王博，陳國(guó)棟，趙曉玲

(1.安徽省地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站，安徽 合肥 230001；2.山東省地質(zhì)科學(xué)研究院，山東 濟(jì)南 250013)

0 引言

崩塌地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)位于樅陽(yáng)縣雨壇鄉(xiāng)高峰村同咀村民組，樅陽(yáng)縣城經(jīng)大崗窯至雨壇公路(Y017)東側(cè)山體的西邊坡(圖1)。

Y017鄉(xiāng)道東側(cè)山體的西坡為一人工邊坡，切坡長(zhǎng)約230m，高5～20m，坡度較陡，局部近于直立。2017年7月2日，該邊坡出現(xiàn)了2處崩塌，崩塌段坡體伴隨出現(xiàn)裂縫和少量孤石滾落。其中Ⅰ號(hào)崩塌體體積約3000m3，其后緣裂縫呈圈椅狀，裂縫長(zhǎng)66m，最大寬度約0.5m，最大可見深度約1.0m，裂縫所圍成的變形體面積約620m2。

Ⅱ崩塌體體積約550m3，其后緣裂縫亦呈圈椅狀，裂縫長(zhǎng)18m，最大寬度約0.3m，最大可見深度約0.3m，裂縫所圍成的變形體面積約50m2(圖2)。2處變形體后緣裂縫總體走向分別為10°和22°，大致與邊坡走向平行。形成裂縫的變形體，在遇強(qiáng)降雨或其他條件改變的情況下，有再次發(fā)生較大規(guī)模崩塌的可能，直接威脅坡下4戶民房16位居民生命安全，威脅財(cái)產(chǎn)約120萬(wàn)元，危害險(xiǎn)情等級(jí)為小型。該邊坡安全等級(jí)為三級(jí)，邊坡地質(zhì)環(huán)境復(fù)雜程度為簡(jiǎn)單類型。

1 地質(zhì)背景

1.1 地形地貌

工作區(qū)位于大山西坡，微地貌有高丘和谷地，總體地勢(shì)是東高西低。東側(cè)為高丘，最高點(diǎn)黃海高程為161.8m，丘體總體走向?yàn)镹E 23°，丘頂呈圓頂，山坡較平緩，坡度一般17～32，上部多覆以第四紀(jì)殘坡積物，厚度小于1m；西側(cè)為谷地，谷底黃海高程在25～30m(圖3)。

1—第四系殘坡積層；2—煌斑巖脈；3—花崗巖；4—鉆孔及編號(hào)；5—巖土體類型界線；6—斷層；7—裂縫；8—崩塌體及編號(hào)；9—剖面線及編號(hào)；10—產(chǎn)狀圖3 崩塌地質(zhì)災(zāi)害工程布置圖

1.2 地層巖性

工作區(qū)除第四系殘坡積、坡積層覆蓋外，所見均為巖漿巖出露。工作區(qū)內(nèi)出露的巖體主要為大缸窯巖體及毛王廟巖體的一小部分，其中毛王廟巖體為超淺層侵入體，為深肉紅色細(xì)粒鉀長(zhǎng)花崗巖，大缸窯巖體為淺肉紅色中—粗粒鉀長(zhǎng)花崗巖。鉀長(zhǎng)花崗巖呈粒狀、似斑狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。此外，見一條煌斑巖脈近SN向穿插于粗粒鉀長(zhǎng)花崗巖和細(xì)粒鉀長(zhǎng)花崗巖之中。第四系殘坡積、坡積層分布于山坡地表和谷地，厚0.5～2.0m?；尹S、褐黃色，由粉質(zhì)粘土夾碎石、粉質(zhì)粘土等組成[注]安徽省地勘局區(qū)域地質(zhì)調(diào)查隊(duì)，區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報(bào)告(1∶5萬(wàn))義津橋幅、樅陽(yáng)縣幅、湯溝鎮(zhèn)幅，1985年。。

1.3 地質(zhì)構(gòu)造

工作區(qū)所處構(gòu)造位置為廬樅火山巖盆地。工作區(qū)中部分布一條斷層F，圖幅內(nèi)長(zhǎng)度約180m，走向?yàn)镹NE 15°左右，其西側(cè)見煌斑巖脈充填。

