樟市镇芦溪地区崩塌地质灾害特征及治理措施的讨论_陈铭辉.pdf

樟市镇芦溪地区崩塌地质灾害特征及治理措施的讨论陈铭辉(广东省有色金属地质局九三二队 广东省 韶关市 5 1 2 0 0 0)作者简介陈铭辉(1 9 9 4年),助理工程师,工程学士,主要从事岩土工程,水工环地质工作。摘 要 本文以樟市镇芦溪公路崩塌灾害为例,对其地质灾害特征进行分析,通过对崩塌稳定性分析评价,提出切实可行的治理措施,针对灾害区地质灾害特点,可采取坡顶排水、清理坡面上危岩体、岩体节理裂隙注浆、锚杆+坡面挂网喷砼、主动防护网及局部钢筋砼柱支撑的综合措施对坡体进行治理,同时做好治理范围内的监测工作。本文可为该地区地质灾害治理及生态修复提供参考依据。关键词 崩塌论;地质灾害;治理措施;生态修复 1.灾害区概况本次崩塌地质灾害点位于韶关市曲江区樟市镇芦溪公路,距离曲江区樟市镇人民政府西南方向约1 0 k m,距离韶关市曲江区政府约2 3.5 k m。曲江区属亚热带季风气候区,但又具有复杂多变的山区气候特点。多年平均降雨量1 6 4 0 mm,降雨量的分布差异很大。曲江区属北江流域,北江自北向南流经全区,水利资源丰富。灾害区处于低山地貌区,场地西侧约9 k m处为罗坑水库,灾害区南部约2 0 m处为芦溪河。灾害区及周边为低山地区,受长期强烈剥蚀切割作用,整体地势北高南低,山体整体坡度约3 0 4 0,灾害区山体中部坡面后缘自然山体斜坡坡度约5 0,汇水面积大,植被发育,松树、竹子、樟树等杂灌丛生。灾害区的崩塌坡面处于2 1 3乡道北侧山坡上,边坡地貌见图1。图1 边坡全貌航拍照片根据区域地质资料结合现场踏勘,灾害区周边附近区域主要出露地层为泥盆系老虎头组,岩性由厚层的石英砂岩、石英粉砂岩和细粒石英砂岩所组成,为滨、浅海相砂质碎屑沉积。根据区域地质资料结合现场钻探,灾害区主要岩土层有:第四系坡积层、泥盆系砂岩两个主要工程地质岩组。第四系坡积层粉质黏土主要分布于灾害区内自然边坡的表层,黄褐色、灰褐色,呈可塑状,主要由粉黏粒组成,局部含少量风化碎块,浅表层土质相对较疏松,含少量植物根系,下部为风化岩。灾害区出露老虎头组泥盆系地层,以砂岩、粉砂岩、泥岩为主,岩性为灰白、红褐色、灰褐色,钙质胶结。2.危岩体基本特征及成因机制分析根据 韶关市曲江区地质灾害防治规划(2 0 1 1-2 0 2 0年)。勘查的崩塌处于2 1 3乡道北侧山体上,山坡呈陡峭状,近似直立,中部位置反倾成凹陷岩腔,危岩崩塌点下方为樟市镇芦溪公路及芦溪河,芦溪河旱季时水流量较少,雨季时储存大量地表雨水,水流量较大。坡面植被以灌木、杉树林和杂草为主,地质灾害较发育。根据野外实地调查,上覆土层为浅土表层,厚度较小,下覆泥盆系砂岩。2.1地质灾害变形破坏特征该危岩崩塌地质灾害主要由于早期建设樟市镇芦溪公路开挖山体后未进行有效支护且经过长期雨水冲刷以及风化作用引发,岩质边坡总体处于较不稳定状态,每年雨季均有不同程度的变形,且变形迹象有加剧的趋势,严重威胁进出樟市镇芦溪的行人和车辆,根据现场调查,其破坏特征描述如下:(1)危岩崩塌分布、类型及形态特征灾害区位于韶关市曲江区樟市镇芦溪公路北侧的山体边坡(图1、图2),山体原始坡度约3 0 4 0,危岩 体 分 布 高 程1 3 3.7 8 m1 6 8.3 7 m,相 对 高 差3 4.5 9 m,长约9 0 m,坡度6 5 9 0,局部岩质边坡近乎直 立,中 部 位 置 反 倾 成 凹 陷 岩 腔,坡 面 面 积 约2 6 0 0 m2,危岩体规模约3 5 0 m3,坡体总体倾向在1 7 0 左右,崩塌方向1 6 5 2 2 0,其物质成分主要为浅表层坡积粉质黏土及泥盆系砂岩,表层岩石风化程度为强风化-中风化,危岩体结构面发育,层理构造,岩层产状6 81 0 5 6 3 5。岩体结构反倾向切坡,深部基岩较稳定。岩体节理裂隙发育,岩体被多组节理裂隙切割,使边坡表部岩石呈碎块。