广东新兴某小学地质灾害隐患点成因探析

广东省有色矿山地质灾害防治中心 郑钦灶

一、项目概况

（一）任务来源

2018年6月7——8日，受台风“艾云妮”产生的强降雨影响，云浮市新兴县河头镇中心小学后山发生1处微型崩塌、1处小型滑坡地质灾害，威胁着学校师生生命财产安全，为消除该地质灾害隐患点，根据相关文件要求，新兴县自然资源局委托我单位——广东省白色矿山地质灾害防治中心编制该地质灾害隐患点勘查报告，申请专项资金用于工程治理。

（二）勘查目的

查明已发崩塌、滑坡地质灾害区的地质环境条件，包括地质灾害的特征、类型、破坏模式、致灾因素、发展趋势、危险性及危害程度。

（三）勘查任务

（1）在1:500精度地形图测量的基础上，通过收集资料和现场调查，查明已发地质灾害所在区域的自然地理环境、气象水文条件及地质环境条件等，确定勘查区地质条件复杂程度分类、勘查阶段及勘查范围；（2）查明勘查区地质构造特征、地层组成、岩性特征及物理力学性质特征等，提供地质灾害稳定性评价及防治工程设计所需的岩土参数；（3）查明勘查区含水层分布特征、地下水类型、透水性及其补给径排条件，评价地下水对建筑材料的腐蚀性；（4）查明崩塌、滑坡地质灾害的分布范围、类型、成因、发展趋势、已造成的人员伤亡及经济损失情况、潜在威胁人员数量和建筑物数量及经济损失等，确定地质灾害灾情险情等级、边坡防治工程等级、工程安全等级；（5）在分析崩塌、滑坡形成的条件、产生机理的基础上，进行稳定性分析和定性、定量分析；（6）对崩塌、滑坡地质灾害提出经济有效的治理措施建议。

（四）勘查范围

按照勘查范围确定原则：崩塌、滑坡地质灾害可能影响的区域、满足地质灾害治理工作设计要求、满足委托方的相关要求，确定重点勘查范围为中心小学后山。

（五）勘查工作方法

1.地形测量

采用CGCS2000坐标系，1985年国家高程基准，采用中海达Q6 GPS定位仪等设备对崩塌、滑坡地质灾害影响区的现状地形按1:500比例尺进行测量，主要测绘崩塌、滑坡地质灾害区的现状地形地貌、地表地物情况，圈定崩塌、滑坡地质灾害的分布范围。

2.地质灾害综合调查

调查范围包括崩塌、滑坡地质灾害区及相邻影响地段，主要调查气象水文、地形地貌、地层岩性地质灾害发育情况及地表建筑物情况等。采用资料收集、调查访问和现场地质测量等方法进行地质灾害综合调查，以走访的方式调查勘查区现状地质灾害发生情况；采用点、线结合的形式将各地质现象，特别针对重点地质环境问题，通过点、线观察、测量、记录等手段，将地层界线、地质灾害等要素填绘于表、文、图中。

3.地质灾害勘探与测试

地质灾害勘探主要通过布设必要的勘探孔进行揭露和控制，详细查明勘查区坡体地层结构及岩性特征等工程地质条件，结合室内试验结果，分析各岩土层的物理力学性质指标及地下水对建筑材料的腐蚀性。

4.综合研究报告编写及制图

通过地质灾害综合调查、地质灾害勘探与测试等，确定了崩塌、滑坡危险范围、规模等特征，查明了勘查区的水文地质和工程地质等条件，揭示了崩塌、滑坡地质灾害的成因机制，预测了其发展趋势，并在上述工作的基础上，提出边坡防治工程的建议方案，最终形成勘查成果。

二、地质环境条件

（一）地理位置

新兴县为云浮市一个下辖县，属粤西地区，接近珠江三角洲，在北纬22°23′——22°25′、东经111°58′——112°31′之间。勘查区位于新兴县南部的河头镇河头社区河头街旁，地理坐标为E 112°02'55.32"，N 22°34'51.94"，距离县城约22km，沿县道X484约800m连至省道S113直达新兴县城，南侧紧挨着铁路（广茂线），交通较便利。

