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基于修水县南田崩塌隐患体的稳定性研究

时间:2024-01-20 14:00:05 来源:网友投稿

肖 晔

(江西省九江市防灾减灾中心,江西 九江 332000)

修水县位于江西省西北部,区域群山环绕,研究区内河谷地貌至中山地貌均有出露,是暴雨型山体滑坡和崩塌等地质灾害易发区。南田崩塌隐患体始发于2015年8月,受连续强降雨的影响,导致在该区域发生小型崩塌地质灾害,严重影响了当地居民的正常生活。为了对该崩塌隐患体进行有效治理,本文对该隐患体的稳定性进行研究,为进一步制订治理方案提供依据。

1.1 地形地貌

研究区属剥蚀丘陵地貌,整体地势南高北低,隐患区后缘最大高程159.0 m,坡脚高程135.20 m,相对高差23.80 m。自然山体坡度为25°~30°,边坡后缘植被主要为杉树、灌木、草丛,植被覆盖率85%~90%。

1.2 地层及岩性

据区域资料及调查结果,研究区出露的基岩主要为晚奥陶纪胡乐组碳硅质泥岩,上部可见较薄的第四系覆盖。

(1)第四系残坡积粉质黏土。分布于丘陵地区表土层,为灰褐色,以粉质黏土为主,含少量碎石,体积分数为10%~20%,碎石由上至下逐渐增多,成分主要为强风化碳硅质泥岩,次棱角状,大小5~20 mm不等,为残坡积成因。

(2)晚奥陶纪胡乐组碳硅质泥岩。岩性为灰褐—黑色灰碳硅质泥岩,泥质结构,中薄层状构造,主要由硅质泥岩及碳质泥岩组成,因富有机质而成黑色,可见少量燧石,上部由较薄第四系覆盖,下部基岩裸露,岩层产状为153°∠30°。表层岩体风化强烈,节理裂隙发育,强风化和较发育裂隙切割,岩石破碎,岩体完整性差。

1.3 水文地质条件

根据地下水赋存条件,区内含水层可分为松散岩类孔隙水、基岩风化裂隙水两大类。

(1)松散岩类孔隙水:主要分布在两侧河谷冲积平原中,以潜水为主,黏结度差,透水性强,平原低洼地段富含孔隙水;
水位埋深0.5~6.0 m,含水层厚0.6~4.9 m,渗透系数1.37~110.08 m/d,泉流量0.039~0.221 L/s,单井涌水量4.05~332.59 m3/d;
主要受大气降水补给,一般具径流路径短、水循环交替快等特点,多以隐渗方式排泄入溪河。

(2)基岩风化裂隙水:研究区内地下水主要为基岩裂隙水;
主要分布于晚奥陶纪胡乐组碳硅质泥岩风化裂隙中;
主要接受大气降水及地表水渗入补给,局部来自松散岩孔隙水垂向渗入补给,径流路径较短,顺坡向排泄于河谷及地洼地段;
单井涌水量小于100 m3/d,泉流量一般小于0.1 L/s,径流模数小于3 L/(s·km2),富水性为较匮乏。

1.4 工程地质条件

研究区岩土体由上至下主要可分为3个工程地质层位:残坡积层、强风化碳硅质泥岩、中风化碳硅质泥岩。

(1)残坡积层:呈灰褐色,以可塑状为主,局部硬塑,以粉质黏土为主,含少量的碎石,碎石成分为强风化碳硅质泥岩碎石,由上至下逐渐增多,次棱角状,干强度中等,摇震无反应,力学强度一般。钻孔揭露层厚0.9~1.10 m,顶部0.2~0.3 m多含植物根系。

(2)强风化碳硅质泥岩:呈灰褐—灰黑色,泥质结构,中薄层状构造,岩石为较软岩,风化强烈,裂隙发育,岩体破碎;
岩体完整性差,遇水易崩解,锤击易呈碎块状,岩芯呈碎块状、短柱状。钻孔资料显示,坡面强风化碳硅质泥岩层厚7.50~12.20 m。根据本次取样测试分析,强风化碳硅质泥岩的抗压强度为27.11 MPa。

(3)中风化碳硅质泥岩:灰黑色,泥质结构,中薄层状构造,岩石较坚硬,主要由硅质泥岩及碳质泥岩组成,因富有机质而成黑色,可见少量燧石;
岩石风化程度相对较低,裂缝不发育,完整性较好,岩芯呈柱状、短柱状。

1.5 地质构造与地震

根据收集的资料及访问调查,崩塌区及周边无明显断裂构造[1]。研究区地震基本烈度为6度,地震动峰值加速度为0.05g,地震动反应谱特征周期为0.35 s,属于工程建设抗震设防区域。目前尚未发生由地震活动诱发崩塌、滑坡、地面塌陷等地质灾害的实例。

1.6 人类工程经济活动

研究区属丘陵地区,以山地为主,东南侧坡脚为修河分支北岸水。可利用的建房用地有限,区内居民均为靠山建房,房后普遍存在切坡建房现象,破坏了山体原有平衡性,易导致崩塌灾害发生。

