廣東新興某小學(xué)地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)成因探析

廣東省有色礦山地質(zhì)災(zāi)害防治中心 鄭欽灶

一、項(xiàng)目概況

（一）任務(wù)來源

2018年6月7——8日，受臺(tái)風(fēng)“艾云妮”產(chǎn)生的強(qiáng)降雨影響，云浮市新興縣河頭鎮(zhèn)中心小學(xué)后山發(fā)生1處微型崩塌、1處小型滑坡地質(zhì)災(zāi)害，威脅著學(xué)校師生生命財(cái)產(chǎn)安全，為消除該地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)，根據(jù)相關(guān)文件要求，新興縣自然資源局委托我單位——廣東省白色礦山地質(zhì)災(zāi)害防治中心編制該地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)勘查報(bào)告，申請(qǐng)專項(xiàng)資金用于工程治理。

（二）勘查目的

查明已發(fā)崩塌、滑坡地質(zhì)災(zāi)害區(qū)的地質(zhì)環(huán)境條件，包括地質(zhì)災(zāi)害的特征、類型、破壞模式、致災(zāi)因素、發(fā)展趨勢(shì)、危險(xiǎn)性及危害程度。

（三）勘查任務(wù)

（1）在1:500精度地形圖測(cè)量的基礎(chǔ)上，通過收集資料和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，查明已發(fā)地質(zhì)災(zāi)害所在區(qū)域的自然地理環(huán)境、氣象水文條件及地質(zhì)環(huán)境條件等，確定勘查區(qū)地質(zhì)條件復(fù)雜程度分類、勘查階段及勘查范圍；（2）查明勘查區(qū)地質(zhì)構(gòu)造特征、地層組成、巖性特征及物理力學(xué)性質(zhì)特征等，提供地質(zhì)災(zāi)害穩(wěn)定性評(píng)價(jià)及防治工程設(shè)計(jì)所需的巖土參數(shù)；（3）查明勘查區(qū)含水層分布特征、地下水類型、透水性及其補(bǔ)給徑排條件，評(píng)價(jià)地下水對(duì)建筑材料的腐蝕性；（4）查明崩塌、滑坡地質(zhì)災(zāi)害的分布范圍、類型、成因、發(fā)展趨勢(shì)、已造成的人員傷亡及經(jīng)濟(jì)損失情況、潛在威脅人員數(shù)量和建筑物數(shù)量及經(jīng)濟(jì)損失等，確定地質(zhì)災(zāi)害災(zāi)情險(xiǎn)情等級(jí)、邊坡防治工程等級(jí)、工程安全等級(jí)；（5）在分析崩塌、滑坡形成的條件、產(chǎn)生機(jī)理的基礎(chǔ)上，進(jìn)行穩(wěn)定性分析和定性、定量分析；（6）對(duì)崩塌、滑坡地質(zhì)災(zāi)害提出經(jīng)濟(jì)有效的治理措施建議。

（四）勘查范圍

按照勘查范圍確定原則：崩塌、滑坡地質(zhì)災(zāi)害可能影響的區(qū)域、滿足地質(zhì)災(zāi)害治理工作設(shè)計(jì)要求、滿足委托方的相關(guān)要求，確定重點(diǎn)勘查范圍為中心小學(xué)后山。

（五）勘查工作方法

1.地形測(cè)量

采用CGCS2000坐標(biāo)系，1985年國家高程基準(zhǔn)，采用中海達(dá)Q6 GPS定位儀等設(shè)備對(duì)崩塌、滑坡地質(zhì)災(zāi)害影響區(qū)的現(xiàn)狀地形按1:500比例尺進(jìn)行測(cè)量，主要測(cè)繪崩塌、滑坡地質(zhì)災(zāi)害區(qū)的現(xiàn)狀地形地貌、地表地物情況，圈定崩塌、滑坡地質(zhì)災(zāi)害的分布范圍。

