Wi为第i计算条块自重与建筑等地面荷载之和(kN/m);θi为第i计算条块底面倾角(°),反倾时取负值;Pwi为第i计算条块单位宽度的渗透压力(kN/m);i为地下水渗透坡降;Viu为第i计算条块单位宽度岩土体的浸润线以上体积(m3/m);Vid为第i计算条块单位宽度岩土体的浸润线以下体积(m3/m);γ为岩土体的天然容重(kN/m3);γ′为岩土体的浮容重(kN/m3);Fi为第i计算条块所受地面荷载 (kN);Gz为综合影响系数,取0.25;Kh为水平地震力系数;Wi为第i计算条块自重与建筑等地面荷载之和(kN/m)。

3.2 稳定性评价标准

依据《滑坡防治工程勘查规范》(GB/T32864-2016)标准,结合计算成果将滑坡的稳定性分为以下几类:

表1 滑坡稳定状态划分

3.3 计算参数的确认

根据勘查现场标贯试验及土工试验,并参照地区相关工程经验值,得到计算参数见表2。

表2 滑坡力学参数

3.4 计算工况的选取

滑坡隐患威胁18户90口人,威胁财产约500万元,防治工程级别划分为Ⅱ级。

根据勘查结果,滑坡隐患体主要为全风化凝灰岩具有弱透水性,勘探过程中钻孔揭露地下水位埋深层位在0.6～2.1 m,坡体内没有明显的地下水流;区内地震活动不强烈,据《江西省地震动参数区划图》(江西省建设厅、地震局,2003年),区内属地震动参数为0.05 g(地震烈度为Ⅵ度)区。因此,计算工况可不考虑地下水的影响,其稳定性计算选择工况Ⅰ:自重,抗滑动安全系数取1.30;工况Ⅱ:自重+50 a一遇暴雨,抗滑动安全系数取1.25。

3.5 稳定性计算与评价

根据场地实际情况,推测滑坡隐患体潜在滑动面为全风化凝灰岩土层。选取最不利剖面对自重和自重+暴雨工况下滑坡稳定性分析。坡体内无贯通裂缝,坡面排水条件较好,暴雨工况下不考虑裂隙充水时的静水压力作用[1-2]。不同工况下剖面稳定系数计算结果见表3～表4。

表3 剖面稳定系数计算结果(自重)

表4 剖面稳定系数计算结果(自重+暴雨)

表5 坡面各结构面产状

通过分析计算滑坡剖面,与场地现状吻合,天然状态下滑坡基本稳定,但在暴雨工况下,滑坡欠稳定,发生局部或整体滑动可能性大[3]。

4 崩塌隐患发展趋势及危害预测

4.1 危岩变形现状

通过现场勘察,现状坡体中上部表面风化现象严重,岩体裂隙发育,裂隙开度1～3 cm,深0.1～0.3 m,贯通性一般,临空面坡度35°～45°。

根据危岩现状、空间几何特征、结构面几何特征分析,危岩体崩塌失稳方式为:滑移式崩塌。

4.2 稳定性分析评价

经现场勘查,勘查区坡面中上部存在危岩体,危岩体的形态主要受地层产状及两组节理面产状控制。根据野外实地调查和赤平投影图对三组结构面的组合进行稳定性判断。

通过分析计算,由图2～图4可知,层理面及节理面②与坡面斜交,组成的组合交棱线倾向与坡向斜交且倾角较坡角缓。可以判定,坡面中上部岩体在层理面和节理裂隙面②的共同作用下被切割成块状,形成危岩体,最终危岩体脱离母岩发生倾倒变形破坏。

图2 层面与节理面②组合赤平投影图

图3 层面与节理面①组合赤平投影图

图4 节理面①与节理面②组合赤平投影图

5 发展趋势及危害预测

5.1 隐患体发展趋势

通过调查,结合稳定性计算结果显示滑坡隐患体暂未出现较明显的下滑迹象,但此前已发生了多次小规模的滑塌,在暴雨或是连续强度大的降雨条件下,随着滑坡隐患土体重度增大、抗剪强度降低,土体稳定性降低,隐患山体处于不稳定状态,极有可能发生滑坡灾害[4]。

5.2 危害性预测

隐患区范围内主要为金屯镇瓦塘新村3栋房屋后山体,其中滑坡隐患威胁联排居民楼1栋,崩塌隐患威胁居民楼3栋,一旦发生地质灾害,将直接威胁坡脚18户90名居民的生命财产安全。根据《滑坡防治工程勘查规范》(DZ/T0218-2006)相关标准,确定本滑坡危害等级为Ⅱ级。金路社区瓦塘新村山体滑坡隐患体或崩塌隐患一旦发生滑坡或崩塌灾害将会对坡脚的住户造成人员伤亡和较大财产损失,严重影响当地社会稳定。

6 结论和建议

6.1 结论

贵溪市金屯镇金路社区瓦塘新村滑坡隐患为岩土混合边坡,坡面有小型滑塌迹象。根据隐患体威胁人口数量及财产数额测算,潜在危害等级为Ⅱ级。地质灾害隐患区人类工程活动主要表现为建房切坡。通过稳定性计算分析表明:滑坡隐患体在天然工况下,处于基本稳定状态,但安全储备均不足,在暴雨条件下,处于欠稳定-不稳定状态,极有可能产生局部或整体坡体失稳下滑;崩塌隐患在层理面及节理裂隙面②的组合作用下,有发生崩塌的可能性。为保证隐患山体前居民的正常生产生活,保障居民的生命财产安全,需对隐患山体进行治理。