陳澤萍 黃冠滔

摘要：為了查明佛山高明區(qū)某高邊坡近年來屢次遭受的地質災害的形成機制，就該高邊坡坡體工程地質性質及水文地質等條件進行綜合分析并對地質災害主要影響因素及誘發(fā)因素進行研究，同時對該高邊坡的綜合治理方案進行比對，提出最優(yōu)的治理方案。

關鍵詞：高邊坡；地質災害；形成機制；治理方案

1. 工程概況

該高邊坡為人工開挖邊坡，邊坡高度約30m，坡度為40°～50°，局部超過60°，邊坡長約225m。該處于2006年6月雨季，發(fā)生4處崩塌，導致大量土方（夾帶草木）坍塌。2015年至2016年初該邊坡先后又發(fā)生3次崩塌地質災害。雖未造成人員傷亡和財產損失，發(fā)的地災類型為小型崩塌，但在未來的暴雨作用下，危害范圍將會加大，可能再次發(fā)生崩塌甚至產生滑坡，造成更大的危害。2016年3月，該項目啟動治理工作。

2. 坡體工程地質與水文地質條件

2.1 工程地質條件

為了查明坡體工程地質條件，在勘查區(qū)內布設5個鉆孔，據(jù)鉆孔資料可知該邊坡巖土體由人工填土層（Qml，層號1）、第四紀殘坡積土層（Qedl，層號2）和石炭紀大賽壩組（C1ds，層號3）中厚層狀泥質粉砂巖組成：

（1）人工填土（Qml）：成分主要由粉質粘土及少量砂土組成，呈灰褐色，稍濕，經壓實，主要分布于坡腳擋土墻的走廊平臺上，僅在ZK2鉆孔處揭露，其層面埋深為0.00m，厚度為2.25m。

（2）殘坡積土（Qedl）：土性主要為粉質粘土，呈褐紅色，稍濕，硬塑，局部可塑，含少量細砂顆粒，分布廣泛，主要分布于丘陵地表上，除ZK2鉆孔外其余各鉆孔均有揭露，其層面埋深為0.00m，厚度0.80m～4.60m，平均2.10m。

（3）石炭紀大賽壩組（C1ds）基巖：

（3-1）全風化巖層：呈灰褐，巖石風化完全，巖芯呈硬塑——堅硬土狀。本層僅在ZK3、ZK4及ZK6處有揭露，揭露層面埋深為1.10m～2.40m，平均1.70m，厚度一般為0.85m～1.90m，平均1.55m。

（3-2）強風化巖層（W3）：巖石風化強烈，巖芯多呈土夾巖塊狀，少量巖塊狀，巖塊手可折斷。

（3-3）中風化夾強風化巖層（W2-1）：該層巖石風化強烈，巖芯多呈短柱狀、碎塊狀，局部夾半巖半土狀、碎塊狀強風化巖塊。取巖樣4組，天然抗壓強度為1.3MPa～4.0MPa，平均2.0MPa。本層全場均有分布，揭露層面埋深為0.80m～4.60m，平均2.90m，厚度變化大，山頂局部未鉆穿，一般揭露厚度為2.85m～20.70m，平均11.65m。

（3-4）中風化基巖（W2-2）：呈青灰色，粉砂質結構，層狀構造，裂隙發(fā)育，巖芯呈碎塊——短柱狀，巖質稍硬，錘擊聲較脆。取巖樣7組，飽和抗壓強度為8.8MPa～23.3MPa，平均值15.0MPa，標準值9.7MPa。巖體基本質量等級為Ⅳ級。本層除ZK4、ZK5鉆孔外其余各鉆孔均有揭露，層面埋深為5.10m～21.10m，平均10.10m，揭露厚度3.70m～5.10m，平均4.25m。

2.2 水文地質條件

地表水系不發(fā)育，邊坡上、下一帶無常年性水流，主要為季節(jié)性地表滯水。

根據(jù)地下水賦存條件及含水巖組特征，將其劃分為松散巖類孔隙水和基巖裂隙水兩種類型。松散巖類孔隙水分布在第四紀殘坡積層和人工填土的顆?？紫吨?，一般屬潛水性質，主要含水層為殘坡積粉質粘土和人工填土?；鶐r裂隙水分布在賦存于基巖的層理和節(jié)理裂隙中，分布不均勻，水力性質以潛水為主，局部具承壓性質。地下水主要受降雨補給，當降雨較大且持續(xù)進行時，雨水入滲量大大超過土體排泄量，巖土體易處于飽水狀態(tài)，土體容重增大，抗剪強度降低，在自重及地下水的作用下，易產生崩塌或滑坡。

3. 地質災害類型及特征

根據(jù)野外地質災害調查，該邊坡已發(fā)生的地質災害類型為崩塌1種，共7處，其特征詳述如下：

（1）BT1：位于邊坡西側，平面近似梯形，后壁較陡直，見有大量坡殘積土及土質全——強風化巖裸露。該段崩塌位置距地面高度約27m，邊坡傾向220°，坡度呈50°～60°，最大寬度約22m，順坡長度約20m，厚度2m～3m，崩塌土方約為450m3，屬巖質崩塌。

