青龍山滑坡穩(wěn)定性分析與治理方案

龔志勇，唐 麟

（中國建筑材料工業(yè)地質勘查中心湖北總隊，湖北 武漢 430030）

【其 他】

青龍山滑坡穩(wěn)定性分析與治理方案

龔志勇，唐 麟

（中國建筑材料工業(yè)地質勘查中心湖北總隊，湖北 武漢 430030）

本文通過對杭州市蕭山區(qū)南陽鎮(zhèn)龍虎村青龍山滑坡進行研究，對滑坡進行穩(wěn)定性分析，在穩(wěn)定性分析中通過不同工況的計算，得出不同條件下邊坡的穩(wěn)定性情況，對滑坡穩(wěn)定性做出評價，確定合理的防治設計方案，對類似青龍山滑坡工程分析評價及治理提供有益的經驗。

青龍山滑坡；工程地質條件；穩(wěn)定性分析；治理方案

滑坡穩(wěn)定性分析[1]是滑坡防治關鍵問題之一，國內外學者和工程技術人員曾對此進行過大量的調查及研究。對于特定的滑坡體常從多方面綜合研究、相互核對，使所得結論更為可靠，也就是逐步從定性轉向定量的分析過程。

治理已發(fā)生的滑坡或防治潛在滑坡的發(fā)生，主要任務在于減小下滑力，增大抗滑力，從而提高滑坡的穩(wěn)定性。本文以杭州市蕭山區(qū)南陽鎮(zhèn)龍虎村青龍山滑坡為例對滑坡穩(wěn)定性及治理方案進行敘述。

1 滑坡區(qū)地質條件

1.1 地層巖性

根據1/20萬杭州幅區(qū)域地質圖和局部揭露情況，滑坡區(qū)內出露的地層為第四系殘坡積物(Qel-dl)和上寒武統(tǒng)超峰組(∈3cf)。

1.1.1 第四系殘坡積物(Qel-dl)

主要分布在斜坡的表層，為灰黃色含碎(塊)石粘性土，碎(塊)石含量約25%～30%，碎(塊)石為基巖風化形成，其中粒徑＞20cm的塊石含量約占15%。厚度0.2～0.6m。

1.1.2 上寒武統(tǒng)超峰組(∈3cf)

出露在勘查區(qū)內及周邊，巖性為灰白、灰黃色白云巖、泥質白云巖，風化強烈，大面積裸露基巖呈全—強風化狀，節(jié)理發(fā)育不明顯。

1.1.3 工程地質層組

根據實地地質測量和鉆孔揭露，將滑坡區(qū)內地層自上而下劃分為四個工程地質層組。

(1) 含碎石粘性土層組(Qel-dl)：分布在自然斜坡的表部、全風化巖層之上，巖性為含碎石粘性土，灰黃色，濕，稍密狀，可塑，厚度0.2～0.6m。

(2) 全風化白云巖巖組(∈3cf)：呈灰白、灰黃色，稍濕，遇水具塑性，基本風化成砂土狀，局部含強風化巖碎塊石，微見原巖特征，干鉆可進，根據坡頂出露情況，全風化巖厚度＞3.0m，鉆孔未揭露。

(3) 強風化白云巖巖組(∈3cf)：灰白色，塊狀構造，局部風化裂隙發(fā)育，巖芯多為碎塊狀，錘擊易碎，干鉆難進，厚度約0.5m(鉆孔2揭露)。

(4) 中等風化白云巖巖組(∈3cf)：呈灰白色，凝灰結構，塊狀構造，裂隙較發(fā)育，上層巖芯呈碎塊狀，下部巖芯呈短柱狀，堅硬，錘擊聲脆，厚度＞7.8m(鉆孔1和鉆孔2揭露)。

