大理市挖色镇某全风化花岗岩边坡稳定性分析

发表时间:2020/6/2   来源:《基层建设》2020年第4期   作者:褚子轩
[导读] 摘要:我国为山地灾害多发国家,边坡失稳滑塌又是常见的地质灾害。
        四川省煤田地质局一三五队  四川泸州  646000
        摘要:我国为山地灾害多发国家,边坡失稳滑塌又是常见的地质灾害。因此,分析边坡稳定性与变形破坏模式,为防治工程设计提供可靠地质条件依据,可以有效规避地质灾害风险,对保护群众的生命财产安全具有重要意义。花岗岩岩质边坡较少见,偶见于交通道路建设及居民建房切坡,本文以大理市某地居民区边坡为例,旨在初探全风化花岗岩边坡的变形破坏特征,通过查明边坡的范围、地形地貌、规模、形态、地质背景、工程地质条件,给出合理可行的治理工程建议。
        关键词:工程地质;边坡;稳定性;花岗岩;地质灾害
        引言
        大理市挖色镇位于洱海西岸,区内地形以山地为主,属中低山构造剥蚀地貌,地质环境较为薄弱,地质灾害发育。本项目位于挖色镇大城村东北侧,早年前由于坡体坍塌,形成了不稳定的高陡坡体。受近年来雨季降雨偏多的影响,坡体中部出现垮塌,村民房屋不同程度受损,危及多户居民的生命财产安全。
        一、边坡地质条件
        1.1边坡分布概况
        边坡前缘为高陡临空面,后缘为斜坡上方平台边界,可见少量下挫陡坎,后方平台居民房屋未见明显变形。该边坡横向宽约75m,纵向长约10m。前缘坡脚高程2009.5m,后缘高程2026.5m,高差约17m,平均坡度约72°,主滑方向346°。边坡整体陡峻且后缘变形区近坡肩,坡体岩性主要为全风化花岗岩类砂质粘性土,且存在差异风化,边坡中部可见块状强风化~中风化花岗岩孤石。
        根据地形、岩性、变形特征各方面特征,预测该边坡进一步可能发育成的灾害为坡体坍塌。
        1.2边坡变形特征
        该处由于早年坡体坍塌,形成了不稳定的高陡坡体。近年来降雨偏多,雨水冲刷导致坡体中部高陡部位发生滑塌。根据现场调查,滑塌区长度约为25m,宽度约为8m,滑塌厚度约为1.5m~3.5m,滑塌体积约为600m3,对下部房屋进行挤压,房屋不同程度受损。
        1.3坡体的物质组成及空间分布特征
        坡体主要物质组成为第四系残坡积粉质粘土和全风化花岗岩,坡体中部由于花岗岩差异球状风化特性,可见长约10m,高度约为5m的强风化~中风化花岗岩硬核。空间分布具以下特征:垂向上坡体顶部第四系残坡积层粉质粘土,厚度0.8~3m,下覆晋宁期全风化花岗岩,该层为坡体的主要组成部分,坡体上厚度为6m~15m。
        二、坡体物质结构特征
        (1)第四系残坡积(Q4el+dl)砂质粘土
        黄褐色、灰黄色,中密,稍湿,可塑~硬塑状,稍有光泽,干强度高,韧性好,以粘土矿物为主,含部分石英颗粒,不具母岩结构特征,部分地区夹少量块碎石,块碎石为强风化花岗岩,粒径以0.5~3cm为主,呈棱角状、次棱角状,分选性差。该层在区内广泛分布,厚度0.8~3.0m。
        (2)晋宁期花岗岩(γ2)全风化岩
        黄褐色,肉红色,主要成分为斜长石及正长石,其次为石英、云母。区内全风化层较厚,为18m~32m,区内全风化花岗岩母岩结构构造特征基本已被破坏,但尚可辨认,原岩矿物中长石已风化成粉末状高岭土,石英颗粒保持母岩状态,可见少量黑云母。岩体开挖后呈砂夹土状。由于花岗岩球状风化特性,勘查区中部见中风化花岗岩硬核。根据现场调查及室内实验数据,区内全风化花岗岩类土体物理力学性质为砂质粘性土。
        三、稳定性分析与评价
        3.1边坡稳定性定性分析
        坡体前缘出现大量滑塌堆积物,在调查期间坡体原有裂缝无明显扩大,也未出现新的开裂变形迹象。根据现场变形情况可判断:边坡在自重条件下,坡体两侧为稳定到基本稳定状态,坡体中部滑塌区域为欠稳定状态。


