某花岗岩地区土质边坡稳定性分析及防治方案建议——以广州市增城区荔城街道某土质边坡为例

温兰

（广东省化工地质勘查院，广东广州 510800）

0 前言

在我国南方地区，花岗岩出露广泛，随着大量土建工程开工，对花岗岩的山体进行开挖，出现了越来越多的花岗岩类土质边坡，未风化的花岗岩具有良好的工程地质特征，但在风化后物理力学指标急剧下降，致使山体边坡应力重分布，不了解这种边坡的工程特性而盲目施工，在一定条件下易发生失稳，出现边坡破坏，对工程进展和边坡稳定都会造成严重危害。花岗岩类土质指花岗岩全、强风化的土，包括花岗岩残积土。类土质除具有土的特性外，还保留原岩中的结构面，有时残存少量中风化的花岗岩硬核。本文以广州市增城区荔城街道某土质边坡为例，对花岗岩类土质边坡的稳定性及防治措施进行简要分析。

1 花岗岩类土质边坡特点

花岗岩区的类土质边坡包括残积土边坡、全风化边坡、半风化边坡等，根据已有的研究，可以发现花岗岩区残积土边坡具有以下特点：（1）破坏形式主要为滑动破坏（42%）、崩塌破坏（54%）、冲刷及圆弧滑动（4%）（据张文华研究归纳[1]）。不同于岩质边坡以滑动破坏为主，也不同于土质边坡以圆弧滑动及崩塌破坏为主，充分说明了类土质边坡同时具有岩坡和土坡的特点；（2）花岗岩残积土具有高承载力、低含水量、低渗透性的良好工程特性，但在开挖或雨水浸润（花岗岩残积土中的软弱带tanφ 会降至0.2以下[2]）的情况下极易发生破坏。花岗岩残积土的良好工程特性迷惑了许多岩土工作者，导致对这一特殊性坡体的长期忽视，陷入不断的修复治理困境；（3）边坡在比计算值高度（低至2～3m）更小、坡度更缓的情况下也会失稳破坏。

2 花岗岩类土质边坡滑动破坏模型

花岗岩类土质边坡的失稳往往是多种因素共同作用的结果，通常归纳分为两大因素：一是外部因素，如人为开挖边坡过高、过陡且未支护，外部荷载、降雨等；另一是内部因素，如坡体岩土性质、岩体的构造与结构等。不同类型的土质边坡坡体结构类型不同，发生滑动破坏模式也不同，常见的花岗岩类土质边坡滑动破坏模型有：

（1）圆弧滑动模型

这种破坏模型多发生在较均匀的花岗岩类土质边坡中，如均匀的花岗岩残积层或坡残积层中，有时也会发生在花岗岩全、强风化层中。通常发生在雨季，特别是长时间大雨或雨后不久。也就是当类土质边坡表层坡体饱水时，易发生这种圆弧形滑动。

（2）完全平面模型滑动模型

这种滑动模型的边坡坡体构造节理面较发育，而且有倾向临空面的缓倾的软弱结构面，当边坡开挖时，切断了软弱结构面，不稳定体就会沿软弱结构面产生完全平面形滑动。这种完全平面形滑动多发生在雨季、施工过程。

（3）前缘剪出滑动模型

当边坡倾角与构造结构面倾角大致相等时，边坡施工没有切断类土质边坡中的构造节理面（软弱面），但由于构造结构面以上的类土质边坡下滑力较大，在坡体前缘比较薄弱的部位将类土质本身剪断，形成前缘剪出滑动。

（4）楔形双滑面滑动模型

当花岗岩类土质边坡坡体中有两组相交的结构面，其交线倾向临空面、结构面以上的不稳定体将产生楔形双滑面滑动，其边坡稳定性计算可采用楔形双面计算式。

3 工程实例

3.1 工程概况

广州市增城区荔城街道某土质边坡主要分布在增城区荔城街道东侧。本边坡为早期建（构）物的建设活动削坡而形成的人工边坡。边坡总长约47.0m，坡高16.0～19.0m，呈长条形状展布，总体走向为东向，坡体坡度总体较陡，一般30°～40°。坡体岩土层主要由坡积粉质黏土和残积砂质黏性土、全风化花岗岩组成，为土质边坡，坡表植被覆盖较好。边坡地处剥蚀残丘地带，边坡所在山体高程约28.5m～31.0m（1985 国家高程基准），坡脚高程约9.5m～10.0m，山脊大体走向为东向。目前边坡上部已发生一定规模的崩塌，崩塌后缘裸露呈陡坎状。

