广东省云浮市新兴县某村崩塌地质灾害特征及防治工程方案_宋慷慷.pdf

广东省云浮市新兴县某村崩塌地质灾害特征及防治工程方案宋慷慷 柴俊(广东省有色矿山地质灾害防治中心 广东 广州 5 1 0 5 1 0)作者简介宋慷慷(1 9 9 2年),男,汉族,硕士研究生,主要从事工程地质、地质灾害治理相关工作。柴俊(1 9 9 3年),男,汉族,本科,主要从事水工环地质、岩土工程方向工作。摘 要 以广东省云浮市新兴县某村崩塌地质灾害为例,对该崩塌发育特征和区内地质环境进行了调查研究,并在此基础上进行地质灾害成因分析,制定防治工程方案,为类似地质灾害防治工作提供参考。关键词 地质灾害概况;特征;成因分析;防治工程方案 引言2 0 1 8年6月7 8日,受台风“艾云妮”引发的强降雨影响,新兴县多个村镇发生不同程度的地质灾害,根据 广东省地质灾害防治三年行动方案(2 0 2 0-2 0 2 2年)等文件规定及上级主管部门的指示,新兴县相关部门先后组织开展了多处大、中型地质灾害隐患点的防治工作,新兴县太平镇某村崩塌地质灾害便是其中之一。为更好地开展地质灾害防治工作,本文探讨了该崩塌地质灾害的特征、成因及防治工程方案。1.地质灾害调查概况2 0 1 8年6月,受台风“艾云尼”产生的强降雨影响,新兴县太平镇某村后山发生了2处崩塌地质灾害。考虑到除崩塌区域外,后山坡脚存在多处人工开挖陡坡,仍有较大的地质灾害隐患,因此对该村崩塌地质灾害分为崩塌区和隐患区展开调查(详见图1,红色线为崩塌区,黄色线为隐患区),概述如下。图1 崩塌地质灾害分区图崩塌区位于该村东侧后山边坡上,崩塌体物质主要为第四系残坡积砂质粘性土、全风化花岗岩和强风化花岗岩。其所在的变形体为一人为削坡和自然边坡组成的复合边坡,长约1 3 0 m,走向北西向,高度约56 0 m,下部由于村民建房开挖形成陡峭边坡,坡度7 0 8 5,上部自然边坡较缓,坡度约为2 5 6 0。两处崩塌发生的成因和位置不尽相同,一处发生在边坡底部(B T 1),其物质组成主要为强风化、全风化层组成,结合其破坏形式判定其类型为倾倒式崩塌,一处发生在边坡中部(B T 2),其物质组成主要为全风化层和残坡积层,结合其破坏形式判定其类型为滑移式崩塌。其中,B T 1体长约1 0 m,宽2 m,厚14 m,计算土石方量约5 0 m3;B T 2体长约4 m,宽约3 m,厚约0.52 m,计算土石方量约1 0 m3,二者均属微型崩塌,造成直接经济损失约1 0万元。崩塌的发生,导致边坡上部分土体裸露,且土方均堆积于居民房后墙。隐患区主要位于崩塌区东北侧,坡脚人工削坡34 m,坡 度4 0 9 0,局 部 修 建 有 高2.1 m、壁 厚0.3 5 m、长约6 0 m的挡土墙,距民房距离不足1米,挡土墙未见裂缝、倾斜、滑移、沉降、泄水孔堵塞等不良现象。上部自然斜坡高度约5 0 m,坡度2 5 6 0,易发生坡体崩塌的物质主要为第四系残坡积砂质粘性土、全风化花岗岩和强风化花岗岩。坡中修建有排水沟和沉淀池,排水沟尺寸为BH=0.3 5 m0.4 5 m,沉淀池尺寸为LBH=1.0 m1.0 m1.0 m,壁厚均为0.3 m。排水沟排水通畅,未见破损、积水等不良现象,沉淀池淤土堆积至排水沟沟底等高,未能定时清淤。经调查,崩塌区与隐患区崩塌地质灾害潜在威胁人数约3 0户1 8 0人,潜在经济损失约2 0 0 0万元,灾害险情等级为大。980 水文地质、环境地质、工程地质DOI:10.16631/15-1331/p.2022.06.0322.崩塌地质环境条件2.1地形地貌:崩塌所处地貌单元属中低山丘陵地貌,总体地形东高西低,地形起伏大,海拔2 6 4.63 4 0.0 m,高差7 5.4 m,自然斜坡坡度2 56 0,人工边坡坡度4 09 0。2.2地层岩性:区内出露晚侏罗世(J3)粗粒-粗中粒斑状黑云母花岗岩;距离崩塌区最近约2 k m有天堂坪断层经过,对该崩塌、隐患区影响较小。