暴雨工况下老旧砌石挡墙滑坡变形特征与应急处置措施

摘" 要：近年来，镇江城区每年汛期都有地质灾害险情发生，发生时间集中于暴雨后，其险情以滑坡为主，挡土墙垮塌引起的滑坡险情占比大于等于50%。某小区健身广场西侧滑坡发生于2023年7月11日，为强降雨后第四天，属于典型的暴雨工况下老旧砌石挡墙垮塌引发的滑坡地质灾害。该文通过对该滑坡的变形特征进行研究，总结出该类滑坡险情的主要影响因素为地层岩性、地形地貌、降雨影响和砌石挡墙老旧等。提出当边坡为砌石挡墙支护而产生滑坡灾害时，可将挡墙看作是一个具有一定抗剪强度的岩土体进行分析，所得到的边坡稳定性结果更符合实际，具有一定的创新性。对该类型滑坡提出针对性的应急处置措施，对类似地质灾害险情处置具有一定的借鉴意义。

关键词：滑坡;强降雨;砌石挡墙;变形特征;应急处置

中图分类号：P694" " " 文献标志码：A" " " " " 文章编号：2095-2945（2024）26-0146-06

Abstract： In recent years， there are geological hazards in Zhenjiang urban area every year in flood season. The occurrence time is concentrated after rainstorm， and the main danger is landslide. The proportion of landslide hazards caused by the collapse of retaining wall is greater than or equal to 50%. On July 11， 2023， the fourth day after rain， the landslide on the west side of the fitness square in a community is a geological disaster caused by the collapse of the old masonry retaining wall under the influence of a typical rainstorm. This article summarizes the main influencing factors of this type of landslide risk through the study of its deformation characteristics， including geological lithology， terrain and topography， rainfall influence， and old masonry retaining walls. When the slope is supported by masonry retaining walls and landslide disasters occur， the retaining wall can be considered as a rock and soil mass with a certain shear strength for analysis. The obtained slope stability results are more in line with reality and have a certain degree of innovation. Targeted emergency response measures are proposed for this type of landslide， which has certain reference significance for similar geological hazard situations.

Keywords： landslide; heavy rainfall; stone masonry retaining wall; deformation characteristics; emergency response

镇江市在城市发展过程中修建了大量重力式砌石挡土墙，年限较久，一旦砌石挡土墙变形受损，将会导致边坡失稳，引发滑坡地质灾害。尤其汛期，长期强降雨不仅使墙后土体失稳，还可能直接导致墙体失效而引发滑坡灾害。根据统计，2012—2023年度汛期，镇江市区共发生88处地质灾害险情，其中有48处为挡土墙滑塌引起的地质灾害（图1），占总数的55%。仅2023年汛期，镇江市区共发生10处地质灾害险情，其中就有5处（50.0%）为挡土墙垮塌引发的滑坡灾害（图2），不仅给相关部门带来防控压力，还直接威胁到居民的生命财产安全。因此，对于暴雨工况下老旧砌石挡墙滑坡变形特征的研究有助于更好地掌握该类型滑坡变形机制，从而采取及时有效的应急处置措施，降低安全隐患，保障人民的生命财产安全。

1" 研究区背景

长期以来，地质灾害的研究程度较高。镇江市区对滑坡地质灾害边坡的治理多采用砌石挡墙，不仅经济合理且治理效果较好[1-2]。近年来，由于老旧砌石挡墙垮塌[3]而引发的地质灾害屡见不鲜[4]，仅2023年汛期镇江市区就发生5起因暴雨影响使有砌石挡墙支护的边坡失稳而产生滑坡灾害，威胁周边居民的生命财产安全。

1.1" 环境地质条件

研究区位于京口区正东路街道，某小区健身广场西侧，边坡呈南北向，坡长50 m，坡高2.5～9.5 m，南高北低。该处因切坡建房后形成70°陡立边坡，坡面以砌石挡墙支护，墙高1.6～9.5 m。

1.2" 气象水文

研究区属于北亚热带季风气候带，四季分明，温暖湿润，雨量充沛，具有明显的季风性、过渡性、变异性气候特点。研究区内无地表水系，地下水类型主要为潜水，基岩中为微承压岩溶裂隙水。潜水位于地表浅层，含水层岩性主要为①、②1层土，含水层岩性主要为粉质黏土，厚0.5～11.7 m，富水性差，单井涌水量一般小于10 m3/d，水位埋深0.9～6.2 m，主要接受大气降水渗透补给，地下水排泄方式以自然蒸发和渗流为主，水位四季有一定变化并受地形控制。岩溶裂隙水含水层岩性主要为三叠系下统青龙组，灰岩岩溶裂隙比较发育，富水性较好，但分布不均，单井涌水量一般在500～1 000 m3/d。