1.4 水文地質(zhì)條件

1.4.1 地下水類型及含水巖組

根據(jù)工作區(qū)的地層巖性、含水層分布、地下水賦存特征、富水情況等，可將地下水劃分為2種類型。

(1)松散巖類孔隙水。工作區(qū)坡體淺表的殘坡層和谷地的坡積層，厚度薄，含水性差，但透水性好，為大氣降雨垂直入滲補(bǔ)給基巖裂隙水的良好通道。

(2)基巖裂隙水。分布于整個(gè)工作區(qū)，賦存在鉀長(zhǎng)花崗巖的構(gòu)造裂隙和風(fēng)化裂隙中，水量較貧乏。據(jù)區(qū)域水文地質(zhì)資料，泉流量小于1.0L/s，鉆孔涌水量10～100m3/d，地下水徑流模數(shù)0.3～1L/Skm2，水化學(xué)類型為HCO3-Ca·Na、HCO3-Ca型，礦化度0.11g/L。地下水動(dòng)態(tài)隨季節(jié)的變化而變化，該次調(diào)查民井水位埋深1.5m，Z1孔穩(wěn)定水位埋深2.1m[注]安徽省地礦局第二水文地質(zhì)工程地質(zhì)勘查院，安徽省1∶50萬(wàn)環(huán)境地質(zhì)調(diào)查報(bào)告，2000年。。

1.4.2 地下水的補(bǔ)給、徑流、排泄條件

工作區(qū)地下水的補(bǔ)給來源為大氣降水。地下水的徑流受地形條件控制，從高處向低處徑流，其水力坡度與所處地形坡度和坡向基本一致。經(jīng)短暫徑流后，地下水在低洼處或當(dāng)?shù)厍治g基準(zhǔn)面附近以溢流或泉的形式排泄、補(bǔ)給地表水體，蒸發(fā)、植物吸收也是該區(qū)地下水的排泄方式[注]安徽省地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站，安徽省樅陽(yáng)縣1∶10萬(wàn)地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查與區(qū)劃報(bào)告，2002年。。

1.5 工程地質(zhì)特征

1.5.1 巖體

(1)堅(jiān)硬的塊狀侵入巖巖組由燕山期細(xì)粒鉀長(zhǎng)花崗巖、中—粗粒鉀長(zhǎng)花崗巖和煌斑巖等組成。

(2)全風(fēng)化層：山坡中下部和坡腳地帶的淺表巖石風(fēng)化強(qiáng)烈，表層為全風(fēng)化，結(jié)構(gòu)疏松，呈砂土狀，Z2，Z3孔全風(fēng)化層揭露厚度0.2～0.5m，Z1孔全風(fēng)化層揭露厚度5.0m，邊坡全風(fēng)化層揭露厚度1.0～1.5m。

(3)強(qiáng)風(fēng)化層：全風(fēng)化層下部為強(qiáng)風(fēng)化鉀長(zhǎng)花崗巖層，Z2，Z3孔強(qiáng)風(fēng)化層未揭穿，Z1孔強(qiáng)風(fēng)化層未揭露，從邊坡強(qiáng)風(fēng)化層揭露看，該強(qiáng)風(fēng)化層厚度大于5.0m，結(jié)構(gòu)較完整，裂隙較發(fā)育，一般呈閉合—微張狀[注]安徽省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查局321地質(zhì)隊(duì)，銅陵市樅陽(yáng)縣雨壇鄉(xiāng)高峰村同咀村民組崩塌地質(zhì)災(zāi)害勘查報(bào)告，2017年。。據(jù)區(qū)域工程地質(zhì)資料，新鮮巖石單軸飽和抗壓強(qiáng)度110～220MPa，抗剪強(qiáng)度約為72MPa，內(nèi)摩擦角85°左右，軟化系數(shù)大于0.75，風(fēng)化后巖石力學(xué)性能顯著下降[注]安徽省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查局326地質(zhì)隊(duì)，安徽省樅陽(yáng)縣1∶5萬(wàn)地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查報(bào)告，2015年。。