        3.2边坡稳定性定量分析
        (1)滑动面的确定
        此次坡体滑动面以边坡潜在塌滑区和潜在破裂角的最大者作为边坡卸荷厚度,结合坡顶卸荷裂隙发育深度计算,现场工程地质调查、钻探情况和理正岩土自动搜索最危险滑裂面等各因素进行综合确定。本次选择三个剖面进行边坡稳定计算。
        (2)计算参数
        C、φ值反演:通过对2-2’剖面在天然工况稳定系数取1.05,暴雨工况稳定系数取0.95的条件下的反演C、φ值,得出:潜在滑带土的天然抗剪强度内聚力C=27.50KPa ,内摩擦角φ=19.55;滑带土的饱和抗剪强度内聚力C=21.00KPa,内摩擦角φ=16.08。
        室内岩土试验:区内坡体物质较为单一,本次对坡体主要物质晋宁期花岗岩全风化岩进行了室内土工试验,综合实验数据以及现场土体重度实验得出的数据,本次土体天然重度取值19.25KN/m3,饱和土体重度参照实验数据取值20.10KN/m3。
        土体参数采用权重法确定,反算占0.4,土工实验占0.6,得出:土体天然抗剪强度内聚力C=27.92KPa ,内摩擦角φ=17.26;饱和抗剪强度内聚力C=21.48KPa,内摩擦角φ=12.87。
        (3)计算结果
        边坡在工况Ⅰ(自重)条件下,坡体两侧为基本稳定状态,稳定系数1.244~1.135;坡体中部滑塌区域为欠稳定状态,稳定系数为1.015;在工况Ⅲ(自重+暴雨)条件下,坡体两侧为欠稳定状态,稳定系数1.010~1.029,坡体中部滑塌区域为稳定系数为0.886,处于不稳定状态。安全系数取1.05,最大剩余下滑力为坡体中部,为203.48kN/m;在工况Ⅳ(自重+地震)条件下,坡体两侧处于稳定状态,稳定系数1.065~1.154,坡体中部滑塌区域为不稳定状态,稳定系数为0.991。
        (4)发展趋势分析
        在目前不治理的前提下:边坡在天然工况下发生整体滑动可能性相对较小,仅坡体中部可能发生零星滑塌。在暴雨或地震工况下,抗滑力减小,极易发生滑动。从稳定性分析结果来看,暴雨对边坡的稳定性影响较大,连续大雨或者地表排水不畅时极易产生滑动。
        四、防治方案建议
        4.1防治思路
        边坡中部滑塌较为严重,已发生坡体滑塌方量约600m3。滑塌堆积体挤压下部居民区房屋,在暴雨作用下对房屋造成极大威胁,针对不稳定斜坡中部强烈垮塌区域,对滑塌堆积体进行清理。
        针对斜坡中部已发生滑塌的区域,由于坡体高陡,坡度约为70°,高差达17m,后缘平缓段较短,并且有已建房屋,坡体外侧与房屋之间尚有宽缓平地,因此采用坡体外侧设置挡墙支挡收坡,将滑塌堆积土体部分回填反压,平衡坡体下滑力。
        4.2防治方案
        通过现场勘查对该灾害体的初步认识,根据灾害体现状与稳定性分析,为保障工程安全并达到施工方便、节约投资等效果,从施工条件、技术可行、经济合理、安全可靠、工程适用的角度出发,对边坡采用堆积区清理+挡土墙+回填反压相结合的综合治理方案。
        五、结束语
        在收集区域地质资料及现场踏勘调查的基础上,本次通过多种勘查手段,查明了边坡的范围、地质环境条件,对全风化花岗岩边坡的稳定性作出了评价,并针对可能造成的危害提出了治理工程方案。笔者学识有限,希望能对行业设计人员遇到类似工程时提供一点参考。
        参考文献
        [1]《建筑边坡工程技术规范》GB50330-2013;
        [2]朱斌,候克鹏.边坡稳定性研究综述[J].矿业快报,2007(5):43-48.
        [3]彭小云,张婷,秦龙.高陡边坡稳定性的影响因素分析[J].高陡边坡稳定性的影响因素分析.2002.
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