河源市紫金县龙窝镇第二中学后山边坡崩塌成因机制及稳定性分析

谭发

摘要：河源市紫金县龙窝镇第二中学后山边坡崩塌主要由地形地貌、工程地质岩组特性、降雨及人类工程活动等因素引发的降雨型牵引式浅层土质小型崩塌地质灾害。通过对崩塌区区域地质环境调查，结合崩塌体特征及变形发育特征，分析崩塌成因机制，并采用瑞典条分法计算其稳定性。

关键词：崩塌;成因机制;瑞典条分法

1.引言

崩塌位于河源市紫金县龙窝镇第二中学后山边坡，2013年8月16日～l7日，受“尤特”台风特大暴雨影响，期间龙窝镇累计降雨量高达489.5mm，持续强降雨引发该中学教学楼、女生宿舍楼、教师宿舍楼及食堂后山山体崩塌，破坏严重，造成教学楼及宿舍楼墙边排水沟被土体掩埋，部分教室窗户玻璃被砸碎，土体砸破食堂窗户并堆积于食堂内，造成食堂设备严重损毁。此次崩塌地质灾害造成直接经济损失约80万元，威胁学校师生人数约1100人，潜在经济损失约850万元，险情规模等级为特大型。

2.崩塌区自然地理及地质环境条件

龙窝镇位于紫金县境东南部，属亚热带季风气候，有明显的干湿季节。4月～6月潮湿多雨，7月～9月高温，常有大雨、暴雨、山体崩塌等自然灾害发生。年降雨量为1700mm—1900mm，年平均气温20.6°C，年平均相对湿度73%，年平均风速1.4m/s。崩塌区范围见图1。

该处地处丘陵地貌，地势起伏不平。地层主要为燕山期中细粒闪石黑云母花岗闪长岩及第四纪残坡积土层，其中残坡积土层主要呈现黄褐色、褐黄色，以粉质粘土为主，花岗岩强风化层主要呈褐黄色，以砂质粘性土为主，土体具有遇水易软化、崩解、抗剪强度变低、物理力学性质变差的特性，岩土层软硬相间形成软弱结构面，极易诱发崩塌/滑坡地质灾害[1]。

3.崩塌体特征

教學楼为一栋3层建筑，其后山边坡高差约39m，坡脚被人为削坡形成高约15m、宽约130m，坡度40°—70°的高陡边坡。“尤特”台风期间，该边坡部分地段发生3处崩塌地质灾害，崩塌体长约lOm～15m，体积约500m3。

女生宿舍楼为一栋4层建筑，与其相连的东北侧为学生食堂，其后山边高差约17m，坡脚被人为削坡形成高约12m、宽约70m，坡度45°—55°的人工边坡。受“尤特”台风影响，其后山边坡出现宽约60m、高约15m土体崩塌，堆积体约l200m3。

教师宿舍楼为一栋4层建筑，其后山边坡高差约30m，坡脚被人为削坡形成高约15m，宽约35m，坡度40°-45°的人工边坡。“尤特”期间，此处发生长约30m，高约12m的山体崩塌，崩塌体积约800m3。

4.崩塌形成条件及成因机制分析

根据已发和潜在地质灾害盼性状特征与边坡岩土体近期变形特点分析，崩塌地质灾害的成因可归纳为内在因素和外部因素。内在因素与区域地质环境条件密切相关，主要包括边坡所在地的地形地貌、地层岩性、地质构造与滑坡体物质结构条件等;外在因素主要有降雨及削坡建房等人类工程活动。

4.1内在因素

（1）地形地貌。紫金县地质灾害主要为滑坡、崩塌、潜在滑坡及潜在崩塌，这些地质灾害主要分布在低山和丘陵一带的边缘，由于人类的工程活动形成陡峭人工边坡，在微地貌上属于人工陡坡。

该处自然边坡相对高差17m—39m，自然坡度15°～50°，人为削坡形成坡高12m—15m，坡度40°～70°的高陡边坡，原始地貌改变较大，这为崩塌的发生提供了有利地形条件。