1.5.2 殘坡積與坡積

工作區(qū)坡體表層分布有殘坡積粉質(zhì)粘土夾碎石，谷地表層為坡積粉質(zhì)粘土和粘土。

殘坡積碎石土：分布于山體淺表段，其成分為粉質(zhì)粘土混碎石，松散，碎石以風(fēng)化花崗巖為主，呈塊狀，棱角狀，含量一般在5%～20%。該層厚度在0.30～1.20m。

坡積粘性土：分布于谷地，其成分為粉質(zhì)粘土、粘土，稍濕，可塑—硬塑，具中低壓縮性，壓縮系數(shù)0.05～0.25MPa-1，承載力特征值250kPa。

2 不穩(wěn)定邊坡特征

2.1 邊坡形態(tài)特征

不穩(wěn)定邊坡位于大山(青山)西坡坡麓，為一人工切坡，平面上呈“Ω”形分布，中間凹，兩側(cè)凸。切坡長(zhǎng)約230m，從坡腳向山坡開挖的平面投影寬度為3～65m，切坡高度為5～20m，坡中部比兩端高，形成的開采面呈近直立狀，坡度60°～80°，坡向約270°。

2.2 邊坡結(jié)構(gòu)特征

2.2.1 邊坡物質(zhì)組成

組成坡體物質(zhì)自上而下有：①第四系殘坡積粉質(zhì)粘土夾碎石，灰黃、褐黃色，松散，稍濕，可塑，厚度小于0.5m；②全風(fēng)化鉀長(zhǎng)花崗巖，灰黃色，松散，呈砂狀，原巖結(jié)構(gòu)基本破壞，但尚可辨認(rèn)，干鉆可鉆進(jìn)，厚度0.5～1.5m；③強(qiáng)風(fēng)化鉀長(zhǎng)花崗巖，灰黃、灰白色，細(xì)粒、中—粗粒結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，原巖結(jié)構(gòu)大部分破壞，礦物成分顯著變化，具高嶺土化、鉀長(zhǎng)石化，風(fēng)化裂隙較發(fā)育，鉆孔未揭穿，從邊坡揭露情況看，厚度5～18m。

2.2.2 邊坡裂隙發(fā)育特征

經(jīng)裂隙測(cè)量，Ⅰ號(hào)崩塌體所在邊坡裂隙主要有：①325°∠83°，間距23～34cm；②252°∠63°，間距10～36cm；③331°∠71°，間距10～14cm；④60°∠60°，該組裂隙與331°∠71°組裂隙成為“X”型共軛剪節(jié)理。Ⅱ號(hào)崩塌體所在邊坡裂隙主要有：①76°∠80°，間距80～100cm；②120°∠41°，間距10～50cm；③305°∠41°，間距7～12cm；④225°∠47°，間距14～24cm；⑤285°，近直立，該組裂隙與坡面大致平行。

2.2.3 邊坡巖體結(jié)構(gòu)類型

從邊坡出露的巖體看，組成邊坡的巖石主要是強(qiáng)風(fēng)化的鉀長(zhǎng)花崗巖，屬較軟—較硬巖，巖體完整程度為較完整，裂隙面傾角較陡，結(jié)合程度為一般。經(jīng)綜合分析判斷，該巖質(zhì)邊坡巖體類型屬Ⅲ類[1]。

2.2.4 崩塌堆積體特征

兩處崩落體均呈“扇形”堆積于坡腳處，其物質(zhì)組成主要有全風(fēng)化鉀長(zhǎng)花崗巖和強(qiáng)風(fēng)化鉀長(zhǎng)花崗巖，堆積物大小混雜，分選性較差，另外，Ⅰ號(hào)崩落體中見少量未風(fēng)化的鉀長(zhǎng)花崗巖滾石，球度較好，直徑30cm左右。其中Ⅰ號(hào)崩落體底邊長(zhǎng)約55m，斜面長(zhǎng)29m，坡度40°，方量約3000m3；Ⅱ號(hào)崩落體底邊長(zhǎng)約20m，斜面長(zhǎng)6.8m，坡度37°，方量約550m3。

