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广东省连平县忠信镇径口社区敬老院后山崩塌成因机制及稳定性分析

2021-04-15黎世政

西部探矿工程 2021年4期
关键词:炭质敬老院风化

黎世政

(广东省核工业地质局二九二大队,广东河源517000)

1 概述

崩塌位于广东省连平县忠信镇径口社区敬老院西侧后山,自从该边坡形成以来,曾多次发生过小规模的崩塌。受2019年河源市的“6·10”与“6·11”特大洪灾影响发生崩塌,崩塌体稍大,造成坡面凹凸不平,少量碎石土掉落进民房,所幸未造成人员伤亡。崩塌直接威胁坡脚径口社区及敬老院居民楼27 栋、威胁社区敬老院内居民及老人共175人,潜在经济损失达1150万元,险情规模等级为大型地质灾害。

2 崩塌区自然地理与地质环境条件

连平县地处广东省北部,属亚热带季风气候区,多年平均降雨量为1761.1mm,最大年降雨量为2396.9mm (1997 年),最小年雨量为 1168mm(1999 年),极端日降雨量为205.6mm(2010 年5 月6 日)。降雨年内、年际分配极不均匀,年内雨量多集中于春夏季,4~9 月降雨量占全年降雨总量的75%以上。多年平均气温为20.2℃,年平均蒸发量为850.0mm,年平均相对湿度为76%。崩塌区范围见图1。

崩塌区地处丘陵地貌,山脊走向近南北向,坡向94°。崩塌区山坡原始地形坡度30°~50°,为泥质页岩和粉砂岩组成的边坡,高度介于23~70m之间,相对高差47m,边坡宽度约100m。由于建房需要,坡脚人工开挖边坡,削坡高度15~30m,为5 级边坡,平台宽度1~3m,每级平台均设有简易排水沟,边坡平均坡度约48°,人工削坡坡面上已发生小型岩质崩塌,现场调查发现有长20m,宽1~2m,厚约0.5m的崩塌体;上部自然边坡坡度16°~20°,平均坡度约18°,坡形较缓,植被茂盛。

图1 崩塌区范围

崩塌区岩土体根据工程地质分类主要分为第四系坡残积层(Qdl+el)的坡残积碎石及粉质粘土,石炭系下统大塘阶测水段(C1dc)强风化炭质页岩,全、强风化变质砂岩。

3 崩塌体特征

现状崩塌边界以人工边坡后缘为界,平面上呈矩形,沿主崩方向长36m,宽100m,现状已分为5 级进行了削坡,坡度33°~45°,平台宽度1~3m,每级平台均设有简易排水沟,坡脚距径口社区居民楼约1~5m。

坡体主要由强风化炭质页岩及全、强风化变质砂岩构成,为岩质崩塌,崩塌面为各级出露地表的强风化炭质页岩及全、强风化变质砂岩。受地质构造及风化作用影响,全风化、强风化岩呈松散土状及碎块状。砂岩的结构面清晰,层理间裂隙较大,降水很容易渗入,使得强风化炭质页岩浸水崩解、软化,抗剪强度快速降低,成为软弱结构面,岩土体易沿该软弱结构面剪出塌落。

变形破坏表现为地表形成的崩塌,崩塌区中部及南部已发生小规模的崩塌,坡面裸露无植被,岩石风化严重、较破碎,滑坡后缘、前缘排水不畅。崩塌变形分区较明显,主要为人工边坡周界,崩塌区中部及崩塌后缘区为强变形区。

根据踏勘发现的小崩塌及其他地面变形分布情况结合野外地质调查情况,推测潜在滑坡体沿主崩方向长50m,宽100m,潜在崩体厚度1.5~10m,体积约2.8×104m3,为大型岩质崩塌。

4 崩塌形成条件及成因机制分析

根据已经发生和潜在地质灾害的崩塌特征与边坡岩土体近期变形特点分析,崩塌地质灾害的成因可归纳为内在因素和外部因素。内在因素与区域地质环境条件密切相关,主要包括边坡所在地的地形地貌、地层岩性、地质构造与崩塌体物质结构条件等;外在因素主要有降雨及削坡建房等人类工程活动。