2.3水文地质条件:地下水类型主要为第四系残坡积土层的孔隙水和风化基岩的裂隙水。钻孔水文监测数据显示水位埋深为5.62 5.4 m,平均水位埋深1 6.2 m,层位均位于花岗岩的全、强、中风化层,地下水位动态变化一般为1.0 03.0 m。本次调查在钻孔Z K 0 6、Z K 0 7各取一组水样进行水质分析,结果显示地下水对混凝土结构、钢筋混凝土结构中钢筋及钢结构的腐蚀性均为微腐蚀性。根据工程经验,区内坡积土层及全风化花岗岩属于弱透水层,强风化花岗岩属中等透水层。2.4工程地质条件:根据钻探资料,区内土体按成因类型可划分为第四系坡积土层(Qd l),第四系残积土层(Qe l)和晚侏罗世(J3)全、强、中风化花岗岩,土层(包含残积土层、全风化及部分强风化花岗岩)厚度在03 2.3 m之间,平均厚度达1 8.8 m,土层厚度较厚。本区岩土体在含水量适中的状态下物理力学性质较好,土层抗剪强度较高,工程性质较好,但这些岩土体水理性质差,具有干散及遇水软化崩解的特点,中风化岩体力学性质及稳定性较好。3.崩塌成因分析3.1地形地貌:崩塌所处地形地貌上为低山丘陵地貌边缘,高差可达8 0 m,斜坡坡度2 5 6 0,坡面类型主要为直线型,这为崩塌的发生提供了有利的地形条件。同时坡体在空间上多处呈“凹”型沟,在降雨条件下,周边降雨形成地表汇流在区内汇集,对于坡面尤其是坡底的冲刷作用加强,加上区内的花岗岩残积砂质粘性土利于雨水下渗,所以边坡在极端条件下易发生失稳。3.2地层岩性:崩塌所在地属块状较硬坚硬侵入岩组,由钻孔资料可知,边坡岩土体主要由第四系坡残积层粉砂质粘土及全、强风化花岗岩组成。坡残积层土体在降雨的冲刷下易于流失,全、强风化花岗岩浸水软化后抗剪强度降低,使坡体总体稳定性变差。这种特性为崩塌的发生提供了有利的物质条件,遇上雨季易在土体自重和雨水冲刷、下渗等作用下发生灾变。3.3降雨:持续性的暴雨是诱发崩塌地质灾害的重要因素。首先,降雨过程中雨水不断对坡面进行面状和带状的侵蚀冲刷,使得坡度变陡,地表径流侵蚀坡底,造成坡体处于临空状态,从而引发山坡土体崩塌;其次,雨水下渗会产生机械潜蚀作用,造成软弱结构面的软化,甚至是掏空,同时会降低山坡岩土的结构强度和力学性能,增加岩土体的容重,从而影响边坡安全系数;最后,雨水下渗的同时,会增大地下水压力,对岩土体产生浮托力,降低结构面间的摩擦力,从而导致强降雨期间更易发生地质灾害现象。2 0 1 8年6月48日,距离崩塌区最近的降雨量监测点(距离约2.7 k m)降雨量为5 3 7.2 0 mm,在高强度降雨的影响下,边坡上部汇水入渗、冲刷坡体,山坡土体产生破坏性的滑动、倾倒,最终形成崩塌地质灾害。3.4人类工程活动:村民削坡建房在村后山脚形成了多处挖方陡坡,高度52 0 m,坡度4 0 9 0,坡脚距民房最近约0.5 m。现有的防护措施不足以对坡体进行有效支护和加固,由于人工开挖边坡形成了不利于边坡稳定的临空面,原坡体的力学平衡难以维系,人为制造出崩塌必要的地形条件。由上述可知,该崩塌地质灾害是在特定的地形地貌、地层岩性的基础上,由降雨形成的地表(下)水和人类工程活动共同作用下发生的现象。4.防治工程4.1防治等级崩塌前缘为民房,一旦产生崩落破坏,将严重威胁居民区安全,可能造成巨大的人员伤亡和财产损失。根据 滑坡防治工程勘查规范(G B/T3 2 8 6 4-2 0 1 6)第6.3条规定,该处崩塌地质灾害威胁人数在1 0 05 0 0人之间,且潜在经济损失在5 0 05 0 0 0万元,综合判断该崩塌地质灾害防治工程等级为级;根据 滑坡防治工程防治规范(G B/T3 8 5 0 9-2 0 2 0)第6.1条规定,该崩塌地质灾害威胁对象为城镇居民聚居区,危害人数1 0 05 0 0人,直接经济损失小于5 0 0万元,潜在经济损失小于5 0 0 0万元,治理难度中等,综合分析该处崩塌地质灾害治理工程防治等级为级。