2.地質(zhì)災(zāi)害綜合調(diào)查

調(diào)查范圍包括崩塌、滑坡地質(zhì)災(zāi)害區(qū)及相鄰影響地段，主要調(diào)查氣象水文、地形地貌、地層巖性地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育情況及地表建筑物情況等。采用資料收集、調(diào)查訪問和現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)測(cè)量等方法進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害綜合調(diào)查，以走訪的方式調(diào)查勘查區(qū)現(xiàn)狀地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生情況；采用點(diǎn)、線結(jié)合的形式將各地質(zhì)現(xiàn)象，特別針對(duì)重點(diǎn)地質(zhì)環(huán)境問題，通過點(diǎn)、線觀察、測(cè)量、記錄等手段，將地層界線、地質(zhì)災(zāi)害等要素填繪于表、文、圖中。

3.地質(zhì)災(zāi)害勘探與測(cè)試

地質(zhì)災(zāi)害勘探主要通過布設(shè)必要的勘探孔進(jìn)行揭露和控制，詳細(xì)查明勘查區(qū)坡體地層結(jié)構(gòu)及巖性特征等工程地質(zhì)條件，結(jié)合室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果，分析各巖土層的物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)及地下水對(duì)建筑材料的腐蝕性。

4.綜合研究報(bào)告編寫及制圖

通過地質(zhì)災(zāi)害綜合調(diào)查、地質(zhì)災(zāi)害勘探與測(cè)試等，確定了崩塌、滑坡危險(xiǎn)范圍、規(guī)模等特征，查明了勘查區(qū)的水文地質(zhì)和工程地質(zhì)等條件，揭示了崩塌、滑坡地質(zhì)災(zāi)害的成因機(jī)制，預(yù)測(cè)了其發(fā)展趨勢(shì)，并在上述工作的基礎(chǔ)上，提出邊坡防治工程的建議方案，最終形成勘查成果。

二、地質(zhì)環(huán)境條件

（一）地理位置

新興縣為云浮市一個(gè)下轄縣，屬粵西地區(qū)，接近珠江三角洲，在北緯22°23′——22°25′、東經(jīng)111°58′——112°31′之間?？辈閰^(qū)位于新興縣南部的河頭鎮(zhèn)河頭社區(qū)河頭街旁，地理坐標(biāo)為E 112°02'55.32"，N 22°34'51.94"，距離縣城約22km，沿縣道X484約800m連至省道S113直達(dá)新興縣城，南側(cè)緊挨著鐵路（廣茂線），交通較便利。

（二）氣象水文

1.氣象

新興縣地處北回歸線以南，屬亞熱帶季風(fēng)型氣候，氣候溫和，光照充足，雨量充沛，有霜期短。2006——2015年年平均降雨量1612.77mm，年最大降雨量2033.1（2013年）mm；日最大降雨量（2010年9月21日）206.4mm，時(shí)最大降雨量（2011年7月15日18時(shí)）95.9mm。新興縣降雨主要特征為：時(shí)間上降雨量四季分配不均勻，4——9月降雨較多，為地質(zhì)災(zāi)害多發(fā)期；10月至次年2月降雨較少，為地質(zhì)災(zāi)害低發(fā)期?？臻g上降雨量分布也不均勻，由東至西、由北至南部逐漸增加。通過新興縣氣象資料，在臺(tái)風(fēng)“艾云尼”期間，即2018年6月4日20時(shí)至8日08時(shí)，河頭鎮(zhèn)區(qū)域累計(jì)降雨量達(dá)到381.20mm。

2.水文

新興縣河水流量主要受大氣降雨補(bǔ)給。4——9月為雨季，尤其是8——9月臺(tái)風(fēng)強(qiáng)降雨增多。雨季河流上游暴漲，下游地勢(shì)平緩，河道彎曲，極易造成洪災(zāi)和內(nèi)澇。因此，上游以面蝕水土流失、崩塌、滑坡等災(zāi)害為主。下游崩崗水土流失、崩塌、滑坡等災(zāi)害易發(fā)生。旱季，河水流量驟減，兩岸農(nóng)田易出現(xiàn)局部崩塌。勘查區(qū)南側(cè)150m有一條新興江，周邊有水塘，對(duì)勘查區(qū)誘發(fā)地質(zhì)災(zāi)害影響小。