3 坡體裂縫特征

兩處崩塌所在的坡體均出現(xiàn)了開裂，為卸荷裂隙。其中Ⅰ號(hào)崩塌坡體見4條走向各不相同，長(zhǎng)度、寬度和深度亦各不相等的裂縫，其中后緣裂縫大致呈圈椅狀分布，裂縫長(zhǎng)66m，最大寬度約0.5m，最大可見深度約1.0m，主裂縫段任意高程約55m，走向10°；Ⅱ號(hào)崩塌坡體見5條走向各不相同，長(zhǎng)度、寬度和深度亦各不相等的裂縫，其中后緣裂縫大致呈圈椅狀分布，裂縫長(zhǎng)18m，最大寬度約0.3m，最大可見深度約0.3m，主裂縫段任意高程約37m，走向22°。

4 崩塌形成的影響因素及形成機(jī)制

人工切坡為崩塌的發(fā)生提供了基礎(chǔ)條件，切坡形成高陡的開采面，造成較大范圍的巖體臨空，打破坡體原有的應(yīng)力平衡狀態(tài)，導(dǎo)致邊坡應(yīng)力重新分布，使部分巖體卸荷回彈，坡體的應(yīng)力釋放產(chǎn)生新的卸荷裂隙，并致使原有節(jié)理裂隙寬度增大，從而形成危巖體[2]。邊坡地層巖性主要為全風(fēng)化和強(qiáng)風(fēng)化鉀長(zhǎng)花崗巖，巖體風(fēng)化較強(qiáng)。巖石強(qiáng)度呈較軟弱—較堅(jiān)硬狀，其抗壓、抗剪強(qiáng)度較低。強(qiáng)風(fēng)化鉀長(zhǎng)花崗巖中發(fā)育多組裂隙，呈“X”型交錯(cuò)，局部密集發(fā)育。該區(qū)降雨頻繁，降雨量大。雨水下滲，一方面增加了巖體自重，加大了靜水壓力；另一方面，溶解軟化了裂隙充填物，促進(jìn)裂隙進(jìn)一步發(fā)育貫通。綜上所述，崩塌的形成是地形地貌、地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、水文地質(zhì)條件、人類工程活動(dòng)等多種因素綜合作用的結(jié)果，根據(jù)邊坡類型及坡體裂縫特征，結(jié)合巖土體條件綜合判斷，該處邊坡的失穩(wěn)模式為滑移式崩塌。

5 崩塌穩(wěn)定性分析與評(píng)價(jià)

5.1 崩塌變形位移監(jiān)測(cè)

在2處崩塌變形體布置了8個(gè)水平位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)，其中Ⅰ號(hào)6個(gè)，Ⅱ號(hào)2個(gè)。2017年7月11日—2017年8月29日共進(jìn)行了8期位移監(jiān)測(cè)，根據(jù)天氣狀況及監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的穩(wěn)定情況，1～4期按約3天一周期頻率監(jiān)測(cè)，4～6期按約7天一周期頻率監(jiān)測(cè)，6～8期按約15天一周期頻率監(jiān)測(cè)[3]。在8期的監(jiān)測(cè)中，當(dāng)期位移量普遍處于0～10mm區(qū)間，當(dāng)期最大位移量為33mm；累計(jì)位移量處于5～42mm區(qū)間，考慮到監(jiān)測(cè)區(qū)域地處密林間，各種因素特別是天氣原因?qū)ΡO(jiān)測(cè)結(jié)果的影響較大，監(jiān)測(cè)點(diǎn)偶爾出現(xiàn)20～30mm范圍的位移應(yīng)該是監(jiān)測(cè)誤差，可以認(rèn)為監(jiān)測(cè)區(qū)域基本穩(wěn)定。

5.2 崩塌穩(wěn)定性定性分析

根據(jù)調(diào)查的各結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀及邊坡坡向，分別作Ⅰ號(hào)崩塌和Ⅱ號(hào)崩塌危巖體的赤平投影圖(圖4、圖5)，從圖中可知，有一部分裂隙面的交棱線傾向坡外，為外傾不利結(jié)構(gòu)面，邊坡結(jié)構(gòu)為不穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，破壞模式以滑移式破壞為主。此外，巖體被多組裂隙切割形成楔體，也降低了巖體的穩(wěn)定性[4]。