4.1 内在因素

(1)地形地貌条件。崩塌区位于丘陵地区,地形起伏较大,相对高差大于70m,山坡原始地形坡度30°~50°,边坡在空间上不规则,边坡陡峭,坡面裸露。由于坡脚居民区建房削方影响,导致边坡产生临空面,为边坡发生崩塌提供了基本条件。

(2)地层岩性条件。边坡岩土体主要由强风化炭质页岩及全、强风化变质砂岩构成,为岩质崩塌,崩塌面为各级出露地表的强风化炭质页岩及全、强风化变质砂岩。受地质构造及风化作用影响,全风化、强风化岩呈松散土状及碎块状。该岩土层结构较松散,透水性中等,土体颗粒之间粘结力较差,由于边坡开挖存在临空面,在极端天气条件下极易发生崩塌现象。

4.2 外在因素

(1)地下水作用。崩塌区地下水补给主要为大气降水,雨水大量下渗进入坡残积土层及全(强)风化岩层中,地下水导致岩土体软化,造成土体强度降低;岩土体容重(饱和)增大,崩塌体的重量增大,造成崩塌体的下滑力增大;同时由于全(强)风化岩层渗透性中等,地下水的渗入,产生动水压力;再者地下水对崩塌体岩层的浸泡,使基床与边坡崩塌体之间的摩擦力降低,边坡整体安全系数减小。因此,在地下水的作用下崩塌体更容易倾倒或滑移。

(2)人类工程活动。连平县地质灾害与人类工程经济活动关系十分密切,连平县地质灾害区划报告显示,人类工程活动(如开挖坡脚、削坡建房)为诱发地质灾害最主要的外在因素。该处崩塌由于人工开挖边坡修建民居、敬老院宿舍楼等,人为造就了陡峭的边坡,在强降雨的条件下,边坡残积土层含水率达到近饱和或饱和状态情况下,山坡上的岩土体极有可能发生崩塌。

5 崩塌稳定性分析

5.1 边坡安全等级

本崩塌体受威胁设施的重要性为较重要,威胁人数175 人;按现行《崩塌防治工程勘查规范》(T/CAGHP 011-2018)第4.2条规定,崩塌防治工程等级为Ⅱ级;根据《建筑边坡工程技术规范》(GB50330-2013)第3.2.1条,北段边坡属岩质边坡,坡高19~28m,破坏后果为很严重,可确定该边坡工程安全等级为一级。

5.2 稳定性计算参数的选取

根据室内试验结果以及边坡体结构面的抗剪强度指标根据每组结构面的特点,据《建筑边坡工程技术规范》(GB50330-2013)第4.3条,结合本地区成熟勘察经验综合得出本崩塌体岩土体物理力学参数指标。本边坡体防治设计参数建议值见表1。

5.3 稳定性计算结果

表1 崩塌体治理设计参数建议值表

图2 1-1′剖面稳定性计算结果图

崩塌体稳定性分析采用《滑坡防治工程勘查规范》(GB/T 32864-2016)中附录E 中的瑞典条分法(圆弧滑动面),计算通过理正岩土计算6.5PB4 软件完成。稳定性计算公式为:圆弧滑动法(根据GB50330-2013,一级边坡稳定安全系数为1.35)。

选用剖面图2~图4作为计算剖面进行分析计算,计算结果见表2。从结果中可以看出,在强降雨等不利因素的影响下极有可能再次发生崩塌地质灾害。

6 结论与建议

(1)该地质灾害体属削坡建房引发的滑移式崩塌,规模为大型,灾情属于大型,险情属于大型,已严重威胁到径口社区居民及敬老院人员的生命财产安全,应及时进行治理。

表2 稳定性计算结果

图3 3-3′剖面稳定性计算结果图

(2)勘查区地层自上至下可分为:①坡残积碎石、粉质粘土;②强风化炭质页岩;③全、强风化变质砂岩。

总体上,目前边坡体在天然状态下基本稳定—稳定,在饱水状态下欠稳定—不稳定。

图4 4-4′剖面稳定性计算结果图

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