3.地形地貌

勘查區(qū)為中低山丘陵地貌，海拔 62.78——110.98m，高差48.20m，自然坡度15°——35°，坡面植被發(fā)育，喬木、灌木叢生長(zhǎng)良好，坡底為操場(chǎng)及教職工宿舍，人工邊坡高2——30m，坡度20°——60°，坡體為強(qiáng)風(fēng)化砂巖風(fēng)化后的坡殘積粘性土以及全風(fēng)化——強(qiáng)風(fēng)化砂巖，人工邊坡與自然邊坡接觸部位易發(fā)生崩塌、滑坡等地質(zhì)災(zāi)害。

4.地層與巖性

新興縣地層出露主要為震旦系、寒武系、泥盆系及第四系?？辈閰^(qū)地層為第四系坡殘積土和泥盆系石英砂巖、泥質(zhì)頁巖。結(jié)合區(qū)域地質(zhì)圖和野外勘查結(jié)果，勘查區(qū)出露的巖性為泥盆系春灣組砂巖。

5.地質(zhì)構(gòu)造與區(qū)域地殼穩(wěn)定性

（1）地質(zhì)構(gòu)造。距離勘查區(qū)較近的斷層主要有灣邊圩斷層、木栱斷層，勘查區(qū)位于灣邊圩斷層西側(cè)尾端、木栱斷層北側(cè)1km處。勘查區(qū)內(nèi)未見其它大的近期區(qū)域性活動(dòng)斷裂構(gòu)造出現(xiàn)，鉆孔內(nèi)亦未見斷層泥、斷層角礫等斷層構(gòu)造跡象。（2）區(qū)域地殼穩(wěn)定性。據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料和本次地質(zhì)勘查結(jié)果，野外勘查未發(fā)現(xiàn)斷層、褶皺構(gòu)造跡象，地殼上升、下降幅度小，新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)影響小，勘查區(qū)地殼基本穩(wěn)定。

6.水文地質(zhì)條件

（1）地下水類型

根據(jù)勘查資料及現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查分析，勘查區(qū)地下水類型主要為松散巖類孔隙水和層狀巖類裂隙水。松散巖類孔隙水：主要分布于山坡坡體和坡腳低洼處，含水層主要為坡殘積層，邊坡西北段坡腳發(fā)現(xiàn)涌水情況。該層地下水主要由大氣降水補(bǔ)給，一部分補(bǔ)給下部基巖裂隙水，其余以地下徑流方式排泄。層狀巖類裂隙水：主要分布于山坡坡體處，水位埋深較深。含水層主要為強(qiáng)風(fēng)化砂巖層。根據(jù)區(qū)域水文地質(zhì)資料、地質(zhì)鉆探和綜合地質(zhì)成果綜合分析，本區(qū)巖體節(jié)理裂隙較發(fā)育，基巖裂隙水地下水主要賦存于基巖層的風(fēng)化裂隙中，富水性由中高——貧乏。

（2）地下水補(bǔ)徑排條件?？辈閰^(qū)內(nèi)地下水的補(bǔ)給主要為大氣降雨。其中松散巖類孔隙水主要受大氣降雨補(bǔ)給，局部低洼處也會(huì)受到基巖裂隙水的側(cè)向徑流補(bǔ)給?；鶐r裂隙水主要受松散巖類孔隙水的下滲補(bǔ)給，局部出露于地表處也會(huì)受到大氣降雨直接補(bǔ)給?？辈閰^(qū)內(nèi)地下水的徑流主要受地形地貌控制，主要徑流方向?yàn)橛蓶|至西，徑流方向與邊坡傾向基本一致不利于邊坡穩(wěn)定，而降雨后地下水水位的浮動(dòng)變化對(duì)邊坡穩(wěn)定性影響尤其不利。勘查區(qū)內(nèi)地下水的排泄總體上由東至西、由東側(cè)山坡向西側(cè)溝谷低洼處排泄，部分以蒸發(fā)形式排出。其中松散巖類孔隙水除由東至西向區(qū)外排泄以外，還會(huì)下滲補(bǔ)給基巖裂隙水。