1.3" 降雨量情况

研究区距离较近的降雨量站点为北固山气象站，研究区发生滑坡时间为2023年7月11日，根据资料显示，滑坡发生前7 d，研究区累计降雨量达到221.1 mm;滑坡发生前5 d，研究区累计降雨量达到212.9 mm（图3），可见降雨量对砌石挡墙及边坡的稳定性影响较大。

1.4" 地形地貌

研究区为岗地地貌单元，总体地势南高北低，场地高程18.9～28.7 m（黄海高程）。

1.5" 地质构造

研究区附近的断裂主要有：南京-镇江沿江断裂、南京-湖熟断裂，抗震设防烈度为Ⅶ度，设计基本地震加速度值为0.15 g，设计地震分组第一组，设计特征周期为0.35 s。

1.6" 地层岩性

根据勘查资料显示研究区下伏基岩主要为三叠系下统青龙组（T1s）灰岩和石英闪长斑岩（δοπ3（2）），上覆0.5～11.7 m厚下属组粉质黏土。

①层填土（Q4）：黄色、灰黄色，松散，岩性主要为黏土，夹少量碎石及植物根茎，堆填时间超过10 a。该层顶板标高+16.00～+29.26 m，层厚0.20～2.0 m，平均层厚0.84 m，全场分布。

②1层粉质黏土（Q3）：黄色、黄褐色，可塑，局部硬塑，湿，含大量铁锰锈斑，切面光滑，稍有光泽，土质不均匀，无摇振反应，干强度中等，韧性中等。该层顶板标高+15.00～+28.26 m，层厚0.5～11.5 m，平均层厚5.07 m。除ZK09，其余钻孔均有分布。

③1层全风化石英闪长斑岩（δοπ）：黄色，组织结构完全破坏成土状，局部含小颗粒碎石，浸水极易软化，属极软岩。该层顶标高+7.70～+23.72 m，层厚0.5～6.3 m，平均层厚2.06 m。除ZK09，其余钻孔均有分布。

③2层强风化石英闪长斑岩（δοπ）：灰黄色，组织结构大部分破坏，矿物成分已显著变化，岩芯呈砂土状及碎块状，浸水易软化，属极软岩，岩体基本质量等级为Ⅳ级。该层顶板标高+6.8～+20.24 m，层厚0.3～20.0 m，平均层厚6.04 m。除ZK09，其余钻孔均有分布。

④层灰岩（T1s）：中风化，浅灰色，灰黑色，紫红色，块状构造，节理裂隙较发育，多为方解石充填;局部发育溶洞，多为土质充填，溶洞大小0.5～14.1 m。岩芯完整呈柱状，属较硬岩，岩体基本质量等级为Ⅴ级。该层顶板标高-2.67～+18.00 m，揭示最大深度18.00 m，全场大部分布，揭露于ZK03、ZK06、ZK07和ZK09。

2" 滑坡地质灾害特征

2.1" 滑坡特征

坡体呈南北向展布，坡长50 m，坡高2.5～9.5 m，南高北低。该处因切坡建房后形成70°陡立边坡，坡面以砌石挡墙支护，墙高约1.6～9.5 m。

边坡为南北向，坡向朝东。滑坡位于边坡高差最大处，现滑坡处坡底高程18.9～19.5 m，坡顶高程28.01～28.72 m，砌石挡墙已垮塌2/3。

滑坡后缘形态呈圈椅状，自发生滑坡后到勘查期间（2023年7月11日—2023年8月30日），滑坡后缘进一步下挫0.8 m，已扩展至坡顶民房偏房基础，民房地基发现多处裂缝，缝宽0.49～4.49 cm，民房东北角墙体开裂，缝宽约0.5 cm。

滑坡体长15 m，宽14 m，厚1～3 m，方量约350 m3，为浅层小型土质滑坡。滑体为杂填土与粉质黏土，垮塌的挡墙石块滚落在坡脚。坡脚为健身广场，坡脚影响范围约200 m2。距离坡顶后缘1.5 m为3.5 m高的居民房，基础形式为条形浅基础，距坡顶后缘3.0 m为上山台阶，台阶已发生倾斜和开裂，均在该滑坡坡顶影响150 m2范围内（图4）。

