肖松春

(湖南省有色地质勘查研究院，湖南 长沙 41700)

近年来，随着城乡建设进程加快，各项工程建设迅速发展，经常出现工程建设需对原有边坡进行切坡，影响了原有边坡稳定性，进而会造成各类地质灾害，因此，在工程实施之初，就有必要对潜在的地质灾害进行评估和预测[1～3]。地质灾害发生可能性的预测及其危害程度的评估是目前地质灾害领域探讨的重要课题之一，国内外许多学者针对地质灾害危险性评估工作的方法和技术手段进行了大量的研究[4～11]。日本学者Masamm Aniya首先提出敏感性分析法[9]，对滑坡发育的影响因素进行统计筛选，分析比较得出影响因子，并分析了影响因子在不同组合状态会导致滑坡发生的可能性[10]，建立了区域性滑坡危险性评价指标体系。唐川[11]提出采用敏感性分析方法对德国波恩地区滑坡影响因素进行分析，并对滑坡危险性进行了评价。继E.B维索科奥斯特罗夫斯卡娅及N.N恰金将信息量法应用于矿产预测中[12]之后，许多学者将信息论引入到环境质量评估和地质灾害危险性评价中[13]。而在该方法中，滑坡危险性评价指标体系给出了影响因子及对应权重值，并应用概率分析统计法客观评价了斜坡中稳定性[14]。

本文拟以湖南衡东某风电场公路切坡为例，在查明场地内公路切坡路段地质环境条件和地质灾害发育状况的基础上，依据其地质环境条件对区域内的地质灾害危险性进行现状调查与评估[15～18]，选择应用岩质滑坡计算模型(单一滑面)和滑坡稳定性量化评分2种方法对该公路切坡稳定性进行评价，讨论该段边坡的稳定性，并通过对比分析，深入探讨两种方法的适应条件与范围。

1 研究区概况

湖南衡东某风电场工程总装机规模50 MW，设计安装25台单机容量为2 000 kW的风力发电机组，年上网发电量为103.66 GW·h，年等效满负荷小时数为2 073 h，容量系数为0.237。风电场新建道路总长度约15.3 km(含进站新建道路)，改造道路总长度约5.81 km，工程总用地面积35.94×104m2。

拟建场区内大部分地段有基岩出露，出露地层从新至老依次为：第四系残破积层，泥盆系灰岩、砂岩，震旦系浅变质砂岩，冷家溪群板岩以及花岗岩等。出露有灰岩、砂岩、板岩及花岗岩等多种岩体，岩体结构面稍发育—较发育。花岗岩主要由燕山早期、海西晚期岩体组成，岩性主要为黑云母花岗岩、石英闪长岩，花岗岩干抗压强度130～210 MPa，内磨擦系数0.52～0.76。新鲜燕山期花岗岩致密坚硬，因风化程度不同，花岗岩的强度有所降低，弱风化块状花岗岩干抗压强度72 MPa。

斜坡区土体主要为残坡积形成的黏土、含碎石黏土，黏土呈可塑-硬塑，厚0～5 m不等。比重2.66～2.72 g/cm3，容重1.59～1.84 g/cm3，液限25%～45%，塑限13%～21.5%，孔隙比0.55～1.13，内摩擦角14.5°～16.8°，承载力标准值115～260 kPa。

斜坡水文地质条件方面，松散岩类孔隙水，主要赋存于第四系全新统残坡积层中，主要分布于斜坡缓坡处，层厚1～3 m。地下水埋深一般3～6 m，泉水平均流量1.05 L/s，钻孔单位涌水量1.74 d/s，水质类型以HCO3—Ca型水为主，PH值7.0～7.3，矿化度0.0625～0.252 g/L。而基岩裂隙水主要赋存于泥盆系中统跳马涧组、元古界板溪群五强溪组地层中，主要含水层分布不连续，单层厚10～40 m，裂隙发育，但相互连通较差，富水性中等—贫乏，因此裂隙泉水流量小，一般流量为0.1～0.5 L/s，最大流量为2.552 L/s，最小流量为0.001 L/s，地下径流模数0.519～0.991 L/(s· km2)。地下水水化学类型以HCO3—Ca、HCO3·Cl—Mg型水为主，pH值5.7～7.0，溶解性总固体一般小于0.211 g/L。

