谢燕霄,王 超
(广东省有色矿山地质灾害防治中心,广东 广州 510080)
2019年6 月中旬,广东省龙川县出现持续性强降水,全县24个镇352个村不同程度受灾,其中贝岭镇米贝村是重灾区之一,出现连片山体滑坡,造成整村房屋、道路、桥梁、电力等设施受损。米贝村滑坡群呈现分布范围大,涵盖多个滑坡地灾体,潜在威胁人数多等特征,本文以1#滑坡体为例对其成因机制与稳定性展开分析。
1#滑坡所处山体坡型为凸形,山体自然坡度45°~55°,坡高约50m。已滑体平面形态为半圆,滑体体积约2万m3,属于浅层大型滑坡。由于边坡过陡及长时间强降雨,边坡处于不稳定状态,在外界因素诱发下,再次发生滑坡地质灾害的可能性大,严重威胁到边坡下部村民的生命和财产安全。
滑坡所处地貌单元属于丘陵地貌,山势陡峭、山峰尖锐呈圆锥状,“V”型谷居多,地形切割强烈,相对高差100m~200m,地形坡度40°~45°。米贝村总体地形为南北高、中间低,似马鞍形,北部为中低山地形,中部为谷地,南部为低山-丘陵地貌。地势由东向西倾斜,构成山地、丘陵、谷地相间分布的格局,山地、丘陵占面积比较多。
滑坡区域边坡基岩主要为花岗岩,该坡体的岩层风化强烈,表层主要为残坡积土。根据勘查钻探孔揭露,区内岩土层按地质年代和成因类型可划分为残坡积层(Qel+dl)和全、强、中风化风化岩。
其中粉质粘土、砂质粘性土多呈松散、稍密状态,工程性能差,在大气降水的渗入情况下,土体的含水量趋于饱和,抗剪强度变小,导致其抗变形能力变差,极易产生渗透变形、滑坡。
另外全风化花岗岩的岩体结构强度低,透水率较大,浸水后易于软化,抗变形能力差,风化致使节理裂隙发育,物理力学性质变差、土体抗剪强度变低,以上特点为滑坡地质灾害的发生提供了有力的物质条件。
滑坡区位于赣闽隆起区,处于南岭纬向构造东亚带与新华夏系东江断裂带的交汇处,由于经历了加里东期以来的多次构造运动影响,褶皱和断裂较发育,形成以北东向构造为主,北西向、东西向为辅的构造体系格局[2]。
其西部约4km处有一区域断层-大雁山断层,该断层走向北西,长约20km,次级断层会影响到米贝村,未见明显构造现象。
龙川县地震烈度为Ⅵ度区,地震加速度0.05g。北东向东江断裂带地震活动频繁,从1918年南澳地震到1962年新丰江地震都波及到龙川县,距离勘查区约7km的枫树坝水库从1970年至1981年间共发生33次轻微地震,且多发生于1973年以后,其原因可能是该水库直接座落在北东向断裂活动带上,水库建成后诱发地震明显。
滑坡区域边坡主要为残坡积粉质粘土、砂质粘性土及全强风化花岗岩组成,属于中等偏弱透水地层,富水性差。据钻孔揭露地下水水位埋深5.10m~10.50m,位于全风化与强风化花岗岩接触面。
滑坡区域地下水补给主要为大气降水,以地表径流形式排出,部分渗入地下。地下水主要沿节理裂隙通道向南部坡脚排泄,部分以蒸发形式排出。地下水位变化主要与区内降雨密切联系,具有季节性和时段性变化,同时受地形控制。
滑坡区域山体坡型为凸形,滑坡平面呈不规则状,坡脚标高约316m,坡高约50m,自然坡度45°~55°,上覆第四系粉质粘土为主,含碎石约10%,厚度4m~5m。下伏基岩为强风化花岗岩,山体未被扰动的区域植被较发育。因村民切坡建房,导致坡体前部形成了高约40m,坡度约60°的高陡边坡,且坡面植被大部分被破坏。2019年6 月受暴雨影响,该边坡中部、东南部发生滑坡地质灾害。滑坡体主要为边坡前部临空土体滑动,主滑方向200°,后缘可见下挫痕迹,滑体平面形态为半圆,剖面形态为凹形。滑体岩性主要为粉质粘土及全风化花岗岩,滑体长约155m,宽约45m,厚度约3.0m,滑体体积约2万m2,属于浅层大型滑坡,是在特定的地形地貌、地层岩性和降雨形成的地下水共同作用下的产物。
滑坡早期呈蠕动变形状态,主要是由于滑坡体物质为残坡积土层和全风化花岗岩,处于高陡的斜坡上,且前缘有临空面,在长期的降雨及干湿交替作用下,岩土体应力不断进行调整,滑坡体向临空面发生变形,在滑坡体中、后部产生拉张裂隙,随着变形的增加,拉裂缝逐渐向滑坡体深部扩展,伴随着雨水沿裂隙面下渗,在渗透压力的作用下,拉裂面最终与滑坡体潜在滑移面相连,形成滑坡。
表1 边坡稳定性计算参数建议值表
图1 复杂土层土坡稳定计算结果图 (饱和状态:自重+暴雨)
根据边坡各层岩土体的主要力学指标参数,并结合野外调查综合分析确定其潜在滑动面,选取坡度最陡,覆盖层最厚剖面,采用北京理正软件土质边坡复杂土层稳定模块进行边坡稳定性分析。
根据滑坡勘查工作取得土工试验数据,并结合工程经验值,边坡稳定性计算岩土层物理力学参数按表1选用。
采用圆弧滑动法[1,3]进行边坡稳定性计算分析,计算状态分为两个:①天然状态:自重;②饱和状态:自重+暴雨。
在天然状态:自重,边坡的稳定系数系数Fs=0.990,根据《滑坡防治工程勘查规范》(GB/T 32864-2016)滑坡稳定状态划分,处于不稳定状态。在饱和状态:自重+暴雨,边坡的稳定系数系数Fs=0.883,处于不稳定状态。稳定性系数计算公式如下:
式中:Fs-稳定系数;c-滑带土粘聚力(kPa);L-滑带长度(m);φ-滑带土内摩擦角(°);Wi-第i条块的重量(kN/m);αi-第i条块滑面倾角(°);
通过对该边坡的定性分析和定量计算结果表明,边坡人工开挖致使边坡坡度过陡,本已经处于不稳定状态,在遭遇自重+暴雨工况下,由于长时间强降雨导致粘性土、全风化岩变形及软化崩解,将更加不利于边坡稳定性,在此条件下边坡再次发生滑坡地质灾害的可能性大,需对其采取防治措施。
(1)边坡岩性为花岗岩风化残积土,厚度较大,滑坡平面呈不规则状,属于浅层大型土质滑坡[4-7]。
(2)滑坡地质灾害发生的诱发内因是组成边坡的粘性土层和花岗岩风化层具有受水浸泡变软特性,在强降雨作用下,抗剪强度降低,致使边坡失稳发生滑坡地质灾害;外因是由于高强度的人类工程活动,导致边坡坡面植被稀疏、边坡过陡且前缘临空,在雨水冲刷及干湿交替作用下引起岩土体应力不利变化。
(3)根据边坡地形地貌、岩土组成及边坡稳定性计算综合分析,边坡天然状态下处于不稳定状态,在外界因素(如强降雨等)诱发下,再次发生滑坡地质灾害的可能性大,严重威胁到边坡下部村民的生命和财产安全,应及时采取措施进行治理。