2.2" 滑坡影响因素

2.2.1" 地层因素

①层杂填土结构松散，孔隙比大，自身稳定性一般，在连续强降雨作用下雨水易入渗坡体，软化土层，导致其下②1层粉质黏土层抗剪强度较低，物理力学性质较差。

研究区下伏基岩主要为灰岩、石英闪长斑岩。其东北侧片区下伏灰岩溶洞发育，溶洞顶板标高2.5～15.00 m，溶洞厚度0.5～14.1 m，土质充填，大部分溶洞发育较小，局部溶洞发育较为强烈，紧邻滑坡北侧揭露的溶洞厚度达14.1 m，且埋深浅，在强降雨作用地下水位变化的情况下，可能诱发岩溶地面塌陷，从而引起挡墙基础不均匀沉降，使挡墙自稳性变差，加之挡墙后方土体因饱水剩余下滑力增加，从而诱发滑坡。

2.2.2" 地形地貌因素

研究区位于京岘山，属岗地地貌单元，现场地形起伏较大，东北侧边坡坡度较陡（70°），为滑坡地质灾害的形成提供了空间条件。

2.2.3" 气候因素

研究区所在的京口区地处北亚热带季风气候带，温暖湿润，雨量充沛，降雨起着补给孔隙水的作用，强降雨作用下，雨水不断下渗，坡体内水位逐渐抬高，致使土体自重增加，土体的力学性能（特别是抗剪强度）降低，从而诱发坡体失稳形成滑坡。

2.2.4" 人类工程活动因素

由于坡顶、坡底建筑物修建工作而加载或开挖坡脚，破坏原有的山体平衡条件。根据现场调查，研究区砌石挡墙高差约9 m，墙体年久失修、基础埋深浅、自身稳定性较低，局部稳定性差，在降雨等因素影响下，墙体失稳，容易产生滑坡地质灾害。

2.2.5" 建构筑物因素

综合来看，该处挡墙由于修建年代较早，墙体较高，最高处达9 m，基础埋深仅0.8 m，墙顶宽度0.8～1.5 m，墙体的整体设计不满足现有规范要求。现场调查发现墙体砂浆脱落较多，虽无明显的墙体开裂，但可以由表及里地看出墙体内部砌石之间结合度欠佳，墙体自身稳定性欠佳，已经不能作为完全的刚性支挡结构来支撑墙后土体的稳定性，致墙后的土体长期处于欠稳定状态。

3" 稳定性分析

3.1" 地质灾害形成机制

研究区地形起伏较大，坡体陡峭，挡墙高9.5 m。坡体上部填土层较松散，易渗水，下部黏性土层较为致密，起隔水作用，且其物理力学性质较差，地表水通过易渗透的填土层进入黏性土层中，软化土体，在土层中形成软弱带，抗剪强度明显降低。

镇江市降雨量大，特别是汛期和台风时有连续强降雨发生，气象站数据表明，在发生滑坡前5 d，该处累计降雨量可达212.9 mm。首先大气降水对滑坡的诱发作用主要体现在降雨过程中增加滑体的自重，增大孔隙水压力，使处于极限平衡状态的坡体产生滑动;其次大气降水变成地下水渗透到滑动面上，软化滑动面，降低了抗剪强度，减弱了稳定性，导致坡体变形失稳;砌石挡墙年久失修、风化老化，在长期强降雨作用下，墙体抗滑移、抗倾覆强度降低，自身支护效果变差，不利于边坡稳定。

3.2" 稳定性评价

该处滑坡的显著特征是其外侧原有9 m高的砌石挡墙支护，挡墙修建年代较久，顶宽仅为0.8～1.5 m，底部埋深仅0.8 m，明显不符合规范要求，且该墙体表面砂浆脱落较多，自身稳定性欠佳，显然不能作为刚性支撑结构来保护垂直边坡的稳定性，但却比土体本身对边坡稳定性的支护效果更有效，因此，将砌石挡墙考虑成具有一定抗剪强度（根据实际情况折减成强风化岩体）的黏性体来计算该边坡的稳定性，符合现场实际情况。

3.2.1nbsp; 计算模型与计算方法的确定

选取典型剖面建立1∶1地质模型，采用GEO5（2021.37版）软件对选取的典型剖面进行稳定性计算。根据GB/T 32864—2016《滑坡防治工程勘查规范》规定，当滑坡为土质滑坡，滑动面为圆弧形，采用毕肖普法对地质界面稳定性进行定量分析和评价，采用摩根斯顿-普赖斯法对稳定性进行复核计算和评价[5-6]。

其稳定性计算如下

式中：Wi为第i条块的重量，kN/m;Li为第i条块滑面长度，m;αi为第i条块滑面倾角，°。

根据研究区地形地貌条件，结合原始地形图综合分析，还原该滑坡滑动前地形。地形还原后，在降雨工况下，该滑坡为不稳定滑坡，其安全系数按0.95考虑，抗剪强度参数参考强风化岩体，对典型（滑坡）剖面2-2′，挡土墙抗剪强度指标参数采用反演分析（表1）。