2 斜坡稳定性分析计算判定

2.1 斜坡切坡后现状

现有边坡为原有乡村公路修建切坡形成，由于经历时间较久，边坡安息角已处于基本稳定，但因公路拓宽，部分路段需切坡，根据现场测量及设计，该公路切坡高度将为5.0～9.3 m，设计切方边坡角45°(设计坡比1∶1)，多为岩土混合边坡，在人为破坏、大气降水等一定的外部因素作用下易沿顺层面、结构面诱发形成滑坡地质灾害。

切方斜坡岩土体主要由残坡积红黏土及风化的灰岩、砂岩、板岩及花岗岩组成，上部的残坡积红黏土层厚1～3 m，其下为基岩风化带(全风化—中风化岩)，大多为不稳定斜坡，发生岩质滑坡的可能性大，潜在滑动面多为单一滑面，滑带土为基岩风化带的软弱夹层，滑动面为软弱夹层与基岩的接触面。

2.2 斜坡稳定性计算

按照《滑坡防治工程设计与施工技术规范》(DZ/T 0219—2006)进行边坡稳定性分析，岩质边坡稳定性分析基本原理(单一滑面地质模型)：切坡后新的边坡稳定性系数处于平衡状态，地下水按静水位压力计算，地震按弱震区，区域稳定性属稳定类型，地震加速度值为0.05g。边坡稳定状态按《建筑边坡工程技术规范》(GB 50330—2013P26)判断(图1)。

图1 极限平衡法(岩质滑坡计算模型)示意图Fig.1 Limit equilibrium method (rockfall landslide calculation model)

式中：Kf——稳定系数；

W——重量/ (kN·m-1)；

C——内聚力/(kPa)；

φ——内摩擦角/(°)；

L——滑面长度/m；

α——滑面倾角/(°)；

g——地震加速度(重力加速度g)。

表1 边坡稳定性状态划分Table 1 The division of slope stability status

根据《建筑抗震设计规范》(GB 50011—2015)，衡东县地区抗震设防烈度为VI度，设计基本地震加速度值为0.05g。同时，据《中国地震动参数区划图》(GB 18306-2015)，衡东县地震动反应谱特征周期0.35 s，属中硬场地，为相对稳定的地块，弱震区，区域稳定性属稳定类型。

选取BK8+300、CK0+810处典型北侧、北西侧切坡路段做路堑横断面进行边坡稳定性模拟计算分析，线路横断面示意图，见图2，边坡相关计算选取参数见表2，计算结果及分析见表3。综合分析计算知CK0-810处边坡欠稳定，BK0+300边坡不稳定(均大于5 m边坡)，引发滑坡地质灾害的可能性中等。

图2 BK8+300、CK0+810路堑横断面示意图Fig.2 Cross section of cutting slopes BK8+300、CK0+810

表2 边坡相关计算参数Table 2 Calculation parameters of slopes

表3 稳定系数计算结果及分析一览表Table 3 The results and Analyses of stability coefficient

注：(1)相关参数，均来源于区域经验值。(2)本次评价选取了开挖高度较高的坡段进行稳定性计算。

3 滑坡稳定性量化评分判定

根据切坡道路的工程地质基本特征(表4)，采用《县(市)地质灾害调查与区划基本要求》实施细则中的“潜在地质灾害强度指数法”，通过计算地质灾害可能性指数，对引发滑坡地质灾害的可能性进行预测评估。