（2）工程地质岩组组合。龙窝中学所在地属于块状较硬～坚硬侵入岩组，后山四周边坡上揭露的岩土体主要为第四系残坡积土层和花岗岩全风化、强风化层。由于风化作用节理裂隙发育，岩土层软硬相间，并在岩土层中形成软弱结构面。残坡积土层、全风化花岗岩及强风化花岗岩具有遇水易软化、崩解，物理力学性质显著变差、土体抗剪强度明显降低的特性[2]，同时因人工开挖形成高陡边坡，在暴雨渗透冲刷及土体白重作用下，岩土体发生形变，并沿陡坡坍塌崩落，最终形成灾变。

4.2外在因素

（1）降雨对崩塌影响的分析。紫金县发生的滑坡（崩塌）诱发因素以连续强降雨为主。龙窝镇第二中学后边边坡崩塌发生于2013年8月“尤特”强降雨期间，24小时降雨量高达489.5mm，属典型的暴雨型滑移式崩塌[3]。

强降雨诱发崩塌呈现为动态过程，松散～稍密的岩土层在雨水的浸泡作用下土体孔隙裂隙逐步趋于饱和状态，岩土体的含水率、容重显著增加，岩土体逐渐软化、崩解，并由可塑逐步向软塑～流塑过渡，抗剪切强度明显下降，并在软弱结构面上形成滑动面;同时，雨水下渗地下，致使地下水位升高，边坡稳定性变差，在自重等因素作用下，最终形成灾变。

（2）人类工程活动。紫金县地质灾害与人类工程经济活动关系十分密切，紫金县地质灾害区划报告显示，人类工程活动（如削坡建房、开挖坡脚）为诱发地质灾害最重要的外在因素。该处由于人工开挖边坡修建教学楼、宿舍楼等，人为造就了陡峭的边坡，在强降雨的条件下，边坡残积土层含水率达到近饱和或饱和状态情况下，山坡上的岩土体极有可能发生崩塌腭坡。

5.崩塌稳定性分析

5.1稳定性计算模式

根据现场隋况，该中学后山边坡以滑移式崩塌为主，故稳定性分析采用《滑坡防治工程勘查规范》（DZ/T 0218-2006）中附录E中的瑞典条分法[4]（直线滑动面）对其稳定性进行计算分析。

5.2稳定性计算参数选取

根据现场情况及土工试验数据，并经参数反演分析，确定各岩土工程设计参数主要建议值（见表1），并选取3组最不利剖面A-A、B-B及D-D在工况I：自重+地下水，工况Ⅱ：自重+暴雨+地下水两种工况下分别计算其稳定性。

5.3稳定性计算结果

根据《滑坡防治工程勘查规范》（GBIT 32864-2016）[5]稳定状态划分及分析计算结果，该校女生宿舍楼后山边坡、教师宿舍楼后山边坡及教学楼后山边坡在工况I及工况Ⅱ下的稳定性计算结果见表2。从结果中可以看出，在强降雨等不利因素的影响下极有可能再次发生崩塌/滑坡地质灾害。最不利破裂面示意图分别见图2～图4。

6.结论与建议

（1）该处滑移式崩塌主要发生在粉质粘土残坡积土层，属小型浅层残坡积层崩塌。（2）该处崩塌地质灾害是在具备特殊性岩土（花岗岩残坡积层、风化层）和地形（人为削坡形成高陡边坡）等内在因素基础上，由降雨和人类工程活动等外在因素引发的降雨型牵引式小型土质崩塌地质灾害。（3）经稳定性分析，目前崩塌所在母体正处于基本稳定～稳定状态，在强降雨等外界因素的诱发下，极有可能产生新的崩塌/滑坡，威胁坡脚学校师生财产安全，应及时采取措施进行治理。

参考文献：

[1]汪益敏，陈页开，韩大建，等.降雨入渗对边坡稳定影响的实例分析[J].岩石力学与工程学报，2004，23（6）：920-924.

[2]吴火珍，冯美果，焦玉勇，等.降雨条件下对堆积层滑坡体活动机制分析[J].岩石力学，2010，23（增1）：324-329.

[3]刘礼领，殷坤龙.暴雨型滑坡降水入渗机理分析[J].岩石力学，2008， 29（4）：1061-1066.

[4]滑坡防治工程勘查规范[S]. DZ/T 0218-2006

[5]滑坡防治工程勘查规范[S].GB/T 32864-2016.