圖4 Ⅰ號(hào)崩塌邊坡結(jié)構(gòu)面極射赤平投影圖

圖5 Ⅱ號(hào)崩塌邊坡結(jié)構(gòu)面極射赤平投影圖

該邊坡7月2日在遭強(qiáng)降雨情況下，有2處已經(jīng)出現(xiàn)小規(guī)模的崩塌地質(zhì)災(zāi)害。根據(jù)相似性原則和工程地質(zhì)類比，在重力、風(fēng)化和強(qiáng)降雨等綜合因素影響下，易再次發(fā)生崩塌。因此，整個(gè)邊坡目前是處于欠穩(wěn)定—基本穩(wěn)定狀態(tài)，穩(wěn)定性較差，發(fā)展趨勢(shì)不穩(wěn)定，建議盡快對(duì)該邊坡進(jìn)行綜合治理。

5.3 崩塌穩(wěn)定性計(jì)算與評(píng)價(jià)

5.3.1 穩(wěn)定性計(jì)算方法

根據(jù)前述不穩(wěn)定邊坡的形成因素、破壞模式分析，采用滑移式崩塌破壞模型進(jìn)行穩(wěn)定性計(jì)算[5-7]。根據(jù)《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范(GB50330-2013)》附錄A的有關(guān)規(guī)定，采用平面滑動(dòng)面的極限平衡法進(jìn)行穩(wěn)定性計(jì)算(圖6)。計(jì)算公式如下：

R=[(G+Gb)cosθ-Qsinθ-Vsinθ-U]tanφ+cL

T=(G+Gb)sinθ+Qcosθ+Vcosθ

1—第四系；2—花崗巖；3—煌斑巖脈；4—強(qiáng)風(fēng)化；5—全風(fēng)化圖6a 樅陽(yáng)縣高峰村同咀邊坡穩(wěn)定性計(jì)算坡面1～1′

1—第四系；2—花崗巖；3—煌斑巖脈；4—強(qiáng)風(fēng)化；5—全風(fēng)化圖6b 樅陽(yáng)縣高峰村同咀邊坡穩(wěn)定性計(jì)算坡面2～2′

1—第四系；2—花崗巖；3—煌斑巖脈；4—強(qiáng)風(fēng)化；5—全風(fēng)化圖6c 樅陽(yáng)縣高峰村同咀邊坡穩(wěn)定性計(jì)算坡面3～3′

式中：T—滑體單位寬帶重力及其他外力引起的下滑力(kN/m)；R—滑體單位寬帶重力及其他外力引起的抗滑力(kN/m)；c—滑面的黏聚力(kPa)；φ—滑面的內(nèi)摩擦角(°)；L—滑面的長(zhǎng)度(m)；G—滑體單位寬帶的自重(kN/m)；Gb—滑體單位寬帶豎向附加荷載(kN/m)；θ—滑面傾角(°)；U—滑體單位寬帶總水壓力(kN/m)；V—后裂隙面上的單位寬帶總水壓力(kN/m)；Q—滑體單位寬帶的水平荷載(kN/m)；h—后緣陡傾裂隙深度(m)；hw—后緣陡傾裂隙充水高度(m)，根據(jù)裂隙情況及匯水條件確定。

5.3.2 計(jì)算參數(shù)的確定

(1)荷載類型的確定

該區(qū)不考慮地震應(yīng)力的影響，因此，作用力類型選用巖體自重、孔隙水壓力。巖體自重為巖體體積與容重的乘積?？紫端畨毫χ豢紤]靜水壓力(hw)的作用。在天然狀態(tài)下，不考慮孔隙水水位；在暴雨?duì)顟B(tài)下取值為1/4～1/2的孔隙水高度。

(2)計(jì)算工況的確定

根據(jù)該區(qū)地質(zhì)環(huán)境條件及邊坡變形引發(fā)的主次要因素，選用天然狀態(tài)、暴雨期2種工況進(jìn)行計(jì)算。天然狀態(tài)的荷載組合為自重。暴雨期的荷載組合為自重+暴雨期靜水壓力