1.2 地質構造

滑坡研究區(qū)位于揚子準地臺—錢塘臺褶帶—常山—諸暨拱褶帶北端，區(qū)域性的球川—蕭山北東向深斷裂、昌化—普陀東西向大斷裂、孝豐—三門北西向大斷裂從評估區(qū)附近通過。

1.3 水文地質條件

根據地下水賦存條件、水理性質及水動力特征，結合區(qū)域水文地質資料，研究區(qū)地下水為第四系松散巖類孔隙水和基巖裂隙水兩種類型。

1.3.1 松散巖類孔隙水

主要賦存于滑坡區(qū)表部松散巖類孔隙中，含水層巖性為殘坡積含碎石粘性土，厚度0.2～0.6m，為淡水，水量貧乏。研究區(qū)上部土體松散，孔隙度較大，滲透性好，大氣降水快速向下滲流，補給松散巖類孔隙水，松散巖類孔隙水在孔隙中向下滲流，即從坡頂向坡腳、沖溝兩側滲透，補給基巖裂隙水。

1.3.2 基巖裂隙水

區(qū)內基巖以塊狀構造為主，節(jié)理發(fā)育一般，地下水主要賦存在構造裂隙和風化裂隙中，水量貧乏，動態(tài)變化大，主要受季節(jié)氣候控制，該類地下水大部分接受第四系松散巖類孔隙潛水下滲補給，基巖裸露區(qū)部分直接接受大氣降水的滲透補給，在山坡坡腳及開采裸露處排泄。淺部的基巖風化裂隙發(fā)育，透水性較好，深部基巖裂隙水，由于裂隙相對不發(fā)育，地下水的交替運動緩慢。鉆孔ZK1和ZK2測得地下水位埋深約2.1m。

2 滑坡體特征

2.1 滑坡體的形態(tài)特征

滑坡體主滑方向為210～250°，平面形態(tài)呈圓弧形，周界總長約140m，最大斜長約90m，最大寬度約85m，面積約3 500m2，平均厚度約3.5m，估約體積12 250m3，屬小型滑坡。

2.2 滑動面的確定

滑坡體的滑動面未出露，由于滑坡體上鉆孔難以開展，只能根據滑坡后壁出露情況和坡腳鉆孔揭露來確定地層狀況。經實地勘查，推測滑動面位于全風化巖與強風化巖接觸面附近，呈折線型，主滑方向為210～250°，傾角35～45°。

2.3 滑坡體的物質組成

滑坡體的物質組成包括殘坡積含碎石粘性土、原開采廢棄礦渣、全風化白云巖。全風化白云巖中含有強風化白云巖碎塊石，大小不一，其中滑坡體上有一孤石，高度＞4m，寬約3m，為原開采遺留塊石?；挛镔|大部分堆積在邊坡上，對下方的圍墻暫未造成破壞。

2.4 滑坡裂縫特征

滑坡穩(wěn)定平衡條件被破壞時，坡體上各有關部位，在各種力的作用下處于運動狀態(tài)，由于所受力的大小、方向不同，導致運動速度、方向的不一，使坡體各部位，尤其表層，在時間和空間上變化也不一致，因而產生不同形態(tài)的形變痕跡即各種類型的滑坡裂縫。因此，裂縫代表了該部位滑坡在形成過程中的應力分布狀況，青龍山滑坡體內拉裂縫發(fā)育特征明顯。在滑坡體后緣，共發(fā)現(xiàn)2條拉裂縫，特征如下：

(1) 裂1：裂縫1位于滑坡后緣外側，距滑坡周界0.5～1.5m，延伸走向約350°，長5m，裂開寬度8～20cm，下切深度1.0～1.5m，上下錯落10～20cm，基本與滑坡方向垂直，有繼續(xù)延伸和錯落趨勢。

(2) 裂2：裂縫2位于裂縫1后方約1m多處，延伸走向約350°，長2m，裂開寬度2～5cm，下切深度0.1～0.3m，向外陡傾，無明顯錯落，有進一步延伸和擴大趨勢。

