貴溪市金屯鎮瓦塘新村地質災害成因機理及風險預測

高 章

(安徽省地質礦產勘查局311地質隊,安徽 安慶 246000)

1 地質災害概況

地災隱患點位于貴溪市金屯鎮金路社區瓦塘新村西南側,因開挖山體北側及東側斜坡形成高陡邊坡,坡面歷年來在強降雨情況下,均有不同程度的滑坡及崩塌現象,每次崩滑方量均較小,一般不超過10 m3,暫未造成人員傷亡,但因坡腳距房屋距離較近,且人員居住密集,一旦發生較大規?；鸀暮?將造成不可挽回的巨大損失。隱患山體高陡,相對高差約為30 m,自然坡度約為20°～43°,切坡坡高2～21 m,坡度30°～75°,坡腳距離房屋2～4 m。坡體植被較發育,北側坡體表面為土質,較松散,東側坡體為巖質,節理發育,巖體破碎,整體穩定性較差。地質災害隱患體影響區為坡體前3棟居民樓,在強降雨等不利因素下,坡體易再次發生滑坡及崩塌災害,直接危及居民生命財產安全。

2 隱患體基本特征及成因機理

滑坡隱患坡腳前2 m為瓦塘新村4-5層聯排住宅樓,坡腳因開挖形成高約3～5 m的連續邊坡,坡寬約90 m,坡度60°,坡向15°。坡面歷年來在強降雨天氣下常有土體滑塌現象,方量3～8 m3?，F因坡面不時有小滑塌現象,有關部門在坡腳用磚塊磊筑了護坡墻,墻高1.5～2 m,厚0.3～0.5 m,寬約27 m,未使用混凝土澆筑,防護能力較弱。隱患體物質主要為殘坡積土體及全風化基巖,長期降雨或短時間雨量較大時,雨水自坡面下滲至滑移面,使滑帶土體飽和,粘聚力降低,土體抗剪強度下降,導致滑體沿全風化與強風化交界帶產生滑動變形。巖土體呈松散狀態,力學強度一般,滑體厚度約1～1.5 m。

通過金屯鎮金路社區瓦塘新村隱患體的勘查,分析隱患體主要的變形機制如下:

(1)樓房在建設過程中對原始邊坡進行切坡開挖,形成了高陡邊坡,破壞了隱患山體邊坡原有平衡,為坡體變形破壞創造了條件。

(2)隱患體主要為殘坡積碎石土加全風化基巖,結構較松散,具有一定透水性,地表水易于滲入轉換成地下水,表層土體在地下水的浸潤下呈軟塑狀;地下水易于在上覆土層蓄積,造成土體自重應力增加,并降低土體的抗剪強度。

(3)區內氣候類型為亞熱帶濕潤季風性,降雨量大,在連續強降雨情況下,使得形成的地表水滲入坡體土層后在某一局部形成較高的水頭,從而在坡體內造成較高的孔隙水壓力,增強了坡體的下滑能力;同時雨水滲入坡體所造成的地下水浮力,降低了坡體自重所產生的巖土抗滑摩擦阻力;雨水滲入土體增加了巖土體重度,即增加滑體下滑力;滲入坡體的雨水通過接觸面上土體的軟化性能,降低了接觸面巖土的抗剪強度。綜合以上因素,易導致坡體的失穩下滑。

滑坡體穩定性的主要因素是暴雨,特別是連續強度大的降雨,其變形機制主要表現為蠕滑—拉裂—滑動,變形速度較慢,為逐年累計的,變形強度也較小,主要表現為牽引式的特征。

3 滑坡隱患體穩定性分析

3.1 計算方案的選取

通過現場對滑坡隱患區調查,推測滑坡隱患體控滑結構面為全強風化交界帶,潛在滑動模式為折線形。采用折線形滑面邊坡傳遞系數法計算滑坡穩定性系數,計算公式如下:

圖1 折線形滑面邊坡傳遞系數法計算簡圖

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為邊坡穩定性系數;ψi為傳遞系數;Ri為i第計算條塊滑體抗滑力(kN/m);Ti為第i計算條塊滑體下滑力(kN/m);Ni為第i計算條塊滑體在滑動面法線上的反力 (kN/m);ci為第i計算條塊滑動面上巖土體的粘結強度標準值(kPa);φi為第i計算條塊滑帶土的內摩擦角標準值(°);li為第i計算條塊滑動面長度 (m);αi為第i計算條塊地下水流線平均傾角,一般情況下取浸潤線傾角與滑面傾角平均值(°),反傾時取負值;Wi為第i計算條塊自重與建筑等地面荷載之和(kN/m);θi為第i計算條塊底面傾角(°),反傾時取負值;Pwi為第i計算條塊單位寬度的滲透壓力(kN/m);i為地下水滲透坡降;Viu為第i計算條塊單位寬度巖土體的浸潤線以上體積(m3/m);Vid為第i計算條塊單位寬度巖土體的浸潤線以下體積(m3/m);γ為巖土體的天然容重(kN/m3);γ′為巖土體的浮容重(kN/m3);Fi為第i計算條塊所受地面荷載 (kN);Gz為綜合影響系數,取0.25;Kh為水平地震力系數;Wi為第i計算條塊自重與建筑等地面荷載之和(kN/m)。

3.2 穩定性評價標準

依據《滑坡防治工程勘查規范》(GB/T32864-2016)標準,結合計算成果將滑坡的穩定性分為以下幾類:

表1 滑坡穩定狀態劃分

3.3 計算參數的確認

根據勘查現場標貫試驗及土工試驗,并參照地區相關工程經驗值,得到計算參數見表2。

表2 滑坡力學參數

3.4 計算工況的選取

滑坡隱患威脅18戶90口人,威脅財產約500萬元,防治工程級別劃分為Ⅱ級。

根據勘查結果,滑坡隱患體主要為全風化凝灰巖具有弱透水性,勘探過程中鉆孔揭露地下水位埋深層位在0.6～2.1 m,坡體內沒有明顯的地下水流;區內地震活動不強烈,據《江西省地震動參數區劃圖》(江西省建設廳、地震局,2003年),區內屬地震動參數為0.05 g(地震烈度為Ⅵ度)區。因此,計算工況可不考慮地下水的影響,其穩定性計算選擇工況Ⅰ:自重,抗滑動安全系數取1.30;工況Ⅱ:自重+50 a一遇暴雨,抗滑動安全系數取1.25。

3.5 穩定性計算與評價

根據場地實際情況,推測滑坡隱患體潛在滑動面為全風化凝灰巖土層。選取最不利剖面對自重和自重+暴雨工況下滑坡穩定性分析。坡體內無貫通裂縫,坡面排水條件較好,暴雨工況下不考慮裂隙充水時的靜水壓力作用[1-2]。不同工況下剖面穩定系數計算結果見表3～表4。

表3 剖面穩定系數計算結果(自重)

表4 剖面穩定系數計算結果(自重+暴雨)

表5 坡面各結構面產狀

通過分析計算滑坡剖面,與場地現狀吻合,天然狀態下滑坡基本穩定,但在暴雨工況下,滑坡欠穩定,發生局部或整體滑動可能性大[3]。

4 崩塌隱患發展趨勢及危害預測

4.1 危巖變形現狀

通過現場勘察,現狀坡體中上部表面風化現象嚴重,巖體裂隙發育,裂隙開度1～3 cm,深0.1～0.3 m,貫通性一般,臨空面坡度35°～45°。

根據危巖現狀、空間幾何特征、結構面幾何特征分析,危巖體崩塌失穩方式為:滑移式崩塌。

4.2 穩定性分析評價

經現場勘查,勘查區坡面中上部存在危巖體,危巖體的形態主要受地層產狀及兩組節理面產狀控制。根據野外實地調查和赤平投影圖對三組結構面的組合進行穩定性判斷。

通過分析計算,由圖2～圖4可知,層理面及節理面②與坡面斜交,組成的組合交棱線傾向與坡向斜交且傾角較坡角緩?？梢耘卸?坡面中上部巖體在層理面和節理裂隙面②的共同作用下被切割成塊狀,形成危巖體,最終危巖體脫離母巖發生傾倒變形破壞。

圖2 層面與節理面②組合赤平投影圖

圖3 層面與節理面①組合赤平投影圖

圖4 節理面①與節理面②組合赤平投影圖

5 發展趨勢及危害預測

5.1 隱患體發展趨勢

通過調查,結合穩定性計算結果顯示滑坡隱患體暫未出現較明顯的下滑跡象,但此前已發生了多次小規模的滑塌,在暴雨或是連續強度大的降雨條件下,隨著滑坡隱患土體重度增大、抗剪強度降低,土體穩定性降低,隱患山體處于不穩定狀態,極有可能發生滑坡災害[4]。

5.2 危害性預測

隱患區范圍內主要為金屯鎮瓦塘新村3棟房屋后山體,其中滑坡隱患威脅聯排居民樓1棟,崩塌隱患威脅居民樓3棟,一旦發生地質災害,將直接威脅坡腳18戶90名居民的生命財產安全。根據《滑坡防治工程勘查規范》(DZ/T0218-2006)相關標準,確定本滑坡危害等級為Ⅱ級。金路社區瓦塘新村山體滑坡隱患體或崩塌隱患一旦發生滑坡或崩塌災害將會對坡腳的住戶造成人員傷亡和較大財產損失,嚴重影響當地社會穩定。

6 結論和建議

6.1 結論

貴溪市金屯鎮金路社區瓦塘新村滑坡隱患為巖土混合邊坡,坡面有小型滑塌跡象。根據隱患體威脅人口數量及財產數額測算,潛在危害等級為Ⅱ級。地質災害隱患區人類工程活動主要表現為建房切坡。通過穩定性計算分析表明:滑坡隱患體在天然工況下,處于基本穩定狀態,但安全儲備均不足,在暴雨條件下,處于欠穩定-不穩定狀態,極有可能產生局部或整體坡體失穩下滑;崩塌隱患在層理面及節理裂隙面②的組合作用下,有發生崩塌的可能性。為保證隱患山體前居民的正常生產生活,保障居民的生命財產安全,需對隱患山體進行治理。

6.2 建議

(1)為防止滑坡災害的發生,避免坡腳居民生命財產遭受損失,應盡快對貴溪市金屯鎮金路社區瓦塘新村滑坡隱患及崩塌隱患實施治理。

(2)治理方案建議為:針對滑坡隱患采用擋土墻+排水溝+坡面復綠,崩塌隱患采用修坡+主動防護網+排水溝。

(3)加強治理工程施工中的施工地質、驗槽或相關巖土鑒定工作,以驗證已有的調查成果,必要時補充更正調查結論。