(2)危岩体破坏方式分析370 水文地质、环境地质、工程地质DOI:10.16631/15-1331/p.2022.06.024由于早期建设樟市镇芦溪公路开挖山体后未进行有效的工程防护措施,且开挖坡度较陡,坡度约6 5 9 0,倾陡的斜坡为崩塌的形成造就了有利的地形条件。其物质成分主要为浅表层坡积粉质黏土及泥盆系砂岩,危岩体为砂岩,基岩面裸露时间较长,经过长期雨水冲刷以及风化作用,表层岩石风化程度为强风化-中风化,坡体总体倾向在1 7 0 左右,坡度6 5 9 0,崩塌方向1 6 5 2 2 0,岩层产状6 8 1 0 5 6 3 5。岩体结构为反倾向切坡,深部基岩较稳定。岩体节理裂隙发育,岩体被多组节理裂隙切割,使边坡表部岩石呈碎块。图2 凹陷岩腔照片2.2崩塌地质灾害的影响因素及成因机制分析根据野外实地调查、钻探,室内实验测试等综合分析,灾害区崩塌的成因与地形地貌特征,斜坡的岩土体组成及降雨密切相关。主要成因机制因素为地形地貌、边坡岩土体特征、风化作用、大气降雨及人类工程活动。3.崩塌稳定性分析评价灾害区山体曾经发生过崩塌变形,目前边坡处于欠稳定状态-基本稳定状态,边坡稳定性较差,为防止边坡再次发生崩塌或滑动破坏地质灾害,提出经济有效的崩塌治理方案,对灾害区崩塌的稳定性进行初步分析评价。本勘查报告在崩塌综合工程地质测绘的基础上,采用赤平极射投影法、刚体极限平衡法进行综合分析评价。3.1工程地质定性分析根据灾害区区域综合工程地质调查和钻探,边坡岩土体主要为强-中风化砂岩,岩土体力学强度遇水后强度降低。韶关市曲江区雨季较长,受季风影响,暴雨持续时间久,降雨入渗使岩土体饱和,岩土体自重增加,力学强度也随之降低,地下水沿坡体向下渗流加快,不利于边坡稳定。灾害区地表水入渗作用将是诱发崩塌变形破坏的内因,持续性暴雨是崩塌变形破坏的外因。该地质灾害隐患点目前处于欠稳定-基本稳定状态,根据灾害区的地层特点和地形条件以及气候特征,极有可能再次崩塌。3.2边坡失稳的破坏模式根据野外地质调查、钻孔揭露的情况来看,灾害区的边坡、危岩体失稳、破坏模式主要为坠落式崩塌,机制如下:灾害区内基岩为泥盆系砂岩,埋藏深度较浅,地表岩石节理发育,将岩石切割,多呈板状、碎块状,由于雨水长期沿岩石节理、裂隙冲涮,反复经太阳暴晒等干湿交替作用、自然风化作用,岩石节理、裂隙不断变大、变宽,岩石在自身重力的作用下,其下部碎块状岩石发生自然崩落,随着时间的推移,导致基岩下部悬空,失去支挡作用。岩石沿表面节理、裂隙风化,在自身重力的作用下,加快岩体间剥离并逐渐失稳,坠落并向下崩塌。局部松散岩块处于较不稳定状态。采用赤平极射投影法、刚体极限平衡法对本次边坡的稳定性进行综合分析评价。(图3)图3 灾害区边坡赤平极射投影图3.3极限平衡法分析评价本次勘查,在灾害区范围内划分5个剖面,对2个剖面采用极限平衡法进行定量分析,通过计算分析,3-3剖面边坡安全稳定系数为1.1 0 7,4-4剖面边坡安全稳定系数为1.0 9 2,边坡处于基本稳定状态。在暴雨、地震、人类工程活动等其他不利因素下可能会发生崩塌。4.防治建议及对策经稳定性分析,崩塌在暴雨或连续降雨情况下处于不稳定状态,该崩塌存在较重大安全隐患,因此,应对崩塌灾害区采取综合工程治理措施进行治理,以消除该安全隐患。清理坡面上危岩体、岩体节理裂隙注浆、锚杆+坡面挂网喷砼、主动防护网及局部钢筋砼柱支撑的综合措施对坡体进行治理,同时做好治理范围内的监测工作。4704.1排水崩塌地质灾害的发生与降雨导致的坡面水流对坡体的浸润和冲蚀密切相关,因此,做好坡顶、坡脚的截排水工作,减少降雨和坡面水流对坡体浸润和冲蚀,有利于山体的稳定。4.2危岩清理山体原始坡度约3 0 4 0,临空面坡度较陡,灾害区坡面上局部堆积松散块石,边坡临空面基岩风化严重,节理裂隙发育,危岩清理不仅要清理堆积在坡面上的松散石块,同时也要清理临空面上尚未脱离母岩的危岩体。