2.5 滑坡變形及穩(wěn)定性的影響因素

強降雨是引發(fā)地質災害的主要自然因素，滑坡地質災害的發(fā)生，是以強降雨為引發(fā)條件的。在滑坡發(fā)生前的幾天內，勘查區(qū)出現(xiàn)了強降雨天氣，瞬時降雨量較大，短時間內大量的雨水使巖土體處于飽和狀態(tài)，孔隙水壓力增大，粘聚力降低，易引發(fā)巖土體滑坡。

邊坡巖土體松散、破碎，是發(fā)生地質災害的內在因素。邊坡上部出露的殘坡積物和廢棄礦渣堆積物較松散，厚度較大，全風化巖中含有較多大小不一的強風化巖碎塊石，巖土體的整體穩(wěn)定性差，滲透性強，粘聚力小，是發(fā)生滑坡地質災害的內在因素。

人類工程活動是發(fā)生地質災害的外在因素?；聟^(qū)及附近的人類工程活動會影響邊坡的穩(wěn)定性，如附近的礦山開采、坡腳切坡建房、坡腳巖土體開挖和邊坡開墾種植等。

原開采礦山遺留的高陡臨空邊坡缺乏防護，并且堆積了大量松散的礦渣，這是引發(fā)地質災害的主要因素。在自然因素和人為外力影響作用下，經一定時間的演變，達到滑坡穩(wěn)定臨界狀態(tài)后，從而發(fā)生巖土體滑動，形成滑坡地質災害。

3 滑坡穩(wěn)定性分析與評價

3.1 穩(wěn)定性計算

3.1.1 計算模型

根據地質勘察資料和滑坡的形態(tài)結構特征，青龍山滑坡穩(wěn)定性計算采用適合于任意形態(tài)滑面的傳遞系數(shù)法。應用此方法計算時，必須假定該滑面取單位寬度計算，不計兩側的摩擦力和滑坡體自身的擠壓力，滑面和破裂面分別按直線計算，整體呈折線滑動。邊坡穩(wěn)定性系數(shù)Ks計算公式[3]：第i計算條塊滑動面上巖土體的推力(剩余下滑力)計算公式：

Ei=Wisinθi-Wicosθitanφi-CiLi+Ei-1Ψi-1式中：Ks——邊坡穩(wěn)定性系數(shù)；

Ri——第i計算條塊滑動面上的抗滑力(kN/ m)；

Rn——第n計算條塊(最末塊段)滑動面上的抗滑力(kN/m)；

Ti——第i計算條塊滑體在滑動面切線上的反力(kN/m)；

Tn——第n計算條塊(最末塊段)滑動面上的下滑力(kN/m)；

Ni——第i計算條塊滑體在滑動面法線上的反力(kN/m)；

θi——第i計算條塊滑動面上巖土體的滑面傾角(°)；αi——第i計算條塊地下水位面傾角(°)；φi——第i計算條塊滑動面上巖土體的滑面摩擦角(°)；

Ci——第i計算條塊滑動面上巖土體的粘聚力(kPa)；

Li——第i計算條塊滑動面上巖土體的滑面長度(m)；

Ψi——第i計算條塊剩余下滑推力向第i＋1計算條塊的傳遞系數(shù)；

Ei——第i計算條塊滑動面上巖土體的推力(剩余下滑力，kN/m)；

Wi——第i計算條塊土體重量(kN/m)；

Pwi——第i計算條塊單位寬度的動水壓力(kN/m)。

3.1.2 計算剖面的選擇及條塊的劃分

根據邊坡滑坡特征，以1－1′、2－2′和3－3′剖面作為邊坡計算剖面，邊坡安全系數(shù)取1.25，采用基于極限平衡理論的折線型滑動面的傳遞系數(shù)法來評價斜坡的穩(wěn)定性及計算滑坡推力。