（3）地層的透水性分類。勘查區(qū)邊坡巖土層主要為坡殘積層、強(qiáng)風(fēng)化層，根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)，本場(chǎng)地的第1-1層粉質(zhì)粘土、第2-1層全風(fēng)化砂巖屬于弱透水層，第2-2層強(qiáng)風(fēng)化砂巖屬中等透水層。

7.工程地質(zhì)條件

勘查邊坡基巖主要為砂巖，表層主要為粉質(zhì)粘土。根據(jù)鉆探孔揭露，勘查區(qū)內(nèi)巖土層按地質(zhì)年代和成因類型自上而下可劃分為坡殘積層（Q4dl+el）和全、強(qiáng)、中風(fēng)化砂巖（D2-3c）。

（1）坡殘積層（Q4dl+el）。1-1粉質(zhì)粘土：呈土黃色，稍濕，可塑，夾雜有碎石及少量植物根系，土質(zhì)較均勻。鉆孔揭露厚度為1.00——6.00m，平均厚度為3.82m。

（2）基巖及風(fēng)化巖?？辈閰^(qū)的下伏基巖為泥盆系春灣組砂巖（D2-3c），本次勘探揭露到全、強(qiáng)、中風(fēng)化巖，分述如下：

2-1全風(fēng)化砂巖：呈土黃色、淡灰色，稍濕，松散，主要為碎石土，遇水易軟化。鉆孔揭露厚度為1.00——7.00m，平均厚度為4.88m。

2-2強(qiáng)風(fēng)化砂巖：呈土黃色、淡灰色，呈碎塊狀，節(jié)理裂隙發(fā)育，遇水易軟化崩解。鉆孔揭露厚度為11.00——24.00m，平均厚度為16.51m。

2-3中風(fēng)化砂巖：呈淺灰色、深灰色，呈碎塊狀、短柱狀，節(jié)理裂隙發(fā)育。鉆孔揭露厚度為0.20——10.60m，平均厚度為3.31m，未揭穿。

三、地質(zhì)災(zāi)害特征、成因及穩(wěn)定性分析

（一）地質(zhì)災(zāi)害類型與特征

河頭鎮(zhèn)中心小學(xué)崩塌、滑坡所在的山坡屬于中低山丘陵地貌，山腳海拔約62.78m，山頂海拔為110.98m，高差約48.20m，自然坡度15°——35°，由于當(dāng)初建校時(shí)開挖坡腳，導(dǎo)致從教職工宿舍至操場(chǎng)約200m的距離形成了多處挖方陡坡，這些陡坡一般都未進(jìn)行有效的工程防護(hù)，僅在坡頂修筑了簡(jiǎn)易截水溝，坡腳砌筑了簡(jiǎn)易擋土墻，邊坡現(xiàn)狀仍不穩(wěn)定，在極端降雨情況下易發(fā)生崩塌和滑坡地質(zhì)災(zāi)害。

崩塌地質(zhì)災(zāi)害位于中心小學(xué)東側(cè)山坡西北段，緊鄰操場(chǎng)，坡體主要為殘坡積土、全風(fēng)化——中風(fēng)化砂巖，原巖以強(qiáng)風(fēng)化為主，破碎程度較高，表層呈土黃色、略帶紅色，砂質(zhì)結(jié)構(gòu)，可見細(xì)鱗片狀絹云母，手捏不易碎，風(fēng)化后多呈碎石土狀，為類土質(zhì)崩塌。坡面植被發(fā)育，底部以松樹為主，上部以灌木為主，該段邊坡最大高度約30m，坡度35°——60°，坡向253°。坡腳修筑了排水溝和圍欄，未設(shè)置擋墻，坡面未分臺(tái)階，未設(shè)置坡面防護(hù)工程。邊坡頂部——中部多為凹面，最頂部可見一凹坑，規(guī)模約為10×5×3m，體積約150m3，推測(cè)為前期崩塌體脫離母體時(shí)產(chǎn)生的凹坑。該邊坡為修建學(xué)校時(shí)開挖，當(dāng)時(shí)并未修筑邊坡防護(hù)工程，直接威脅對(duì)象為坡腳操場(chǎng)活動(dòng)的學(xué)校師生。

