某边坡崩塌分析与治理方案研究

李德亮

(福建省水利水电勘测设计研究院，福建 福州 350001)

2015年5月18～25日，福建省三明市出现长时间的持续性暴雨过程，多处地区出现山体滑坡、崩塌、泥石流等地质灾害[1- 5]，三明市宁化县是其中受灾严重的地区之一。据宁化县气象资料，其中5月18日16时～20日08时宁化县经历6场大暴雨，过程降雨量达到380mm。受强降雨影响，宁化县城关北山居民区北侧坡体发生多处崩塌，大部分崩塌体后缘已紧贴民房基础，且坡顶民房密集，若不及时治理，一旦崩塌体继续发展，很可能引发整体滑坡，潜在滑坡土方量约5万m3，严重威胁到北山居民区226户1200多位居民的安全，同时势必造成民房损毁，估计直接经济损失约为6000万元，潜在经济损失将达1.2亿元[6]。

因此，为了彻底根治地质灾害，保证当地居民的生命财产安全，对该崩塌进行现场勘察分析，同时提出相应的治理措施。

1 崩塌点水文气象及工程地质条件分析

1.1 气象与水文

宁化县属中亚热带山地气候，年平均气温15～18℃，夏无酷暑，冬无严寒，气候温和，雨量充沛，春季长达4个月，无霜期214～248d，年平均降水量1700～1800mm，年均日照1757h，其中过程降雨量可达300多mm。

1.2 地质构造

该区处于闽西断陷上升区中的闽西北大面积上升区，地壳比较稳定，新构造运动以整体而缓慢的间歇性上升为主，活动差异不显著。区内地震活动较弱，历史上未发生过强震。

1.3 地形地貌

崩塌所在山坡属丘陵地貌，坡顶为宁化县北山居民区，高程为340～346.7m，坡脚多为农用地，高程325.5～330.8m，上下高差10～22m不等。坡顶地势平坦，为北山居民区，民房密排，多为砖混结构，2～3层居多。外侧民房距离边坡边缘3～7m不等。坡脚为农用地，地势平坦，当地居民分块种植有稻田、玉米等农作物，并有鱼塘分布。

崩塌所处的北侧坡体总长约200m，总体走向NE70°，坡面多为线型坡，坡度40°～55°，坡面多为毛竹、灌木及杂草覆盖，植被良好。

1.4 地层岩性及岩土工程地质特性

1.5 水文地质特征

场地水文地质条件较简单，坡顶及坡面雨水顺地形由上往下径流，排泄于坡脚。根据地层岩性及地下水在含水介质中的赋存特征，地下水类型以孔隙水和基岩裂隙水为主。孔隙水分布于表层残坡积土层中，主要接受大气降水补给，由坡顶向坡脚地势低洼处排泄，含水量受季节、降雨量影响较大。基岩裂隙水赋存于基岩的节理裂隙、风化裂隙中，多为基岩裂隙水，主要补给来源为大气降水、上部含水层补给及临近基岩裂隙水的侧向补给。北侧坡体汇水面积约7000m2。

表1 北山居民区地灾点岩土体特征一览表

表2 各崩塌体基本特征表

2 崩塌基本特征和稳定性分析

2.1 崩塌基本特征及影响因素

本次崩塌主要集中发生于居民区北侧坡面，坡面长约240m，总共发生有7处崩塌。根据崩塌体由东往西分布位置分别编号为①～⑦号崩塌，具体位置规模范围见表2。根据现场分析，崩塌发生主要受以下几方面因素影响：

(1)岩土体特征：崩塌所在山坡主要由表层残坡积黏性土及强风化花岗岩构成，分布于地表的残坡积层构成了本区崩塌的主要物质，该段坡体残坡积层较厚，且土质疏松，在雨水的持续浸润下易软化，抗剪强度下降幅度大，坡体稳定性大大降低。

(2)地形地貌特征：北山居民区北侧山坡坡面呈直线型，坡度40°～55°，上下高差10～22m不等，均未设置支护措施，高陡临空面的存在不利于斜坡稳定。

(3)持续强降雨：持续强降雨是本次崩塌大规模集中发生的主要诱因。降雨强度大。持续的降雨使岩土体长期受雨水浸泡，趋于饱和状态，自重进一步增加，强度进一步降低，最终在自身重力的作用下失去原有的稳定状态，发生滑动。