根據滑坡的主滑方向，按滑面巖土體類型，地下水位，坡度角等將滑體劃分為若干垂直條塊。

3.1.3 計算參數(shù)的選擇

根據本次工程地質測繪判定，滑坡體的物質組成為含碎石粘性土和全風化白云巖，全風化巖中含有大小不一的強風化巖碎塊石。依據工程經驗取值，結合實際情況和工程類比，滑坡體平均天然重度取19.0kN/m3，飽水重度取21.0kN/m3。計算參數(shù)見表1。

表1 穩(wěn)定性計算參數(shù)取值

3.1.4 計算結果

通過計算機計算得出穩(wěn)定系數(shù)結果見表2。

表2 邊坡穩(wěn)定性計算結果

3.2 穩(wěn)定性評價

邊坡穩(wěn)定性狀態(tài)劃分標準[2]為：穩(wěn)定性系數(shù)Ks＜1.00為不穩(wěn)定，1.00＜Ks＜1.05為欠穩(wěn)定，1.05≤Ks＜Kst為基本穩(wěn)定，Ks≥Kst為穩(wěn)定。

在天然狀態(tài)下(工況1)，剖面1邊坡穩(wěn)定性系數(shù)為1.27，處于穩(wěn)定狀態(tài)；在飽水狀態(tài)下(工況2)，該段邊坡穩(wěn)定性系數(shù)為0.82，剩余下滑力531.70kN，說明在飽水條件下極不穩(wěn)定，隨時都有下滑的可能。

在天然狀態(tài)下(工況1)，剖面2邊坡穩(wěn)定性系數(shù)為1.26，處于穩(wěn)定狀態(tài)；在飽水狀態(tài)下(工況2)，該段邊坡穩(wěn)定性系數(shù)為0.81，剩余下滑力500.32kN，說明在飽水條件下極不穩(wěn)定，隨時都有下滑的可能。

在天然狀態(tài)下(工況1)，剖面3邊坡穩(wěn)定性系數(shù)為2.16，處于穩(wěn)定狀態(tài)；在飽水狀態(tài)下(工況2)，剖面3邊坡穩(wěn)定性系數(shù)為1.37，處于穩(wěn)定狀態(tài)。

綜上認為，除剖面3邊坡段外，滑坡研究區(qū)內邊坡在飽水條件下處于極不穩(wěn)定狀態(tài)，隨時都有下滑的可能，地質災害危險性大，對邊坡下方的住戶、村道上的過往行人安全構成直接威脅，地質災害危害程度屬重大級。

4 滑坡治理方案

滑坡區(qū)下方有39戶165人、約200萬元財產安全以及村道上過往行人車輛受滑坡地質災害的影響，由于該村地處山區(qū)，建設用地較少，經濟條件較差，如果采取搬遷避讓措施，在政策處理上難度較大，村民搬遷安置和房屋重建較為困難，實際操作時間長，所以采取搬遷避讓措施不妥當。可考慮工程治理方法，常用措施有放緩邊坡(削坡)、支擋、加固、防護和排水等，設計過程可進行選取、擬定和細化。

4.1 工程治理設計方案

根據研究區(qū)的地質條件、地形地貌、滑坡體形成機理及工程施工的經濟性等綜合對比分析，擬定采取放緩邊坡、加固、防護和排水四大措施。設計方案見下圖。

青龍山滑坡工程治理設計方案平面圖

(1) 放緩邊坡(削坡)措施。

放緩邊坡是邊坡工程治理中常用措施之一，它的優(yōu)點是施工簡便、經濟、安全可靠，通常是首選措施。根據滑坡體特征，削坡施工較為方便，削坡后邊坡穩(wěn)定性大大提高，容易達到治理目的。

(2) 加固措施。

加固措施包括多種技術手段，主要有注漿加固、錨桿加固、土釘加固、預應力錨索加固等。設計削坡后邊坡出露厚度較大的全風化巖和部分殘坡積土，整體性差，需要進行中淺層邊坡加固，所以本工程選用錨桿加固，考慮邊坡整體穩(wěn)定性和美觀，設計采用格構錨桿手段進行加固。