滑坡地質(zhì)災(zāi)害位于中心小學(xué)東側(cè)山坡東南段，坡腳為教職工宿舍，山坡以砂巖風(fēng)化后的坡殘積粉質(zhì)粘土為主，呈土黃色，山坡坡度為20°——35°。2012年，該段邊坡發(fā)生滑坡地質(zhì)災(zāi)害，滑坡寬約20m，長(zhǎng)約15m，平均厚度約1.5m，體積約450m3，呈凹扇狀。災(zāi)害發(fā)生后，坡底緊急修筑了漿砌塊石擋土墻，擋土墻無裂縫，墻腳無積水現(xiàn)象，外側(cè)有排水溝。

崩塌、滑坡體前緣為人工陡坡，坡面主要為坡殘積土層和砂巖全、強(qiáng)風(fēng)化層，遇水易軟化，在強(qiáng)降雨的作用下有利于巖土體沿軟弱結(jié)構(gòu)面整體滑移而下。雨水天氣，對(duì)坡面造成沖刷、侵蝕等破壞，如在強(qiáng)降雨情況，有潛在崩塌、滑坡危害性。

（二）地質(zhì)災(zāi)害成因分析

崩塌、滑坡的成因包括內(nèi)在因素與外部因素。內(nèi)在因素主要為勘查區(qū)地質(zhì)環(huán)境條件、邊坡本身特點(diǎn)；外在因素主要為人類工程活動(dòng)、大氣降水。

（三）穩(wěn)定性分析和評(píng)價(jià)

（1）定性分析。中心小學(xué)后山山坡的坡腳標(biāo)高為62.78m，坡頂標(biāo)高為110.98m，高差約48.20m，坡長(zhǎng)約200m，坡度35°——60°，坡體主要為坡殘積土、強(qiáng)風(fēng)化砂巖，巖土性質(zhì)和工程性能存在較大差異。在汛期雨季或長(zhǎng)時(shí)間的強(qiáng)降雨條件下，地表水大量下滲到坡體內(nèi)，導(dǎo)致邊坡平衡狀態(tài)被破壞，容易發(fā)生崩塌、滑坡地質(zhì)災(zāi)害。

（2）定量分析。根據(jù)野外調(diào)查成果，經(jīng)過分析確定邊坡潛在滑動(dòng)面，進(jìn)行崩塌的穩(wěn)定性評(píng)價(jià)計(jì)算及剩余下滑力推力計(jì)算。定量分析使用北京理正巖土土質(zhì)邊坡穩(wěn)定性分析軟件中的簡(jiǎn)單土層平面穩(wěn)定模塊進(jìn)行模擬計(jì)算，并進(jìn)行邊坡穩(wěn)定性分析。

根據(jù)《滑坡防治工程勘查規(guī)范》（GB/T 32864-2016）中6.3滑坡防治工程等級(jí)劃分，該邊坡防治工程分級(jí)為一級(jí)，具體按以下兩種工況計(jì)算：

工況Ⅱ：自重+地下水

工況Ⅲ：自重+暴雨+地下水

該邊坡位于抗震設(shè)防Ⅵ區(qū)，計(jì)算時(shí)無需考慮地震的影響，因此計(jì)算時(shí)不考慮地震荷載。

3.評(píng)價(jià)

通過對(duì)該邊坡的定性分析和定量分析，在自重+地下水工況下，該邊坡西北段處于不穩(wěn)定狀態(tài)，東南段處于穩(wěn)定狀態(tài)；遭受強(qiáng)降雨等不利因素時(shí)，在自重+地下水+暴雨工況下，該邊坡西北段處于不穩(wěn)定狀態(tài)，東南段處于不穩(wěn)定——穩(wěn)定狀態(tài)。反映了坡殘積土層和砂巖全、強(qiáng)風(fēng)化層遇水易軟化崩解，抗剪強(qiáng)度大幅度降低的特性，因此中心小學(xué)后山邊坡再次發(fā)生崩塌、滑坡的可能性大，需盡快采取防治措施。