可能性指数计算公式：

N=K1A+K2B+K3C+K4D+K5F

式中：K1、K2、…、K5——可能性评判分级赋值；

A、B、C、D、E——主要影响因素权重系数。

当N>7.0可能性大，4.0≤N≤7.0可能性中等，N<4.0可能性小。

可能性评判影响因子权重及标度赋值见滑坡可能性等级评判表(表5)。

表4 道路基础位置地质环境条件Table 4 Geologic setting of base location of the Road

表5 滑坡可能性等级评判表Table 5 Evaluation of the possibility of landslide

表中因子、权重取值均来自于湖南省《县(市)地质灾害调查与区划基本要求》实施细则。

根据各道路段所处地质环境条件，其道路路基开挖引发滑坡地质灾害的可能性，参照表5计算结果见表6。

表6 道路路基开挖工程建设引发滑坡可能性指数计算结果表Table 6 The result of the calculation of the possibility index of landslide caused by the construction of road subgrade excavation

从表6中可知，CK0-810、BK0+300等2段道路切坡(大于5 m)引发滑坡地质灾害的可能性评判指数值为4.75～5.45，即引发滑坡的可能中等，而AK0-AK1+100段(小于5 m)引发滑坡地质灾害的可能性评判指数值为3.75，即引发滑坡的可能小。

4 两种方法对比分析

通过极限平衡法计算，得出CK0-810切方段，3-3切坡点的稳定系数Kf=1.035，BK0+300切方段，4-4切坡点的稳定系数Kf=0.967，对照表3，边坡稳定性状态评价结果分别为欠稳定和不稳定两种状态。

利用“潜在地质灾害强度指数法”，通过计算地质灾害可能性指数CK0-810、BK0+300，2段道路切坡(大于5 m)引发滑坡地质灾害的可能性评判指数值为4.75～5.45，即引发滑坡的可能中等，而AK0-AK1+100段(小于5 m)引发滑坡地质灾害的可能性评判指数值为3.75，即引发滑坡的可能小。

对比上述两种结论，可以看出两种方法得出结论基本相符合，可以相互印证。

对于滑坡稳定性评价，前人已有过较多的分析，本文根据该项目公路切坡地质环境条件(岩土体类型III类)，采用两种方法分析大于5 m的切坡为不稳定边坡，在分析过程中发现，采用岩质滑坡计算模型，以假想极限平衡为计算方法，采用边坡岩体内聚力、内摩擦角、滑面长度、滑面倾角、地震加速度、边坡安全等级等力学指标，计算边坡稳定性系数，理论性较强，逻辑性强、说服力强但由于受地质环境条件影响，此方法力学指标选取较难，理论计算结果与实际可能存在一定误差。

滑坡稳定性量化评分，依据地形与切坡条件、岩土体性质及厚度、岩土体变形程度稳定性、边坡结构、切坡高度和降雨(F)5项内容分别赋予权重指数，根据现有地质环境条件赋值，计算滑坡可能性指数，此方法依据多年工作总结得出，感性较强，经验要求高，只要现场地质环境条件判断准确，准确性较高。

5 结论

(1)通过对湖南衡东某风电场公路切坡形成的边坡采用稳定性计算与稳定性量化评分进行分析，均得出此段边坡为不稳定滑坡的结论，说明这两种方法均可作为湖南侵蚀低山地貌与侵蚀溶蚀丘陵地貌的滑坡稳定评价方法。

(2)在评价分析过程中，通过参数选取、模型建立及两种方法对比分析，发现对于工程地质勘察程度较高的大型滑坡的稳定性计算，建议采纳稳定性计算，首先判定，反复推演，找准滑面。对于工程地质勘察程度较低的中小型滑坡的稳定性计算，建议采纳滑坡稳定性量化评分法即可判定，对于滑坡为大型且地质环境条件复杂，两种方法相互论证。

(3)通过本研究在以往方法上较直观地解决了在地质灾害危险性评估、地灾调查中斜坡稳定性评价问题，即大于切坡高度5 m的砂石黏土混合斜坡即可判定为不稳定斜坡。

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