凤凰红层低山切坡改变场地稳定性的分析

时间：2024-07-28

陈丽辉，郑林强，吴焕

（湖南吉首有色地质勘查局二四五队，湖南吉首416007）

国家级历史文化名城凤凰地处湖南西部边缘，湘西土家族苗族自治州的西南角，是一个面积较小的山区县。随着西部大开发战略的实施，近年来，凤凰县大思路谋划、大手笔规划、大力度推进新型城镇化建设，城市品位显著提升。城区切坡建房成为常态，该城区地层以白垩系红层为主，红层主要由泥质粉砂岩夹粉砂质泥岩组成，呈不等厚互层状。红层地段切坡建房、修路引发崩塌、滑坡地质灾害时有发生。部分场址切坡后改变了整个场地的稳定，治理费用较高，治理难度较大，且在评估阶段及勘察各阶段工作中均未能预测到场地稳定性的改变。工程动工后相关单位的工作陷入进退两难的境地。下面以凤凰老年养护院及光荣院建设山体切坡为例，剖析红层低山切坡后场地由稳定转化为不稳定的主控因素。

1 工程实例

凤凰县老年养护院及光荣院场地为红旗新区一低山的南侧斜坡，山顶高程435.0m，场地整平标高为364.0m，征地红线最高高程为406.0m，人工边坡高42m，加上自然山坡，边坡总高达69.0m。拟从最高征地边界按1∶0.5的坡率分2级开挖平整场地，且分级采用锚杆(索)格构支护。坡体岩性为红层，斜坡坡向136°，坡度约15°～30°，岩层产状145°∠28°，为一顺向坡。但实际开挖过程中受天气、地层岩性、边坡坡向等的影响，边坡滑塌不断发生，边坡难以成形，最终随着开挖面的增大，边坡产生了中型中层岩质牵引式滑坡，滑坡范围也超过了征地红线，场地由自然状态下长期稳定的边坡变成了存在滑坡的不稳定场地。最终经凤凰县政府常务会讨论，对该场地所在山体整体降高平整，挖山后的其余土地用作开发。

2 场地稳定性转化因素分析

山体自然状态下长期稳定，切坡平整扰动后转化为不稳定。切坡改变场地稳定性有其特殊性，引人深思，归结为以下几个方面。

2.1 地质构造

场地位于沅麻盆地中部的西缘，长坪—新场北东向大断裂从勘查区南东侧500m外经过，对场地影响小。

地层为白垩系下统（石门、东井组）红层，单斜构造，岩层产状136°～145°∠28°～36°,层间结构面发育。

岩体风化节理裂隙主要有4组，第一组产状倾向75°～82°，倾角75°～85°，发育密度2～3条/m；第二组产状倾向276°～340°，倾角65°～70°，发育密度1～7条/m；第三组产状倾向120°，倾角60°，密度1～7条/m；第四组产状倾向35°，倾角68°，密度1～7条/m。由于这4组节理裂隙发育，将岩体切割成碎块状，沿节理裂隙面易产生崩塌、滑坡。

边坡岩土体存在层间软弱结构面、风化节理裂隙面，切坡御荷后会使结构面向更加不利的方向发展，对边坡不利，从而对场地不利。

2.2 地层岩性

场地地层从上至下依次为第四系残坡积层、白垩系强风化红层及中风化红层，红层为泥质粉砂岩夹粉砂质泥岩。不利岩性主要为粉质粘土、强风化红层及粉砂质泥岩，其特性描述见表1。

场地地层岩性是影响场地稳定性的基本物质条件。场地岩土体工程地质条件脆弱，当岩土体解除约束力、出现临空面时，极易顺层解体崩解、滑落。

表1 地层特性

2.3 地形地貌

微地貌上属于低山斜坡，自然状态下坡体稳定，呈多级阶梯状，岩层倾向与坡向同，为顺向坡，坡度15°～30°。用地范围仅为山体一侧，地形起伏较大，工程布局较困难，建筑场地均需开挖平整，挖方量较大。顺层开挖，边坡坡度接近自然斜坡坡度，不能平整出建设场地；平整场地势必切脚临空。顺向斜坡切脚临空后，坡体上的岩土体失去支撑，在自重的作用下，始终处于下滑的状态，直至滑塌。

2.4 边坡类型

场地切坡高度大，岩层产状：136°～145°∠28°～36°，斜坡坡向南东，坡角15°～40°，岩层倾向与边坡坡向相同，为中等倾斜的顺层边坡，且倾角与坡角接近，属于不利组合。切坡后均为岩土质边坡，坡体上部为薄层第四系残坡积层，中部为强风化红层，下部为中风化红层。沿层面切坡不能满足建筑物布局要求，边坡势必切脚临空。边坡岩土体中软弱结构面发育，切脚临空加剧结构面的形成或贯通。该类边坡产生顺层滑坡或崩解的可能性极大。

2.5 大气降雨

场址为山体斜坡，地势较高，周边无地表水，地下水贫乏，大气降雨对场地稳定性的改变起着催化剂的作用。干湿交替加速红层的崩解，岩体裂缝处于可变状态，随时有可能从无变有、从闭合变为张开。大气降水沿裂隙渗入软弱地层中，于软弱地层与较硬地层界面形成相对富水层。在地下水软化作用下，降低岩土体摩擦力和粘聚力，同时增加水压，使边坡岩土体产生蠕变，直至失稳。