四、地質(zhì)災(zāi)害防治建議

根據(jù)對(duì)崩塌、滑坡地質(zhì)災(zāi)害區(qū)的勘查，結(jié)合其成因、穩(wěn)定性分析和評(píng)價(jià)，提出以下地質(zhì)災(zāi)害治理措施建議：

（一）削坡+擋土墻+掛網(wǎng)噴砼+截排水溝+監(jiān)測(cè)

削減邊坡，坡面采用掛網(wǎng)噴砼、坡腳采用修筑擋土墻進(jìn)行支護(hù)，在邊坡上方修建截水溝，加快坡頂雨水排泄，坡腳處修建排水溝，以排泄坡腳積水，減少降水對(duì)邊坡工程的不利影響。

（二）削坡+擋土墻+格構(gòu)錨桿+截排水溝+監(jiān)測(cè)

削減邊坡，坡面采用格構(gòu)錨桿、坡腳采用修筑擋土墻進(jìn)行支護(hù)，在邊坡上方修建截水溝，加快坡頂雨水排泄，坡腳處修建排水溝，以排泄坡腳積水，減少降水對(duì)邊坡工程的不利影響。

根據(jù)《廣東省地質(zhì)災(zāi)害治理工程生態(tài)修復(fù)指引（試行）》（2020年6月）第一條基本規(guī)定，結(jié)合相關(guān)費(fèi)用、現(xiàn)場(chǎng)施工條件、當(dāng)?shù)卣靶７降囊庖?，擬采用方案一：削坡+擋土墻+格構(gòu)錨桿+截排水溝+監(jiān)測(cè)，上述方案應(yīng)通過專門的施工圖設(shè)計(jì)后再實(shí)施。

五、結(jié)論及建議

（一）結(jié)論

（1）勘查區(qū)內(nèi)崩塌、滑坡地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的內(nèi)因是邊坡的巖土層在水的作用下，抗剪強(qiáng)度降低，在自重作用下引發(fā)邊坡土體失穩(wěn)發(fā)生崩塌；外因是由于人類活動(dòng)，形成高臨空面，雨水沖刷及滲入引起巖土體物理力學(xué)性質(zhì)不利變化。（2）據(jù)定性和定量分析，邊坡西北段處于不穩(wěn)定狀態(tài)，東南段處于穩(wěn)定狀態(tài)，在極端強(qiáng)降雨的影響下，很可能再次發(fā)生崩塌、滑坡地質(zhì)災(zāi)害，應(yīng)及時(shí)對(duì)其進(jìn)行工程治理。（3）勘查區(qū)內(nèi)未見明顯地質(zhì)構(gòu)造發(fā)育，區(qū)域構(gòu)造的穩(wěn)定性良好。

（二）建議

（1）勘查區(qū)內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的可能性大，建議盡快對(duì)其進(jìn)行治理，具體工程措施應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)中的相應(yīng)方案實(shí)施。（2）根據(jù)場(chǎng)地條件、資金情況，充分對(duì)比分析，采用以下方案：削坡+擋土墻+格構(gòu)錨桿+截排水溝+監(jiān)測(cè)。（3）地表水對(duì)邊坡穩(wěn)定性影響較大，建議在坡體頂部設(shè)置截水溝，在坡腳部位設(shè)置排水溝，防止地表水滲入坡體。其中頂部截水溝流向由中間往兩邊布設(shè)，所攔截的地表水流向坡腳學(xué)校的排水系統(tǒng)中。（4）地質(zhì)災(zāi)害防治工程施工應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求和相關(guān)規(guī)定執(zhí)行，在工程施工和使用期間，加強(qiáng)對(duì)邊坡的監(jiān)測(cè)。