（二）气象水文

1.气象

新兴县地处北回归线以南，属亚热带季风型气候，气候温和，光照充足，雨量充沛，有霜期短。2006——2015年年平均降雨量1612.77mm，年最大降雨量2033.1（2013年）mm；日最大降雨量（2010年9月21日）206.4mm，时最大降雨量（2011年7月15日18时）95.9mm。新兴县降雨主要特征为：时间上降雨量四季分配不均匀，4——9月降雨较多，为地质灾害多发期；10月至次年2月降雨较少，为地质灾害低发期。空间上降雨量分布也不均匀，由东至西、由北至南部逐渐增加。通过新兴县气象资料，在台风“艾云尼”期间，即2018年6月4日20时至8日08时，河头镇区域累计降雨量达到381.20mm。

2.水文

新兴县河水流量主要受大气降雨补给。4——9月为雨季，尤其是8——9月台风强降雨增多。雨季河流上游暴涨，下游地势平缓，河道弯曲，极易造成洪灾和内涝。因此，上游以面蚀水土流失、崩塌、滑坡等灾害为主。下游崩岗水土流失、崩塌、滑坡等灾害易发生。旱季，河水流量骤减，两岸农田易出现局部崩塌。勘查区南侧150m有一条新兴江，周边有水塘，对勘查区诱发地质灾害影响小。

3.地形地貌

勘查区为中低山丘陵地貌，海拔 62.78——110.98m，高差48.20m，自然坡度15°——35°，坡面植被发育，乔木、灌木丛生长良好，坡底为操场及教职工宿舍，人工边坡高2——30m，坡度20°——60°，坡体为强风化砂岩风化后的坡残积粘性土以及全风化——强风化砂岩，人工边坡与自然边坡接触部位易发生崩塌、滑坡等地质灾害。

4.地层与岩性

新兴县地层出露主要为震旦系、寒武系、泥盆系及第四系。勘查区地层为第四系坡残积土和泥盆系石英砂岩、泥质页岩。结合区域地质图和野外勘查结果，勘查区出露的岩性为泥盆系春湾组砂岩。

5.地质构造与区域地壳稳定性

（1）地质构造。距离勘查区较近的断层主要有湾边圩断层、木栱断层，勘查区位于湾边圩断层西侧尾端、木栱断层北侧1km处。勘查区内未见其它大的近期区域性活动断裂构造出现，钻孔内亦未见断层泥、断层角砾等断层构造迹象。（2）区域地壳稳定性。据区域地质资料和本次地质勘查结果，野外勘查未发现断层、褶皱构造迹象，地壳上升、下降幅度小，新构造运动影响小，勘查区地壳基本稳定。

6.水文地质条件

（1）地下水类型

根据勘查资料及现场调查分析，勘查区地下水类型主要为松散岩类孔隙水和层状岩类裂隙水。松散岩类孔隙水：主要分布于山坡坡体和坡脚低洼处，含水层主要为坡残积层，边坡西北段坡脚发现涌水情况。该层地下水主要由大气降水补给，一部分补给下部基岩裂隙水，其余以地下径流方式排泄。层状岩类裂隙水：主要分布于山坡坡体处，水位埋深较深。含水层主要为强风化砂岩层。根据区域水文地质资料、地质钻探和综合地质成果综合分析，本区岩体节理裂隙较发育，基岩裂隙水地下水主要赋存于基岩层的风化裂隙中，富水性由中高——贫乏。

（2）地下水补径排条件。勘查区内地下水的补给主要为大气降雨。其中松散岩类孔隙水主要受大气降雨补给，局部低洼处也会受到基岩裂隙水的侧向径流补给。基岩裂隙水主要受松散岩类孔隙水的下渗补给，局部出露于地表处也会受到大气降雨直接补给。勘查区内地下水的径流主要受地形地貌控制，主要径流方向为由东至西，径流方向与边坡倾向基本一致不利于边坡稳定，而降雨后地下水水位的浮动变化对边坡稳定性影响尤其不利。勘查区内地下水的排泄总体上由东至西、由东侧山坡向西侧沟谷低洼处排泄，部分以蒸发形式排出。其中松散岩类孔隙水除由东至西向区外排泄以外，还会下渗补给基岩裂隙水。