（2）BT2：位于邊坡西側，崩塌位置距地面高度約25m，平面近似弧形，后壁較陡直，高度3.0m～5.0m。該崩塌坡面傾向185°，最大寬度約32m，順坡長度約24m，厚度0.5m～2.0m，體積約780m3，屬巖質崩塌。坡腳可見巖層出露，產狀為40°∠35°。

（3）BT3：位于邊坡西側，崩塌位置距地面高度約21m，平面近似梯形，后壁較陡直，高度約13m，見有大量全～強風化巖及少量中風化巖裸露，后壁不新鮮，裂隙發(fā)育。該崩塌坡面傾向190°，坡度呈60°～70°，最大寬度約26m，順坡長度約20m，厚度0.5m～1.0m，體積約580m3，屬巖質崩塌。坡腳可見巖層出露，產狀為60°∠45°。

（4）BT4：崩塌位置距地面高度約20m，平面近似弧形，后壁較陡直，高度約10m，后壁不新鮮。該崩塌坡面傾向180°，坡度呈30°～40°，最大寬度約25m，順坡長度約20m，厚度0.5m～2.0m。崩塌體主要為土狀全——強風化巖體，體積約410m3，屬巖質崩塌。崩塌面后期經雨水沖刷形成一條自東北向西南走向沖溝。坡腳可見巖層出露，產狀為75°∠45°。

（5）BT5：崩塌位置距地面高度約20m，平面近似梯形，后壁較陡直，高度約3m，后壁新鮮。該崩塌坡面傾向190°，坡度呈60°～70°，最大寬度約4m，順坡長度約5m，厚度0.5m～2m，崩塌體散落于坡面，崩塌體主要為殘積土和全、強風化巖體，體積約10m3，屬小型土質崩塌。

（6）BT6：崩塌位置距地面高度約7m，平面近似梯形，后壁較陡直，高度約2m，后壁新鮮。該崩塌坡面傾向190°，坡度呈60°～70°，最大寬度約2m，順坡長度約3m，厚度0.5m～1m，崩塌體散落于坡面，崩塌體主要為殘積土及少量全風化巖，體積約2m3，屬小型土質崩塌。

（7）BT7：崩塌位于BT1中部，該段崩塌位置距地面高度約15m，邊坡傾向220°，坡度呈50°～60°，最大寬度約1.5m，順坡長度約2m，厚度0.5m～1m，崩塌土方約為1m3，屬原有崩塌體小型崩塌。

4. 邊坡穩(wěn)定性影響因素

綜合分析邊坡的地質環(huán)境條件，對該邊坡穩(wěn)定性相關的主要因素分析如下：

（1）邊坡的形態(tài)特征：該邊坡坡腳呈弧線型，從西北走向東，長約225m。邊坡呈上緩下陡的形態(tài)，靠近坡頂坡度為20°～30°，靠近坡腳的陡峭邊坡為40°～50°，局部超過60°，高差10m～30m。上緩下陡的坡體形態(tài)有利于地質災害的發(fā)生。

（2）巖土體工程地質特征：由于殘坡積土主要成分為粉質粘土，粘結力和抗剪強度較小，遇水易軟化、崩解，巖土體強度降低，從而可能導致表層殘坡積土沿下部巖面滑動或在臨空面的有利地勢下崩解，引發(fā)崩塌地質災害；再者由于坡體風化基巖的節(jié)理裂隙較發(fā)育，將巖體分切為零散的楔形體，這樣就給崩塌提供了有利條件。

（3）氣象和水文地質條件：該區(qū)強降雨時間較長，夏季多臺風暴雨，連續(xù)降雨期間給地下水提供了豐富的補給來源，增加了坡體水壓力，促進坡體巖土體的軟化崩解，降低巖土體強度，最終可能導致邊坡失穩(wěn)。

（4）人類的工程建設活動：在坡腳修建建筑物時，坡腳被開挖，原來的巖土層的應力平衡狀態(tài)被破壞，這樣坡體發(fā)生地質災害的可能性加大。

根據(jù)上述分析，坡腳邊坡陡峭且?guī)r土體遇水易軟化、崩解是邊坡穩(wěn)定性的主要不利因素，而大氣強降雨則是其主要激發(fā)因素。上述特征使得坡體陡峭部位容易發(fā)生小型崩塌，并隨著崩塌的發(fā)生，陡峭后壁臨空面后移，形成新的臨空面，從而為新崩塌的產生創(chuàng)造了條件。

5. 邊坡穩(wěn)定性計算

經上述分析可知，坡體主要不利的巖土層為地表薄層殘坡積土和其下全、強風化基巖，在長期暴雨的作用下，可能會發(fā)生小型崩塌或淺層滑坡。為進一步確定邊坡的穩(wěn)定性，預測其未來的發(fā)展趨勢，根據(jù)樣品試驗結果、反演分析和地區(qū)經驗，選取合適的巖土物理力學性質參數(shù)，對邊坡進行穩(wěn)定性計算，從數(shù)值上反映邊坡的穩(wěn)定性。[2]

