凤凰红层低山切坡改变场地稳定性的分析

陈丽辉，郑林强，吴 焕

（湖南吉首有色地质勘查局二四五队，湖南吉首416007）

国家级历史文化名城凤凰地处湖南西部边缘，湘西土家族苗族自治州的西南角，是一个面积较小的山区县。随着西部大开发战略的实施，近年来，凤凰县大思路谋划、大手笔规划、大力度推进新型城镇化建设，城市品位显著提升。城区切坡建房成为常态，该城区地层以白垩系红层为主，红层主要由泥质粉砂岩夹粉砂质泥岩组成，呈不等厚互层状。红层地段切坡建房、修路引发崩塌、滑坡地质灾害时有发生。部分场址切坡后改变了整个场地的稳定，治理费用较高，治理难度较大，且在评估阶段及勘察各阶段工作中均未能预测到场地稳定性的改变。工程动工后相关单位的工作陷入进退两难的境地。下面以凤凰老年养护院及光荣院建设山体切坡为例，剖析红层低山切坡后场地由稳定转化为不稳定的主控因素。

1 工程实例

凤凰县老年养护院及光荣院场地为红旗新区一低山的南侧斜坡，山顶高程435.0m，场地整平标高为364.0m，征地红线最高高程为406.0m，人工边坡高42m，加上自然山坡，边坡总高达69.0m。拟从最高征地边界按1∶0.5的坡率分2级开挖平整场地，且分级采用锚杆(索)格构支护。坡体岩性为红层，斜坡坡向136°，坡度约15°～30°，岩层产状145°∠28°，为一顺向坡。但实际开挖过程中受天气、地层岩性、边坡坡向等的影响，边坡滑塌不断发生，边坡难以成形，最终随着开挖面的增大，边坡产生了中型中层岩质牵引式滑坡，滑坡范围也超过了征地红线，场地由自然状态下长期稳定的边坡变成了存在滑坡的不稳定场地。最终经凤凰县政府常务会讨论，对该场地所在山体整体降高平整，挖山后的其余土地用作开发。

2 场地稳定性转化因素分析

山体自然状态下长期稳定，切坡平整扰动后转化为不稳定。切坡改变场地稳定性有其特殊性，引人深思，归结为以下几个方面。

2.1 地质构造

场地位于沅麻盆地中部的西缘，长坪—新场北东向大断裂从勘查区南东侧500m外经过，对场地影响小。

地层为白垩系下统（石门、东井组）红层，单斜构造，岩层产状136°～145°∠28°～36°,层间结构面发育。

岩体风化节理裂隙主要有4组，第一组产状倾向75°～82°，倾角75°～85°，发育密度2～3条/m；第二组产状倾向276°～340°，倾角65°～70°，发育密度1～7条/m；第三组产状倾向120°，倾角60°，密度1～7条/m；第四组产状倾向35°，倾角68°，密度1～7条/m。由于这4组节理裂隙发育，将岩体切割成碎块状，沿节理裂隙面易产生崩塌、滑坡。

边坡岩土体存在层间软弱结构面、风化节理裂隙面，切坡御荷后会使结构面向更加不利的方向发展，对边坡不利，从而对场地不利。

2.2 地层岩性

场地地层从上至下依次为第四系残坡积层、白垩系强风化红层及中风化红层，红层为泥质粉砂岩夹粉砂质泥岩。不利岩性主要为粉质粘土、强风化红层及粉砂质泥岩，其特性描述见表1。

场地地层岩性是影响场地稳定性的基本物质条件。场地岩土体工程地质条件脆弱，当岩土体解除约束力、出现临空面时，极易顺层解体崩解、滑落。

表1 地层特性

2.3 地形地貌

微地貌上属于低山斜坡，自然状态下坡体稳定，呈多级阶梯状，岩层倾向与坡向同，为顺向坡，坡度15°～30°。用地范围仅为山体一侧，地形起伏较大，工程布局较困难，建筑场地均需开挖平整，挖方量较大。顺层开挖，边坡坡度接近自然斜坡坡度，不能平整出建设场地；平整场地势必切脚临空。顺向斜坡切脚临空后，坡体上的岩土体失去支撑，在自重的作用下，始终处于下滑的状态，直至滑塌。

2.4 边坡类型

场地切坡高度大，岩层产状：136°～145°∠28°～36°，斜坡坡向南东，坡角15°～40°，岩层倾向与边坡坡向相同，为中等倾斜的顺层边坡，且倾角与坡角接近，属于不利组合。切坡后均为岩土质边坡，坡体上部为薄层第四系残坡积层，中部为强风化红层，下部为中风化红层。沿层面切坡不能满足建筑物布局要求，边坡势必切脚临空。边坡岩土体中软弱结构面发育，切脚临空加剧结构面的形成或贯通。该类边坡产生顺层滑坡或崩解的可能性极大。

2.5 大气降雨

场址为山体斜坡，地势较高，周边无地表水，地下水贫乏，大气降雨对场地稳定性的改变起着催化剂的作用。干湿交替加速红层的崩解，岩体裂缝处于可变状态，随时有可能从无变有、从闭合变为张开。大气降水沿裂隙渗入软弱地层中，于软弱地层与较硬地层界面形成相对富水层。在地下水软化作用下，降低岩土体摩擦力和粘聚力，同时增加水压，使边坡岩土体产生蠕变，直至失稳。

3 稳定性分析

切坡后对边坡稳定性起主导作用的为各类结构面，采用赤平投影定性分析边坡的稳定性，如图1所示，边坡易产生滑移、崩塌。因此场地为不稳定场地。

图1 赤平投影稳定性分析图

4 结论及对策措施

凤凰红层地区场址稳定性由天然状态下的稳定转化为切坡状态下的不稳定，主要是因为形成了影响场地稳定性的顺层高陡人工边坡，边坡岩土体工程地质条件脆弱，形成的边坡潜在滑面多，软弱结构面可变性大，治理难度大、造价高、适宜性差。类似选址及切坡平整，值得商榷，尽量避免。不可避免的情况下，必须采取合理的对策措施。

（1）扩大征地范围，含整座山体。平整时整山削平，一则用地面积可最大化，二则不会形成高陡边坡。

（2）切坡力度要结合地形地貌、地质条件酌情考虑，不切岩层脚，不形成临空面。

（3）切坡应遵循逆作法、信息法施工。单级坡高不宜过大，分阶放坡时水平台阶应有足够宽度，从上到下边开挖边及时支护。

（4）选址优先考虑反向坡、切向坡地段，尽量避开顺向坡地段。