5.3.3 計(jì)算指標(biāo)的確定

該次研究未進(jìn)行巖石物理力學(xué)指標(biāo)試驗(yàn)，根據(jù)該地區(qū)經(jīng)驗(yàn)值及其他工區(qū)的測(cè)試成果，選用相關(guān)計(jì)算指標(biāo)(表1)，形體指標(biāo)根據(jù)實(shí)測(cè)剖面量取。

表1 穩(wěn)定性計(jì)算主要參數(shù)

5.3.4 允許安全系數(shù)的確定

當(dāng)?shù)玫降陌踩禂?shù)大于允許安全系數(shù)時(shí)，邊坡為穩(wěn)定的，小于允許安全系數(shù)時(shí)為不穩(wěn)定的，當(dāng)不滿足允許安全系數(shù)時(shí)，應(yīng)通過工程處理使其提高。一般應(yīng)根據(jù)下列因素確定：①地質(zhì)災(zāi)害體的危害等級(jí)；②參數(shù)取值對(duì)安全儲(chǔ)備的考慮；③工程模型概化合理與否，計(jì)算方法誤差等；④工程服務(wù)年限。

現(xiàn)行《巖土工程勘察規(guī)范(GB50021-2001)》(2009版)對(duì)于允許安全系數(shù)的取值規(guī)定為：新設(shè)計(jì)的邊坡、一般工程宜取1.15～1.30；《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》(GB50330-2013)規(guī)定為：三級(jí)邊坡取1.05(地震工況)和1.25(一般工況)。

綜合考慮上述各類規(guī)范的規(guī)定及各類因素，該工程邊坡的允許安全系數(shù)選定為不小于1.20。

5.4 計(jì)算結(jié)果及評(píng)價(jià)

根據(jù)邊坡實(shí)際情況，分別選取了1～1'，2～2'，3～3'號(hào)3個(gè)斷面為計(jì)算模型，并確定了各斷面的最危險(xiǎn)滑動(dòng)面，計(jì)算結(jié)果見表2。

表2 穩(wěn)定性計(jì)算主要參數(shù)

計(jì)算結(jié)果表明，Ⅰ號(hào)崩塌體和Ⅱ號(hào)崩塌體所在邊坡，在天然工況1(自重)下處于基本穩(wěn)定狀態(tài)，在暴雨工況2(自重+暴雨)下處于欠穩(wěn)定狀態(tài)，有發(fā)生崩塌失穩(wěn)破壞的可能性，須對(duì)其進(jìn)行治理。其余邊坡段處于穩(wěn)定狀態(tài)。

5.5 防治方案建議

根據(jù)邊坡地質(zhì)條件，建議防治方案如下[8-10]：對(duì)處于欠穩(wěn)定—基本穩(wěn)定狀態(tài)或穩(wěn)定性較差的坡面，采用錨桿+格構(gòu)植草(或噴砼)方案進(jìn)行工程治理。對(duì)處于穩(wěn)定狀態(tài)的坡面，采用植草或噴砼進(jìn)行治理；③對(duì)邊坡后方零星出露的滾石、塊石，采用清理和在邊坡下方修建攔石墻或開挖截石溝進(jìn)行治理。布置坡頂、坡腳的截排水設(shè)施。削坡修整，并清理坡面的廢碴，進(jìn)行坡面、采坑復(fù)綠。

崩塌是由人工切坡，鉀長(zhǎng)花崗巖強(qiáng)烈風(fēng)化，構(gòu)造裂隙、風(fēng)化裂隙和卸荷裂隙發(fā)育，強(qiáng)降雨等多種因素作用下形成的，其形成機(jī)制為滑移式崩塌。Ⅰ號(hào)崩塌體和Ⅱ號(hào)崩塌體所在邊坡，在天然工況1(自重)下處于基本穩(wěn)定狀態(tài)，在暴雨工況2(自重+暴雨)下處于欠穩(wěn)定狀態(tài)，有發(fā)生崩塌失穩(wěn)破壞的可能性?？傮w來看，該邊坡崩塌危險(xiǎn)性較大。