根据调查认为,研究区房后崩塌因兴建房屋切坡形成的高陡边坡,属人工岩质边坡。坡顶残坡积层厚0.9~1.1 m,切坡宽约147 m,切坡坡向为22°;
坡脚标高135.20 m,后缘标高159.0 m,切坡高10.0~21.5 m,切坡坡度50°~70°,最大切坡高度为21.5 m,切坡不平整,整体呈上陡下缓、东高西低的形态。坡面出露的碳硅质泥岩风化强烈,岩体破碎,裂隙发育,岩层产状为153°∠30°,发育2组节理裂隙:①裂隙L1的产状为356°∠65°,裂隙面平直,裂隙面张开、贯通,裂隙间距10~30 cm,长度20~30 cm;
②裂隙L2的产状为35°∠56°,裂隙面呈舒缓波状,中等张开,裂隙间距20~40 cm,长度20~50 cm。

2015年8月,该处发生小型崩塌地质灾害,崩塌体宽15 m,长约20 m,平均厚0.8 m,崩塌体方量约240 m3。崩塌体为强风化碳硅质泥岩,主要呈碎石状,含少量块石。崩塌最小块体为5 cm×5 cm×5 cm,最大块体为0.5 m×0.5 m×0.5 m。崩塌体零乱堆积于坡面及坡脚,部分崩塌体滚落冲入楼道内,砸坏坡脚居民房屋玻璃,幸未造成人员伤亡。

研究区房后边坡为岩质边坡,边坡出露为强风化碳硅质泥岩,所属岩体类型为Ⅳ类。根据《GB 50330—2013建筑边坡工程技术规范》要求,允许边坡坡率为1∶ 0.75~1∶ 1.00。目前,各级切坡坡度50°~70°,切坡高5~10 m,坡率为1∶ 0.34~1∶ 0.64,大于规范允许边坡,坡面裸露,岩体风化强烈,裂隙发育,岩石破碎,岩体完整性差,仍存在掉块现象,在持续降雨作用下,易再次发生岩体崩塌现象。

3.1 计算参数的选取

研究区崩塌斜坡为岩质边坡,隐患体主要为强风化碳硅质泥岩。根据6组强风化碳硅质泥岩岩样的测试结果,获得强风化碳硅质泥岩主要物理指标(表1)。

表1 强风化碳硅质泥岩饱和抗压强度试验统计结果

3.2 稳定性计算结果

(1)要素因子分析。根据现场调查,研究区房后隐患边坡为强风化碳硅质泥岩岩质边坡,边坡高10.0~21.5 m,坡向22°。而研究区内已有的切坡坡度50°~70°,基岩产状153°∠30°,故该隐患边坡为逆向边坡。隐患边坡岩体存在软弱夹层,节理裂隙较发育,岩石破碎,岩体完整性较差,其主要裂隙产状为356°∠65°和35°∠56°。根据上述基本情况,对研究区已存在隐患边坡的稳定性进行了评估(表2)。

表2 隐患边坡稳定性量化评估标准

(2)结构面影响分析。结构面对边坡的稳定性影响较为明显,本文根据赤平投影分析评判(采用理正岩土计算软件进行计算)的方法对隐患边坡的稳定性进行评价[2-3]。其赤平投影结果见图1和表3。

图1 研究区隐患边坡结构面赤平投影图

表3 研究区隐患边坡结构面赤平投影结果

由图1和表3可知:研究区隐患边坡岩石强风化节理裂隙面之间、裂隙面与岩层之间组成的组合交棱线倾向与坡向斜交,且倾角较坡脚缓,构成不稳定的楔状体,易产生崩塌隐患。

3.3 稳定性分析及发展趋势预测

2015年8月,受连续强降雨影响,修水县北侧溪口镇南田村南田居民房后发生小型崩塌地质灾害,崩塌体方量约240 m3,崩塌体为强风化碎块石。崩塌体零乱堆积于坡面及坡脚,部分崩塌体滚落冲入楼道内,砸坏坡脚居民房屋玻璃,幸未造成人员伤亡。

根据现场调查,研究区属于碎屑岩剥蚀丘陵地区,受地形限制,溪口镇南田村居民房后存在不同程度建房切坡现象,东侧切坡高陡,坡面强风化岩体裸露,节理裂缝发育,岩体破碎。崩塌发生后,虽然坡脚居民对隐患边坡进行了分级治理,东侧边坡修建了排水沟及块石挡土墙,但治理工程未按照相关规范进行。目前坡面依旧高陡,坡面裸露,岩体节理裂隙发育,松散破碎,坡面危岩体未完全崩滑,坡面仍存在岩体掉块现象,坡脚挡土墙出现变形迹象。根据要素因子分析及赤平投影计算可知,研究区居民房后裸露边坡可能再次发生崩塌地质灾害,崩塌隐患一旦发生崩塌,严重威胁坡脚南田31户90人的生命财产安全,潜在经济损失约500万元。

综上所述,研究区人工切坡因坡面裸露,强风化层裂隙发育,在持续降雨、风化作用下,局部易再次发生崩塌现象,因此,该段人工切坡为不稳定岩质边坡,应尽快采取工程措施对边坡进行治理。

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