地灾边坡稳定性分析及治理案例

该地灾边坡位于广州市南沙区，边坡山体山体呈近东西走向，地势南高北低。山体北侧边坡发生多次崩塌，崩塌体处于山腰与山脚边，由坡残积土、全风化岩土组成，崩塌面上为坡残积土、全风化花岗岩，中下为强风化、中风化花岗岩，坡面平直，倾角65～85度;，大致呈梯形，上宽约40.0m，下底约25.0m，崩塌高差约28.0m，面积约555.9m2，崩塌厚度约3.5～4.0m，崩塌体积约2000m3;两侧边界明显，后壁近直立。

1 场区水文及工程地质条件

1.1 地形地貌

场区属丘陵地带，崩塌边缘标高17.02～67.20m，相对高差50.18m，山体呈东西走向，南高北低，由于人为取土，使现在地形变成阶梯状，三级陡坎，二级平台，陡崖植坡发育。山顶斜坡坡角约15～25度;，生长果树、松树、桉树及杂草等，植被良好。

1.2 地层岩性

场区出露岩石主要为燕山系第二～三期花岗岩，倾向东南，倾角一般在70～75°之间。第四系由冲积，坡积，残积层组成，土性以粉质粘土，砂质粘性土为主。

1.3 地表水与地下水

1.3.1 地下水

场区地下水主要为第四系崩积土层、残坡积土层中的孔隙潜水和部分基岩裂隙水，地下水补给全靠大气降水的渗入补给。经勘查测得各钻孔地下水位埋深为0.40～11.00m;地下水位随地形的高低变化十分明显，即南深北浅。

1.3.2 地表水

场区范围内地表水不发育，全靠大气降水补给，雨季时，集水区的地表片流沿坡面流失，部分渗入地下。

2 边坡崩塌形成机理

根据野外调查及勘查结果，影响边坡稳定的主要因因素包括人为因素、边坡岩土体的物质构成、岩体的透水性、降水，岩体结构、结构面特征以及地形地貌，降雨是诱发边坡崩塌的主要原因。边坡崩塌机理分析如下：

2.1 人为因素

由于人工取土的破坏，致使现在地形变成阶梯状，三级陡坎，二级平台，在长期的风化作用、雨水和地表水的长期浸泡作用下及在重力作用下极易产生崩塌，现在开挖各级陡坎坡度接近垂直，在雨水冲刷、渗透作用下，各岩土层易发生崩塌等地质灾害。

2.2 边坡岩土体的物质构成

该区出露基岩为花岗岩，物质成分为长石、石英和黑云母，裂隙发育，易溶蚀和风化，其抗风化能力较强，表面风化较为强烈，花岗岩风化后的矿物以高岭土等粘性土矿物为主，易吸水、易软化、易崩解;组成崩塌体的物质主要是以坡积土层、风化残积土层、全风化岩、强风化岩和少量中风化岩为主;坡积土层、残积土层、全风化岩、强风化岩及偏向中风化岩在地表水和地下水的作用下，其物理指标和力学性指标在饱水前后变化较大，饱水后的力学参数将会大幅度的减弱。

2.3 降雨诱发

该地区历年平均降水量1600mm，降雨量主要集中4～9月，降雨量占全年82%，事发期间出现大暴雨气象(日降雨量为231.8mm)。雨水通过地表渗透到坡积土、残积土层或直接渗入全风化岩、强风化岩，使岩土层中的亲水矿物结合和吸附较多的水，使土层处于暂时的饱和状态，增加了容重，降低了土内摩擦角和粘聚力，从而降低了土层的抗剪强度;雨水通过地表渗透到中风化岩的裂隙中，产生润滑作用，降低裂隙面间的摩擦力，降低裂隙面间的抗剪强度;同时雨水的渗入的过程中，产生了渗透压力，使岩、土体剪应力增加，增大了坡体本身的下滑力，更易造成坡体滑坡

3 边坡稳定计算

3.1 物理力学参数的设定

根据现场的勘查与试验分析，在计算中将采用以下的试验数据，见表1。

3.2 潜在滑移面的确定

根据现场调查和勘察资料，从地质剖面所揭露的边坡岩土构成、边坡基岩面埋藏情况及边坡崩塌机理分析，计算在降雨条件下的潜在滑移面，见图1，计算其安全系数为0.78，小于1.0，处于不稳定状态，必须进行治理。

3.3 理论依据

公式(1)中：孔隙水压力为：Nwi=γwhiwLicosαi;TDi为渗透压力产生的平行滑面分力，TDi =Nwi sinβicos(αi-βi);RDi为渗透压力产生的垂直滑面分力，RDi = Nwi sinβisin(αi-βi);Kf：整体稳定安全系数;Wi为i分条的自重;Ci为i分条的滑裂面处土的粘聚力;φi为i条的内摩擦角; Li为i分条滑裂面处的弧长度;αi为i分条滑裂面处中点切线与水平面的夹角;βi为i分条地下水流向;A为地震加速度(重力加速度g)。

加入锚索后，其计算公式为：

公式(2)中符号意义见式(1)，其中F为锚索的抗拔力;θi为锚索与水平的夹角。

3.4 设计治理方案

通过方案比选，采用锚索+格沟治理方式。采用预应力锚索，有利于控制边坡变形;同时，在格梁间进行坡面绿化，有利于环境美化;坡顶及马道设有截、排水沟，完善排水系统。

坡脚岩石边坡坡角取45°～50°，按自然分级为一级台阶，坡面设置格构梁，梁间距3.0m×3.0m，格构梁断面0.4m×0.5m，混凝土标号为C30;中上部采用分级放坡，每10m一级，为四级坡，放坡坡角取45°，坡面设置格构梁，梁间距为3.0m×3.0m，格构梁断面0.4 m×0.5m，混凝土标号为C30;预应力锚索设于格构梁相交处，一级台阶锚索长16～18 m，锚索组成3×φ15.2，二级台阶以上锚索长19～31m，锚索组成3×φ15.2，见图2。

经计算得出其安全系数为1.486，满足设计规范要求。

4 结论

(1)强降雨是诱发边坡稳定的主要因素，雨水入渗造成岩、土体的物理力学参数发生变化，使得粘聚力和内摩擦角减小，抗滑力减小，而加大了容重，在雨水冲刷作用下，使得边坡的不稳定性增加，加大了边坡发生崩塌的可能性。

(2)在进行边坡的处理时，其处理方案不仅要考虑坡体的稳定性，还要考虑其施工的便利程度、工程造价、生态治理等，实践证明：在高边坡治理时，采用锚索+格梁治理方案是可行的，而且，通过坡面生态治理，还有较好的绿化效果。