华东火山地貌区地灾勘察实践

王海元，王 军，常 伟，黄 涛，王采扣

(1.江苏省中成建设工程总公司，江苏 南京 210041; 2.江苏南京地质工程勘察院，江苏 南京 210041)

1 概述

南京江宁方山208 m，为华东地区唯一500万年前喷发的死火山[1]。2016年7月暴雨期间，方山东入口祖龙路与定林路交叉口以及袓龙顶附近出现滑坡隐患，周边道路分别产生开裂象，裂缝宽度约3 mm～20 mm。2016年10月25日后连续10 d左右的强降雨使祖龙顶附近滑坡破坏速度加剧，发生了大规模整体快速滑动，山体后缘陡坎突然下错3 m多，并在后缘附近形成宽度约20 m的滑坡凹槽，地表下陷深度达1.2 m左右，同时滑坡影响范围内景区道路出现大量隆起和拉张裂缝，裂缝宽度约30 cm～50 cm，深度可达2 m；部分道路彻底毁坏，路面开裂、下错，相对垂直错距达1.2 m，滑坡前缘一直延伸至坡脚山沟处，并对山沟处的主道路桥梁造成严重威胁，致使桥梁已出现相对变形、局部破裂(见图1，图2)。

2 国内外研究现状

成家胜[2]针对海南中线高速海口至屯昌段火山熔岩、乱石地区出现的溶洞、乱石地基等不良地质现象,提出了勘探、设计、施工的主要对策。徐健楠[3]为分析普陀山长大深埋铁路隧道的水文地质特征，通过研究区域水文资料及现场勘察，针对隧道不同段落的火山地质岩层与构造特征，提出施工措施建议。聂信辉[4]结合雁荡山地区火山运动及成岩背景,分析了该地区岩体结构、隧道工程地质条件,并结合隧道施工中出现的问题提出改进隧道设计、施工、现场管理的建议。陈雨[5]介绍了长白山林区由于近代火山活动频发，造成具有一定特殊性的地层结构。肖巧林[6]针对火山熔岩地质特点,应用地质雷达探测技术在该地质环境下的信号响应,结合补充钻探资料进行对比分析,建立了各种目标地质体的地质雷达图像特征,总结出该地区不良地质条件下地质雷达信号响应规律,为设计和施工提供可靠的基础资料。

3 勘察方案

3.1 变形监测

根据现场情况，采用钻孔方法埋设深层位移观测点，由钻机在选定位置钻孔，施工到设计位置，然后将测斜管放入，测斜管内注满清水以防止泥浆的沁入，在测斜管上部密封盖后以胶带缠裹予以保护。将暴露出的测斜管接至压地面以上10 cm～20 cm高处，并采用砌保护井的方式进行保护[7](见图3)。

3.2 地面调查

地面地质调查主要采用路线追踪法，调查各种不良地质作用分布、规模、性质和岩土层分布及界线位置、坡面形态、植被分布等。调查范围为滑坡区域及其影响范围(包含整个勘查区)，总面积约0.4 km2(见图4)。

3.3 钻探、原位测试与取样

采用7台XY-1型百米岩芯钻机施工，开孔孔径130 mm，终孔孔径110 mm，护孔管管径127 mm。浅部混碎石土层采用跟管钻进，以下采用泥浆护壁钻进。土层全部采用岩芯管钻进，回次进尺控制在2.00 m以内，推测滑带附近控制在0.5 m以内。为防止施工钻孔成为新的透水通道，施工结束后用黏土对钻孔进行了封孔处理。

岩芯采用单管回转钻进方法采取，岩芯采取率土体，完整岩石不低于80%，破碎岩石不低于60%。

由于区内火山成因的气孔状玄武岩较发育，碎石土层孔隙大、厚度较大，钻探过程中漏水较严重，因此钻孔施工采用了卡车拉水，厚泥浆护壁钻进，确保成孔质量。

3.4 物探

由于勘查区地形变化大，地质条件复杂，尤其是碎石土厚度、分布变化大，为了查清岩土体分布情况和确定滑面深度，针对本滑坡特点，钻探不能有效查明滑动面情况，因此本次工作中还采用了物探方法进行勘查(见图5)。

物探方法的采用根据现场条件首先进行了试验，地质雷达方法因场地覆盖层厚度较大、滑坡体厚度较大，其效果不理想而排除；高密度电阻率法对勘探埋藏浅、规模小地质体十分有用，缺点是受勘探装置影响，对测线两端的深层部位为勘探盲区，勘探深度相对较浅。而音频大地电磁法是在和地下研究深度相对应的频带上进行，对于中浅部地层有较灵敏的反应。因此选用这两种物探方法的组合，查明勘查区浅中深部的地层电性特征[8]。

4 结果分析

4.1 地下水的影响

勘查区内地形错综复杂，山谷沟壑纵横，切割频繁。滑体两侧及前缘均为自然山体冲沟阻隔，其次勘查区内滑坡区地势起伏不平，局部坑洼，局部陡坡，排水条件较差，每逢暴雨季节，区内局部地段形成积水、湍流甚至小型洪流，地表水体强烈冲刷形成地面沟谷凹槽，使滑坡前缘及侧缘地面临空，失去侧阻力，对边坡稳定性十分不利。