(4)其它因素：崩塌区坡面多种植有毛竹，毛竹根系浅，上部负重大，增大了下滑力。

2.2 稳定性分析

2.2.1 岩土体物理力学性质分析评价

图1 计算剖面示意图

名称重度/(kN/m3)黏聚力c/kPa内摩檫角φ/(°)备注残坡积黏性土18.724.319.8天然状态19.319.515.5饱和状态散体状强风化花岗岩203030经验值碎块状强风化花岗岩213535经验值中风化花岗岩2310038经验值

注：残坡积土强度指标根据坡顶民房早先勘察资料取值，各风化岩强度指标根据地区经验结合福建省工程建设地方标准DBJ13- 84- 2006岩土工程勘察规范的取值。

2.2.2 稳定系数计算

根据表3推荐的岩土体参数，选取了如图1所示的代表性剖面，利用理正岩土软件，采用简化Bishop法对现状坡体进行稳定性计算。计算结果见表4。现状坡体在天然状态下，稳定系数为1.178～1.234；而当土体趋于饱和状态时，安全系数降低，整体稳定系数为0.793～0.906。因此，崩塌段坡体在天然状态下处于欠稳定- 基本稳定状态，而当土体趋于饱和状态时，坡体稳定性下降，转为不稳定，发生滑动，亟需采取加固措施。

表4 稳定性计算结果

3 防治方案推荐

3.1 地质灾害等级划分

已发生崩塌的土方量约5000m3，潜在不稳定岩土体近5万m3，一旦发生灾情，将危及坡顶226户共1200多人的生命财产安全，预估直接财产损失约6000万元，潜在经济损失1.2亿元。据DZ/T0219- 2006滑坡防治工程设计与施工技术规范[7]中的一般滑坡防治工程分级表，判定该滑坡防治工程等级属于Ⅰ级。

3.2 防治工程方案设计

根据各崩塌体特征，结合场地岩土体性质及空间条件，推荐采用“重力式挡墙+坡面回填+排水系统+坡面绿化”的综合措施对该段坡体进行治理，典型的治理方案示意图如图2所示。具体的实施方案为：坡脚处分别设高度为6～8m的衡重式挡墙，由坡顶放坡按1∶1.75放坡至挡墙顶部，坡面采用种植灌木绿化，坡顶设置栏杆，坡脚设置排水沟，排水沟衔接至现有排水系统。这样一方面能够确保坡体的稳定，另一方面能够让已经崩塌的坡体恢复顶部空间，避免前排民房紧挨边坡边缘，通过回填坡面的绿化，还可美化周边环境。

4 防治工程施工影响和防治效果分析

本场地交通便利，施工所需机械设备可直达支护坡体附近，大部分建筑材料可就近取材，总体施工条件较好。本防治工程估算费用为801.2万元，而潜在威胁经济损失达1.2亿元，治理费用占受威胁经济损失的6.7%(投保比为1∶15)，防治工程具有良好的经济效益。

治理工程进行了一个水文年的运行效果监测工作，结果表明，通过防治工程的实施，不但消除了现有崩塌危害，还消除了潜在的滑坡隐患，确保了坡体稳定，同时完善了地表排水工程及坡面植被绿化，改善了天然排水条件，减少了水土流失，美化了自然环境和居住环境。

5 结语

对三明某发生了多处崩塌的边坡地灾点的气象水文条件、地形地貌、地层岩性、地质构造活动和水文地质条件等进行了详细介绍，结果表明：

图2 治理方案示意图

(1)坡体残坡积层较厚，且土质疏松，在持续强降雨的作用下处于饱和，发生软化，导致抗剪强度降低，加之坡体较为陡峭，存在临空面，且坡面毛竹根系浅、上部负重大，是崩塌发生的主要原因。

(2)边坡稳定性分析表明，在土体趋于饱和状态下，边坡整体稳定系数为0.793～0.906，处于不稳定状态，亟需采取加固措施。

(3)根据崩塌的变形破坏特征，按照现场实际条件，提出了“重力式挡墙+坡面回填+排水系统+坡面绿化”的综合治理方案，最终结果表明，治理工程历经了一个水文年的考验，达到了稳定坡体、减少水土流失、美化自然环境和生活环境的效果。

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