3.2 地层结构特征

边坡主要由第四系坡积层和残积层，基岩为燕山期花岗岩。现分述如下：

（1）坡积层：以粉质黏土为主，含较多石英颗粒和强风化岩块，可塑，红褐、褐黄色，夹白色斑点，层厚1.60～4.80m。

（2）残积层：为砂质黏性土，主要为风化残留石英颗粒及粉、黏粒，花岗岩风化残积，硬塑～坚硬，黄褐色，层厚4.50～9.60m。

（3）基岩：为燕山期花岗岩，按岩石的风化程度可划分为全风化、强风化、中风化3个风化岩带，分布及特征和岩性特点分述如下：

全风化花岗岩：广泛分布，黄褐色，岩石完全风化，岩芯呈坚硬土柱状，可辨原岩结构，遇水易软化。层厚约2.70～6.50m。

强风化花岗岩：分布范围广，黄褐色，岩石风化强烈，呈半岩半土状、碎块状，局部碎石颗粒状，原岩结构清晰，岩质极软，手可折断，遇水易软化、崩解。层厚约4.00～13.30m。岩体完整程度为极破碎，属于极软岩，岩体基本质量等级属Ⅴ类。

中风化花岗岩：灰白、黄褐色，花岗结构，块状构造，岩芯破碎呈块状、短柱状，岩质较软，敲击易断。揭露层厚3.80～5.50m。岩体完整程度为破碎，属于较软岩，岩体基本质量等级属Ⅴ类。

3.3 边坡稳定性分析

边坡区内未发现活动性断裂带通过，坡体岩土层主要由坡积粉质黏土、残积砂质黏性土、全风化花岗岩组成，可以把边坡表层看成是均质土。根据花岗岩类土质边坡滑动破坏模型的资料，均质类土质边坡变形破坏模式多为表层近似圆滑形滑动，若圆弧的弧度比较小，也可以近似看成折线滑动。故本边坡采用圆弧滑动模型，定量分析采用理正岩土6.5版边坡稳定性分析软件圆弧滑动法计算，c，φ值采用室内试验结果的饱和快剪指标。对边坡进行计算，先通过软件自动搜索危险滑动面来确定边坡的最危险滑裂面，然后结合本工程实际情况并参考类似已发滑坡或崩塌的滑裂面，给定圆心、半径进一步搜索计算得出的最危险滑裂面和稳定系数。针对边坡选取代表性断面2 进行稳定性计算，分析在工况1（自重+地下水）和工况2（自重+暴雨+地下水）条件下边坡稳定安全系数，计算结果详见表1。

表1 边坡各断面稳定性系数统计表

从表1 可知，本边坡工程在工况2 下处于不稳定状态，安全储备较小，应尽快加固处理。

4 结论

考虑到坡脚分布有道路、厂房仓库、学校宿舍楼等，人类活动较多，土质边坡在饱水、人工切坡等状态下可能发生崩塌或浅层滑坡可能性较大，危险性中等。提出以下的防治措施：

（1）边坡建议采用“挡墙+锚杆（锚索）+格构梁+绿化+截排水沟系统”整体思路。

（2）建议清除坡体中松散的岩土体，利用削整的坡形，对坡体进行分台阶的削坡治理，坡高＜8m，放坡坡率：粉质黏土1:1.50，砂质黏性土、全风化花岗岩1:1.25，强风化花岗岩1：1.0，中风化花岗岩1:0.75～1:1.0。

（3）在分级边坡间设2.00～3.00m 宽的平台马道，平台及坡顶部应设排水槽，在坡脚可设置重力式挡土墙。

（4）坡体采用锚杆+格构梁增强边坡整体性，并完善坡面绿化及截排水系统，应减少对原有生态系统的破坏，尽量利用原有的坡面植被。