(3) 防護措施。

防護措施包括植物防護和工程防護，植物防護在本工程治理中是需要的，工程防護有砌體封閉防護、噴射素混凝土防護和掛網錨噴防護等，本工程治理中邊坡坡腳出露基巖，穩(wěn)定性好，但基巖節(jié)理裂隙發(fā)育，需要進行適當防護，所以設計采用噴射素混凝土進行防護，防止坡腳基巖遭受自然破壞和風化。

(4) 排水措施。

排水措施主要是截水溝和排水溝的設置，為防止邊坡以外的水流進入坡體，對坡面進行沖刷，影響邊坡穩(wěn)定性，通常在邊坡外緣設置截水溝；為使大氣降雨能盡快排出坡體，在邊坡坡體內可設置必要的排水溝，避免對邊坡穩(wěn)定產生不利影響。

4.2 降坡和削坡工程設計

(1) 降坡工程設計。

降坡工程主要削除小山體坡頂高陡的含碎石粘性土和全風化白云巖，其中西南側邊坡出露厚度較大，東北側出露厚度小。小山體坡頂標高為52.6m，北側平臺(礦山開采形成的平臺)標高約32.6m，所以設計降坡后坡頂基本成平臺狀，標高為32.6m，即降坡最大厚度為20.0m。

降坡以機械運作為主，人工為輔，機械可從小山體東側進入施工場地，降坡自上而下有序進行，保持南側邊坡的穩(wěn)定性，保證棄土、棄渣不導致邊坡附加變形或破壞現(xiàn)象的發(fā)生，做到隨挖隨運，也可直接從小山體北側翻下，但要與現(xiàn)采石場負責人協(xié)商確定，不能影響采石場的正常開采。

(2) 削坡工程設計。

根據研究資料顯示潛在滑坡體為含碎(塊)石粘性土和全風化巖，根據土質邊坡坡率法，結合邊坡實際情況，對潛在滑坡體進行開挖、分級削坡，設計擋墻基底開挖標高為12m，擋墻基底與降坡平臺外側距離約23～25m，擋墻邊坡削坡斜率1∶0.2，高為3m，一級臺階寬為2m；一級邊坡削坡斜率為1∶0.75，高為6m，二級臺階寬為2m；二級邊坡削坡斜率為1∶1，高為6m，三級臺階寬為2m；三級邊坡削坡斜率為1∶1，高約6m，頂部至降坡平臺。

擋墻基底外側部分邊坡以較平緩的坡度進行削坡，削坡至原始標高約10～11m處，不能進行大面積大幅度開挖。

平整場地東側邊坡坡度大，出露強風化—中等風化基巖，削坡到基巖處停止進行，讓其保持自然坡度。

4.3 漿砌塊石擋墻工程設計

削坡后邊坡穩(wěn)定性好，考慮到坡腳邊坡易受自然和人類工程破壞，且從生態(tài)環(huán)境和周邊建筑物的協(xié)調性著想，設計在坡腳一級邊坡上設置漿砌塊石擋墻。

擋墻長約150m，頂寬0.6m，底寬1.5m，墻面斜率為1∶0.3，墻背斜率為1∶0(垂直)，高度為3m，基礎略內傾，埋深0.2～0.3m，基礎為全風化或強風化巖。

4.4 截、排水工程設計

根據1∶1萬地形圖顯示，治理區(qū)兩側自然沖溝發(fā)育，排水通暢，治理區(qū)后方較平坦，匯水面積小，通過設置截水溝，向兩側引水到自然沖溝就可以消除雨水對治理區(qū)的影響。