4.2防治工程计算参数4.2.1潜在滑移面的确定根据现场调查结果和钻孔资料分析,未发现滑移面,但并不排除软弱带的存在,因此采用理正岩土工090程防治软件(6.5版本)搜索潜在滑移面。4.2.2计算方案和荷载组合边坡治理后防治工况和校核工况(B i s h o p法)的稳定性计算采用理正岩土工程防治软件进行计算:基本荷载(防治工况:自重+地下水):安全系数1.3 0。组合荷载(校核工况:自重+地下水+地震):安全系数1.2 0。4.2.3岩土物理力学参数(1)岩土物理力学参数根据原位测试、土工试验,并结合经验值确定计算使用的岩土物理力学参数,详见表1。表1岩土物理力学参数表岩土层编号岩土层名称天然重度g(k N/m3)饱和重度g(k N/m3)直接快剪(天然)直接快剪(饱和)粘聚力c(k P a)内摩擦角()粘聚力c(k P a)内摩擦角()与锚固体极限粘结强度标准值(k P a)1粉质粘土1 8.51 9.52 1.02 0.01 6.81 6.01 8.02砂质粘性土1 8.62 0.02 3.52 1.51 8.81 7.22 8.03-1全风化花岗岩1 9.02 1.02 6.02 5.02 0.82 0.04 0.03-2强风化花岗岩1 9.02 3.03 0.02 8.02 4.02 2.45 0.0 (2)各段边坡稳定性计算结果防治工程各区段计算结果见下表2:表2边坡稳定性计算结果表计算剖面边坡稳定系数防治工况校核工况计算剖面边坡稳定系数防治工况校核工况1-11.3 5 91.2 8 52-21.3 2 81.2 1 13-31.3 1 41.2 1 14-41.3 1 21.2 3 44.3防治工程方案的确定根据上述对崩塌地质灾害特征的分析,确定防治工程方案为“削坡工程+锚杆格构护坡工程+截排水工程+绿化工程+监测工程”,该方案是目前边坡失稳的常用治理方法,施工工艺已经非常成熟,属主动防治方案。具体如下:4.3.1削坡工程由于崩塌所在的边坡表面植被茂密,岩土体较松散,稳定性差,因此应先对坡表进行清表(灌木及乔木),然后进行削坡,将坡面修整至防治坡高、坡率后再进行支护。削坡后形成三级边坡,第一级边坡高1 0 m,第二级边坡高1 0 m,第三级边坡最高约1 3.9 5 m,坡中平台宽度为2 m,削坡以清除松散岩土体为原则。4.3.2锚杆+格构护坡工程(1)锚杆护坡削坡后的坡面采用锚杆进行加固,锚杆钢筋规格为2 5,长度为1 2 m,水平间距2.5 m,垂直间距2 m,钻孔采用1 3 0 mm钻孔直径,入射角度1 5,全孔注水泥砂浆,砂浆强度不小于M 3 0。(2)格构梁护坡为防止降雨对边坡的冲刷及侵蚀,对削坡和锚固后的坡面采用钢筋砼格构护坡,格构梁截面为3 0 03 0 0 mm,采用C 2 5混凝土现浇,设4根1 4主筋,箍筋按82 5 0设置,梁间进行挂网喷播植草。(3)截排水工程截排水工程主要包括如下:1.截水沟截水沟设置于坡面防护工程上部约2 m处及边部,断 面 为 梯 形,底 宽4 0 0 mm,顶 宽9 0 0 mm,深5 0 0 mm,壁厚1 5 0 mm,底部为1 0 0 mm厚C 1 5素混凝土垫层,整体采用C 2 5钢筋混凝土浇筑。2.坡腰排水沟坡腰排水沟设置于坡面防护工程的坡腰平台位置,按0.3%的坡率进行排水,与跌水踏步相连,断面为正方形,规格3 0 03 0 0 mm,壁厚1 5 0 mm,采用C 2 5混凝 土 现 浇,基 础 浇 筑1 0 0 mm厚C 1 5素 混 凝 土垫层。3.坡脚排水沟坡脚排水沟设置于坡面防护工程的底部位置,按地形相连组成排水系统进行排水,断面规格为5 0 05 0 0 mm,壁厚2 0 0 mm,采用C 2 5混凝土现浇,基础浇筑1 0 0 mm厚C 1 5素混凝土垫层。4.跌水踏步(跌水槽)采用C 2 5钢筋混凝土现浇,每级踏步设一根8横向分布筋,踏步台阶宽0.6 m,长0.3 m,高度根据坡率i进行调整,为0.3 m i,纵向为1 1根1 2主筋,间距0.2 m,跌水踏步深度为0.6 m,基础为0.1 5 m,基