5.1 計算方法

與邊坡穩(wěn)定性相關巖土體為殘坡積土、全和強風化巖，由于強風化巖節(jié)理裂隙較發(fā)育且?guī)r性成分主要為砂泥質，巖體工程性質較差，可按土質邊坡處理，因此可采用規(guī)范推薦的圓弧滑動條分法進行計算。

5.2 計算工況

根據(jù)邊坡在一般狀態(tài)（非雨季、無地震等）和飽和狀態(tài)（連降暴雨+地震等不利情況）下的差異，確定以下兩種計算工況：

工況一：一般狀態(tài)（自重）

地下水位以上按天然重度計算，在地下水位以下取飽和重度計算，不考慮地震、地下水的滲流和浮托力作用等其他因素。

工況二：飽和狀態(tài)（自重+暴雨+地下水）

由于坡體地下水位埋藏較深，坡體破壞為淺層的崩滑破壞，因此可不考慮地下水滲流和浮托力作用。暴雨時，巖土體重度和強度參數(shù)都取飽和時的參數(shù)，由于場地的地震烈度為VI度，所以可以不考慮地震作用。

5.3 計算剖面

根據(jù)擬治理邊坡特點，選取兩個典型剖面進行邊坡穩(wěn)定性計算，其結果可作為該邊坡穩(wěn)定性分析的參考。計算坡面如圖1、圖2。

5.4 計算參數(shù)

根據(jù)本次勘查鉆孔和探井的土工試驗數(shù)據(jù)和地區(qū)經驗，并結合反演分析，選取相關巖土層的物理力學性質指標，進行邊坡的穩(wěn)定性計算，具體參數(shù)見表1。

5.5 計算結果

采用理正復雜邊坡穩(wěn)定分析軟件的瑞典條分法，選取上述計算參數(shù)和計算剖面，對邊坡在兩種工況下的穩(wěn)定性進行計算。其計算結果見表2

從上表計算結果可以看出，該邊坡在一般狀態(tài)下，處于基本穩(wěn)定狀態(tài)；若遇長期暴雨等不利情況時，邊坡處于不穩(wěn)定狀態(tài)，尤其是坡體陡峭部位（坡體前緣臨空面、崩塌后壁等）很容易發(fā)生局部崩塌或滑坡；在最危險的情況下，邊坡將會沿著潛在危險滑動面產生淺層小型滑坡，對坡腳建筑物和居民造成很大危害，因此建議對其進行治理。

6. 邊坡治理方案建議

由于該邊坡主要由殘坡積土和全、強風化基巖組成，如果遇到長期暴雨，該處發(fā)生地災的可能性很大。坡腳建筑物密集，搬遷困難，無法只采取消極的監(jiān)測和避讓措施，現(xiàn)在應該積極去治理該邊坡。其措施主要有如下兩種：

方案一：修復原擋土墻+坡面清理+格構錨固+掛網噴砼護面+排水

針對該邊坡的特點（坡腳高陡，坡體上部殘坡積土松散），采用簡單清理坡面后，依據(jù)現(xiàn)有坡面進行格構錨固+掛網噴砼護面+排水的綜合治理方法。

方案二：修復原擋土墻+分級放坡+格構錨固+植被護面+排水

針對目前坡面較陡的特點，分級放坡，然后再進行格構錨固+植被護面+排水的綜合治理方法。

由上述兩種方法可知，方案一對山體破壞較小，以人工和機械配合施工，工程量相對較小，工期較長，無法綠化；方案二土方開挖量較大，可機械化施工，工期較短，治理費用也較大，可實現(xiàn)坡面綠化。綜合現(xiàn)場條件及勘查資料，建議采用方案二修復“擋土墻+分級放坡+格構錨固+植被護面+排水”方案。[3]

7. 結論

坡腳邊坡陡峭且?guī)r土體遇水易軟化、崩解是邊坡穩(wěn)定性的主要不利因素，而大氣強降雨則是其主要誘發(fā)因素。上述特征使得坡體陡峭部位容易發(fā)生小型崩塌，并隨著崩塌的發(fā)生，陡峭后壁臨空面后移，形成新的臨空面，從而為新崩塌的產生創(chuàng)造了條件。

針對邊坡的穩(wěn)定性及可能的失穩(wěn)形式，結合當?shù)氐慕洕⑸鐣偷乩憝h(huán)境條件，建議采取“保留或修復坡腳擋土墻+坡面清理+格構錨固+植被護面+排水”的綜合治理方案。

參考文獻：

[1] 建筑邊坡工程技術規(guī)范[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2013.

[2] 楊文鵬.論高邊坡的勘察與穩(wěn)定性[J].地球，2016（2）：175.

[3] 羅曉風.多形式支護體系在高邊坡支護工程中的應用[J]地球，2016（4）：435.