降水的长期入渗形成地下水。地下水浸润、软化、泥化作用使浅部土体及全(强)风化岩抗剪强度减小，雨期汇水饱和使岩土体有效抗剪强度变低，(潜在)滑带会在地下水滑润作用下剪切应力效应增强，降低岩土体稳定性；地下水与岩土体间的离子交换及水化作用使岩土体结构改变，影响岩土体的力学性能，将岩土体内聚力减小。地下水通过孔隙静水压力和动水压力作用对岩土体的力学性质产生影响，降低岩土体强度，地下水由上向下渗流产生的动水压力使土体及全(强)风化岩层中的细小颗粒被水流带走，降低坡体的稳定性；水的重力增加了岩土体自重，加大了下滑力，有助于边坡失稳[9]。

4.2 滑坡体形态特征

滑坡前缘位于山前岗地较为平缓的坡地及林地中，中下部滑坡可见多道剪出口，伴随出现土体及道路隆起现象，可见多处鼓胀凸起地形，鼓丘土体岩性为黏性土及碎石土，土体经扰动后结构极其松散，可见大量鼓胀裂缝，土体饱水，局部地段地下水溢出地表，鼓丘隆起高度约0.3 m～1.2 m，地表树木歪斜形成醉汉林。靠近祖龙路路边绿地草坪可见大量前缘鼓胀裂缝，局部道路表面亦可见变形裂缝。滑坡前缘一直延伸至坡脚山沟处，与坡下滑草场的滑坡连成一体，并对山沟处的桥梁、排水沟造成严重影响，致使桥梁局部产生变形、破裂及排水沟毁坏。

4.3 滑坡体结构

根据勘查资料和现场调查结果，勘查区滑坡体平面形态呈舌形。根据钻孔资料并结合深层变形位移监测、物探数据综合分析，目前已经产生快速滑动位移的部分主要为较浅部的土质滑坡，滑体主要由表层填土、残坡积土、黏土、碎石土等组成(仅少量包含强风化泥岩)，部分滑体土体经扰动后结构破碎、松散欠密实，强度降低。滑体主要受土岩交界面控制，因此多呈折线滑动、局部为圆弧滑动，一般中部深度较大且厚度较大，后部大都靠近祖龙顶山体陡坎，前缘在平缓的林地隆起剪出。整个滑体总体呈前部较薄、中部厚、后部薄的特征。

结合物探成果分析，滑体中上部碎石土及强风化玄武岩较厚，结构较松散，电阻率较低，透水性较强，属于下滑段；滑体中下部主要为黏土及泥岩，岩土体致密，电阻率较高，属于被动变形、滑移段。经物探解译对比分析，电性分界面位置与钻探及变形监测的潜在滑带位置大致吻合，这说明勘查区滑坡中上部岩土体厚度较大、坡度较陡，提供较主要的下滑力，该下滑力趋使中下部滑体向前变形、滑移，并使部分滑体在前缘位置剪出、挤出、隆起，属于推移式深层滑坡。这与现场调查中，滑体中后部变形破坏、下陷、错距位移总体较大相互印证。

4.4 滑坡体变形特征

勘查区内滑坡均为推移式滑坡。受暴雨影响，斜坡土体浸水软化产生松动，并局部下挫、剥、坠落，残坡积土、人工填土堆积于中上部斜坡上。勘查区滑坡体变形特征主要表现为垂直和水平位移，潜在深层不稳定边坡表现为蠕动变形。目前后缘出现明显错落形成的滑坡壁，坡体上部产生大量拉张裂缝，并下陷成为滑坡凹槽，伴随大量滑坎分布；滑体中部及侧缘已产生大量变形裂缝及多层滑坎台阶，裂缝长度大、宽度约30 cm～50 cm，深度可达2 m，部分道路路面开裂、下错达1.2 m；滑体前缘可见大量挤张鼓丘及鼓张裂缝，滑体中前部局部地下水溢出地表。深部滑面变形位移仍不断扩大甚至将监测管剪断。

5 结论和建议

勘查区滑坡已发生整体滑动，且目前仍处于变形破坏过程之中，滑体核心部位天然条件下处于不稳定～欠稳定状态；在暴雨及地震工况下边坡稳定性差，极有可能会进一步发生滑坡灾害。另一方面，由深层土岩界面或泥岩风化层间软弱结构面控制的滑体总体处于欠稳定状态，正产生缓慢变形，暴雨或地震等因素下亦有可能发生整体深层滑动。根据该特征、地形地貌及道路分布情况，建议采用如下较为经济合理的治理方案：

1)由于勘查区滑坡长度大、体积大、厚度大，建议采用多排抗滑桩作为主体工程确保拟治理区域边坡的整体稳定性。抗滑桩深度按照相关规范要求深埋至中风化基岩中不小于一定深度[10]。

2)滑坡中后部地形较为高陡，建议局部进行削坡放坡，并布置锚杆或锚索进行加固，从而削减后缘下滑力[11]。

3)区内现有排水条件较差，应结合勘查区及周边山体区域总体汇水、排水条件，完善滑坡体及周边的截排水系统，主要为坡顶、平台、坡底及坡面的截、排水，汇集排至坡脚排水系统[12]。

4)勘查区地下水较发育，且地下水对滑坡影响较大，因此施工时应布置集水井并进行抽水，控制地下水位，并进行地下水位监测。

5)对滑体局部隆起、错断陡坎、拉张裂缝等进行地形修整、填平；对于前缘、侧缘沟谷局部高陡边坡可进行削缓或设置挡土墙，提高局部的稳定性[13]。

6)考虑到区内滑坡正处于变形、活动阶段，建议设置监测点加强区内岩土体的位移监测，监测施工过程中及完成后边坡的稳定性。

7)恢复绿化，具体复绿方案应与周边景区绿化协调过渡。

8)对桥梁部位边坡及桥梁基座进行变形监测。