（3）地层的透水性分类。勘查区边坡岩土层主要为坡残积层、强风化层，根据工程经验，本场地的第1-1层粉质粘土、第2-1层全风化砂岩属于弱透水层，第2-2层强风化砂岩属中等透水层。

7.工程地质条件

勘查边坡基岩主要为砂岩，表层主要为粉质粘土。根据钻探孔揭露，勘查区内岩土层按地质年代和成因类型自上而下可划分为坡残积层（Q4dl+el）和全、强、中风化砂岩（D2-3c）。

（1）坡残积层（Q4dl+el）。1-1粉质粘土：呈土黄色，稍湿，可塑，夹杂有碎石及少量植物根系，土质较均匀。钻孔揭露厚度为1.00——6.00m，平均厚度为3.82m。

（2）基岩及风化岩。勘查区的下伏基岩为泥盆系春湾组砂岩（D2-3c），本次勘探揭露到全、强、中风化岩，分述如下：

2-1全风化砂岩：呈土黄色、淡灰色，稍湿，松散，主要为碎石土，遇水易软化。钻孔揭露厚度为1.00——7.00m，平均厚度为4.88m。

2-2强风化砂岩：呈土黄色、淡灰色，呈碎块状，节理裂隙发育，遇水易软化崩解。钻孔揭露厚度为11.00——24.00m，平均厚度为16.51m。

2-3中风化砂岩：呈浅灰色、深灰色，呈碎块状、短柱状，节理裂隙发育。钻孔揭露厚度为0.20——10.60m，平均厚度为3.31m，未揭穿。

三、地质灾害特征、成因及稳定性分析

（一）地质灾害类型与特征

河头镇中心小学崩塌、滑坡所在的山坡属于中低山丘陵地貌，山脚海拔约62.78m，山顶海拔为110.98m，高差约48.20m，自然坡度15°——35°，由于当初建校时开挖坡脚，导致从教职工宿舍至操场约200m的距离形成了多处挖方陡坡，这些陡坡一般都未进行有效的工程防护，仅在坡顶修筑了简易截水沟，坡脚砌筑了简易挡土墙，边坡现状仍不稳定，在极端降雨情况下易发生崩塌和滑坡地质灾害。

崩塌地质灾害位于中心小学东侧山坡西北段，紧邻操场，坡体主要为残坡积土、全风化——中风化砂岩，原岩以强风化为主，破碎程度较高，表层呈土黄色、略带红色，砂质结构，可见细鳞片状绢云母，手捏不易碎，风化后多呈碎石土状，为类土质崩塌。坡面植被发育，底部以松树为主，上部以灌木为主，该段边坡最大高度约30m，坡度35°——60°，坡向253°。坡脚修筑了排水沟和围栏，未设置挡墙，坡面未分台阶，未设置坡面防护工程。边坡顶部——中部多为凹面，最顶部可见一凹坑，规模约为10×5×3m，体积约150m3，推测为前期崩塌体脱离母体时产生的凹坑。该边坡为修建学校时开挖，当时并未修筑边坡防护工程，直接威胁对象为坡脚操场活动的学校师生。

滑坡地质灾害位于中心小学东侧山坡东南段，坡脚为教职工宿舍，山坡以砂岩风化后的坡残积粉质粘土为主，呈土黄色，山坡坡度为20°——35°。2012年，该段边坡发生滑坡地质灾害，滑坡宽约20m，长约15m，平均厚度约1.5m，体积约450m3，呈凹扇状。灾害发生后，坡底紧急修筑了浆砌块石挡土墙，挡土墙无裂缝，墙脚无积水现象，外侧有排水沟。

崩塌、滑坡体前缘为人工陡坡，坡面主要为坡残积土层和砂岩全、强风化层，遇水易软化，在强降雨的作用下有利于岩土体沿软弱结构面整体滑移而下。雨水天气，对坡面造成冲刷、侵蚀等破坏，如在强降雨情况，有潜在崩塌、滑坡危害性。