根据参数反演得出砌石挡墙抗剪强度指标为c=51 kPa，ϕ=20°。

根据室内试验并参考地区经验数据及反演计算，综合确定各岩土层计算参数取值见表2。

选取研究区内4条纵剖面，利用GEO5软件对以上剖面逐个进行土质斜坡稳定性分析计算、评价。

研究区为地震抗震设防烈度Ⅶ度区，因此斜坡稳定性分析在结合GB/T 38509—2020《滑坡防治设计规范》的要求下考虑4种工况：①工况一为基本荷载。②工况二为基本荷载+降雨荷载。③工况三为基本荷载+地震荷载。④工况四为基本荷载+降雨荷载+地震荷载。

3.2.2" 滑动推力及稳定系数计算成果

计算结果见表3。图5为各剖面稳定性分析计算结果图。

3.2.3" 定量评价结论

按GB/T 32864—2016《滑坡防治工程勘查规范》，研究区坡体稳定性评价标准划分如下：①Fslt;1.0不稳定;②1.0≤Fslt;1.05欠稳定;③1.05≤Fslt;1.15基本稳定;④Fs≥1.15稳定。各剖面稳定性结果详见表4。

3.3 滑坡变形发展趋势

经过研究分析，该滑坡影响因素如下：①滑坡前缘存在切坡，切坡后修建挡墙较高（滑坡处高9.5 m），且年久失修，挡墙自身稳定性差。②坡体组成物质主要为杂填土和粉质黏土，土质松散，坡体自身稳定性较差。③坡底下伏基岩为灰岩，灰岩局部发育溶洞（ZK06），对边坡整体稳定性有较大影响。④滑坡发生前该片区发生过连续强降雨，导致墙后土体下滑力增加、抗滑力减小，同时在一定程度上降低了挡墙本身的稳定性，进一步加大了滑坡发生的可能性。

以上因素共同导致了滑坡的发生，若不及时采取处置措施，在降雨特别是连续强降雨等因素长期影响下可能进一步引发坡体滑动，威胁到坡上下住户的生命及财产安全。

4" 应急处置方案

4.1" 应急处置措施

险情发生后，相关部门高度重视，联合自规局、地质灾害技术服务单位、公安、消防、街道和社区等多个部门赶赴现场处置，采取如下措施：①向周边群众了解、公安现场调查，并经消防部门现场采用生命探测仪探测，确认此次滑坡未造成人员伤亡。②供电部门组织吊车对坡顶电线杆采取断电措施并及时拆除（图6），防止后缘进一步下挫带动电线杆伤及周围群众。③地质灾害技术服务单位对坡面采用防雨布覆盖（图7），防止雨水下渗导致滑坡体进一步下滑，并拉设警戒线、设置警戒标识（图8），防止人员进入，实行临灾避险。④街道撤离坡顶影响范围内平房建筑物住户，将坡底汽车移至安全区域，并在坡底影响范围边界设置围挡，防止人员进入危险区域[7-8]。

4.2" 后期建议

建议安排专人进行值守、巡查巡视，雨天及雨后加强巡查，严密监测坡体的稳定性，发现异常情况及时上报有关部门。建议委托具备相关资质的单位对该边坡进行地质灾害勘查后编制工程治理设计方案，及时进行综合治理，彻底消除地质灾害隐患，必要时采取边勘查，边设计，边施工。

5 结论

研究区主要为强降雨后，护坡挡土墙垮塌引发滑坡地质灾害。当边坡为挡墙支护而产生滑坡灾害时，可将挡墙看作是一个具有一定抗剪强度的岩土体进行参数反演，所得到的边坡稳定性结果更能符合实际。该类型滑坡的主要影响因素有降雨、地形地貌、地层岩性和建构筑物，综合影响下将导致滑坡产生，其中降雨因素最为显著，且降雨因素对滑坡的影响具有一定的滞后性。当汛期发生滑坡险情时，应立即上报相关部门组织人员搜救，在滑坡影响范围内设置警戒线和围挡，并用彩条布覆盖滑塌体，防止雨水进一步入渗，加大险情发生。待滑坡趋于稳定后，及时委托具备资质的单位对该边坡进行工程治理，及时消除地质灾害隐患。

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基金项目：江苏省地质局科研基金项目（2023KY05）;江苏省地质局科研基金项目（2022KY03）

第一作者简介：谭燕（1991-），女，硕士，工程师。研究方向为工程地质、地灾防治与环境保护。