在每級削坡臺階內側設置排水溝，排水溝向兩端引水至截水溝，最后匯流到坡腳，排水溝總長約380m。

4.5 邊坡綠化

削坡后大部分邊坡出露全風化或強風化巖，草木自然生長能力強，人工在邊坡上撒播一些草籽，容易達到綠化效果。

草籽可選用適合當?shù)赝寥捞匦?、氣候環(huán)境的野草，采取撒播草籽方式進行種植，種植面積約3 000m2，按種植密度0.2kg/m2計算，共需撒播材料約600kg。

5 結論與建議

(1) 通過對滑坡研究區(qū)地形測量、工程地質測量、鉆探勘查和地質環(huán)境調查訪問等工作方法，基本查明了滑坡區(qū)地形地貌、地層巖性、地質構造、巖土體特征等工程地質條件以及人為工程活動對地質環(huán)境條件的影響程度。

(2) 蕭山區(qū)南陽鎮(zhèn)龍虎村青龍山滑坡屬小型碎(塊)石土滑坡，滑坡體主滑方向為210～250°，估約體積12 250m3，地質災害危害程度屬重大級。目前，已滑體后緣斜坡上仍存在明顯的拉裂縫，穩(wěn)定性差，極易再次發(fā)生滑坡，潛在滑坡體面積約4 500m2，平均厚度約3.5m，估約體積15 750m3。

(3) 原開采礦山遺留的高陡臨空邊坡缺乏防護，并且堆積了大量松散的礦渣，這是引發(fā)地質災害的主要因素；強降雨是引發(fā)地質災害的主要自然因素；邊坡巖土體松散、破碎，是發(fā)生地質災害的內在因素；人類工程活動是發(fā)生地質災害的外在因素。

(4) 滑坡穩(wěn)定性分析和定量計算結果表明，青龍山滑坡在飽水條件下處于極不穩(wěn)定狀態(tài)，隨時都有下滑的可能，地質災害危險性大，對邊坡下方的住戶、村道上的過往行人安全構成威脅，地質災害危害程度屬重大級。所以應針對引發(fā)地質災害的主要因素進行工程治理，消除地質災害隱患。

(5) 削坡后分級邊坡高為6m，斜率為1∶1～1∶0.75，邊坡出露全風化或強風化巖，邊坡坡率滿足GB50330-2013《建筑邊坡工程技術規(guī)范》要求，穩(wěn)定性較好，且坡腳護面墻設置，有效保護坡腳邊坡遭受自然或人工破壞，增強了邊坡的穩(wěn)定性。另外，通過邊坡簡單綠化，加強了草根對邊坡土體的固結作用，并且綠化了邊坡，使得環(huán)境得到一定的改善。

(6) 若能結合基本農田改造工程，將棄石土加以利用，將產生良好的社會和經濟效益。

(7) 加強邊坡施工期間與運營期間的監(jiān)測工作。

(8) 邊坡治理施工嚴禁大開挖、大爆破作業(yè)。

[1]徐邦棟.滑坡分析與防治[M].北京：中國鐵道出版社，2001.

[2]中華人民共和國建設部.GB 50330-2013建筑邊坡工程技術規(guī)范[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2013.

[3]中華人民共和國建設部.GB 50021-2001巖土工程勘察規(guī)范[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2009.

Stability Analysis and Control Design of Qinglongshan Landslide

GONG Zhi-yong, TANG Lin
(Hubei Team of Geological Survey Center of China Building Materials Industry, Wuhan 430030, China)

According to the Qinglongshan landslide in Longhu village, Nanyang town, Hangzhou Xiaoshan district, in this article the stable analysis of the landslide is conducted. By different operating mode computation, the landslide's different stable situation under different conditions is obtained. It also shows how to determine all the data of the landslide and evaluates the stability of the landslide. Using these data, it put out some useful design and deformation plan to reinforce the landslide.The method which is introduced in this article is useful to the similar landslide.

Qinglongshan landslide; engineering geology condition; stability analysis; reinforce methods

P642.22

A

1007-9386(2017)01-0056-05

2016-11-07