4.3岩体节理裂隙注浆山体物质成分主要为浅表层坡积粉质黏土及泥盆系砂岩,山体开挖基岩面裸露时间较长,经过长期雨水冲刷以及风化作用,岩体节理裂隙发育,岩体被多组节理裂隙切割,通过注浆能有效的增强岩土体物理力学强度,同时能有效的阻止雨水对岩石的侵蚀作用。4.4锚杆+挂设主动防护网除锚杆+挂网喷锚工程措施外亦可以采用锚杆+挂设主动防护网,通过坡面锚杆钻孔注浆,能有效的充填边坡岩土层中的孔隙和裂隙,封闭地下水渗透通道,提高边坡岩土体的强度和整体稳定性。通过坡面挂设主动防护网,进一步提高边坡岩土体的整体稳定性,防止后期松散岩块脱落倾倒崩塌。4.5局部钢筋砼柱支撑由于发生崩塌的危岩在山体上部,立面较陡,其岩体经历了多次构造作用和物理风化,岩体破碎风化严重,加之节理裂隙切割,受风化作用加速了危岩体裂隙的扩展,裂面强度降低,差异风化形成凹岩腔,促进了危岩体的失稳。建议在凹岩腔处及凹岩面位置设置钢筋砼柱支撑。4.6监测在治理施工期间,需开展边坡变形的监测工作,保障施工安全。崩塌治理工程完成后,应对该边坡顶部和坡面设置地表变形监测点及地下水监测点。在监测的过程中,当某一数值出现异常波动时应及时撤离崩塌区附近人员,通知相关部门进行现场排查。参考文献1张林生,陈保林,王苗,等.韶关市曲江区地质灾害防治规划说明书(2 0 0 9-2 0 2 0年)R.韶关市矿产资源资源与地质环境监测中心,2 0 0 9.2陈铭辉等,广东省韶关市南岭山区地质灾害治理及生态修复工程勘查设计项目(樟市镇芦溪公路滑坡)勘查报告R.广东省有色金属地质局九三二队,2 0 2 1.3殷跃平,颜宇森,高娇娇,等.地质灾害危险性评估规范(D Z/T 0 2 8 62 0 1 5)S.国土资源部,2 0 1 5.4黄义佳,冯亮勇,等.韶关市曲江区马鞍山山顶西北侧危岩崩塌地质灾害勘查设计R.广东省有色金属地质局九三二队,2 0 1 8.5化建新,郑建国,等.工程地质手册(第五版)S.中国建筑工业出版社,2 0 1 8.6姚一江.危岩崩塌形成的条件、类型及防治原则J.铁道部科学研究院西南所,1 9 8 9.(上接0 6 5页)按照充分利用土地,改善、美化周边环境原则。综合考虑工程地质、水文地质、气象、土地利用、生态环境及施工条件等因素的作用,设计等级及参数按照下述:1.边坡工程安全等级:边坡按土质边坡,治理范围相对高差31 2 m,崩塌可能造成人员伤亡或财产损失严重,按 建筑边坡工程技术规范 分级标准,边坡工程安全等级为二级。2.边坡稳定安全系数:按 建筑边坡工程技术规范,永久边坡一般情况稳定安全系数取1.3 0。3.本区抗震设防烈度为6度。按照如下两点设计思路:1.坡面采用格构梁+锚杆进行坡面支护,恢复绿化,坡脚建钢筋混凝土挡土墙;2.坡顶、坡脚及平台设置截排水沟,形成排水系统,将雨水快速排出治理范围以外。因此,建议对该处地质灾害隐患点可采用以下工程治理方案:1.削坡+挂网喷浆+截排水沟。进行分级削坡,降低边坡坡度,清理松散土层,截排水和挂网喷浆可以减少雨水的冲刷及渗入量。但由于挂网喷浆对坡面防护措施不长久,混凝土易被腐蚀,因此可作为应急方案,对灾害发育程度大、又急需处理的地段进行处理。2.削坡+锚杆+格构梁+截排水沟+挡土墙+挂网喷浆+绿化工程。先进行分级削坡,后采用锚杆+现浇筑混凝土格构梁进行护坡,保证边坡的稳定,在格构间植草护坡的同时具有美观功能。并将旧挡墙拆除采用钢筋混凝土防护。截排水沟减少雨水的冲刷及渗入量,并在截水沟侧边坡进行锚杆+挂网喷浆处理,防止发生崩塌截水沟被掩埋。此方案综合考虑了不同部位边坡特征,应作为优选方案。参考文献1 2陈余道,蒋亚萍,朱银红.环境地质学(第二版)M.北京:冶金工业出版社,2 0 1 3.3河海大学,陆兆溱.工程地质学(第二版)M.北京:中国水利水电出版社,2 0 1 2.4广东省地质灾害防治协会.广东省地质灾害危险性评估实施细则(2 0 1 6年修订版)S.广东省地质灾害防治协会,2 0 1 6.570 水文地质、环境地质、工程地质