（二）地质灾害成因分析

崩塌、滑坡的成因包括内在因素与外部因素。内在因素主要为勘查区地质环境条件、边坡本身特点；外在因素主要为人类工程活动、大气降水。

（三）稳定性分析和评价

（1）定性分析。中心小学后山山坡的坡脚标高为62.78m，坡顶标高为110.98m，高差约48.20m，坡长约200m，坡度35°——60°，坡体主要为坡残积土、强风化砂岩，岩土性质和工程性能存在较大差异。在汛期雨季或长时间的强降雨条件下，地表水大量下渗到坡体内，导致边坡平衡状态被破坏，容易发生崩塌、滑坡地质灾害。

（2）定量分析。根据野外调查成果，经过分析确定边坡潜在滑动面，进行崩塌的稳定性评价计算及剩余下滑力推力计算。定量分析使用北京理正岩土土质边坡稳定性分析软件中的简单土层平面稳定模块进行模拟计算，并进行边坡稳定性分析。

根据《滑坡防治工程勘查规范》（GB/T 32864-2016）中6.3滑坡防治工程等级划分，该边坡防治工程分级为一级，具体按以下两种工况计算：

工况Ⅱ：自重+地下水

工况Ⅲ：自重+暴雨+地下水

该边坡位于抗震设防Ⅵ区，计算时无需考虑地震的影响，因此计算时不考虑地震荷载。

3.评价

通过对该边坡的定性分析和定量分析，在自重+地下水工况下，该边坡西北段处于不稳定状态，东南段处于稳定状态；遭受强降雨等不利因素时，在自重+地下水+暴雨工况下，该边坡西北段处于不稳定状态，东南段处于不稳定——稳定状态。反映了坡残积土层和砂岩全、强风化层遇水易软化崩解，抗剪强度大幅度降低的特性，因此中心小学后山边坡再次发生崩塌、滑坡的可能性大，需尽快采取防治措施。

四、地质灾害防治建议

根据对崩塌、滑坡地质灾害区的勘查，结合其成因、稳定性分析和评价，提出以下地质灾害治理措施建议：

（一）削坡+挡土墙+挂网喷砼+截排水沟+监测

削减边坡，坡面采用挂网喷砼、坡脚采用修筑挡土墙进行支护，在边坡上方修建截水沟，加快坡顶雨水排泄，坡脚处修建排水沟，以排泄坡脚积水，减少降水对边坡工程的不利影响。

（二）削坡+挡土墙+格构锚杆+截排水沟+监测

削减边坡，坡面采用格构锚杆、坡脚采用修筑挡土墙进行支护，在边坡上方修建截水沟，加快坡顶雨水排泄，坡脚处修建排水沟，以排泄坡脚积水，减少降水对边坡工程的不利影响。

根据《广东省地质灾害治理工程生态修复指引（试行）》（2020年6月）第一条基本规定，结合相关费用、现场施工条件、当地政府及校方的意见，拟采用方案一：削坡+挡土墙+格构锚杆+截排水沟+监测，上述方案应通过专门的施工图设计后再实施。

五、结论及建议

（一）结论

（1）勘查区内崩塌、滑坡地质灾害发生的内因是边坡的岩土层在水的作用下，抗剪强度降低，在自重作用下引发边坡土体失稳发生崩塌；外因是由于人类活动，形成高临空面，雨水冲刷及渗入引起岩土体物理力学性质不利变化。（2）据定性和定量分析，边坡西北段处于不稳定状态，东南段处于稳定状态，在极端强降雨的影响下，很可能再次发生崩塌、滑坡地质灾害，应及时对其进行工程治理。（3）勘查区内未见明显地质构造发育，区域构造的稳定性良好。

（二）建议

（1）勘查区内地质灾害发生的可能性大，建议尽快对其进行治理，具体工程措施应根据设计中的相应方案实施。（2）根据场地条件、资金情况，充分对比分析，采用以下方案：削坡+挡土墙+格构锚杆+截排水沟+监测。（3）地表水对边坡稳定性影响较大，建议在坡体顶部设置截水沟，在坡脚部位设置排水沟，防止地表水渗入坡体。其中顶部截水沟流向由中间往两边布设，所拦截的地表水流向坡脚学校的排水系统中。（4）地质灾害防治工程施工应严格按照设计要求和相关规定执行，在工程施工和使用期间，加强对边坡的监测。