十甲小学滑坡地质灾害治理分析

摘要：本文以十甲小学滑坡治理工程为例，分析其地质环境条件，稳定性、危险性、危害程度，危害对象重要性，致灾地质体成灾后可能造成的损失大小，为防治工程设计提供所需的工程地质资料、设计参数及防治建议。

关键词：滑坡；稳定性、变形

涟源市三甲乡十甲村十甲小学滑坡（以下简称“十甲小学滑坡”）始发于2015年5月，现已造成小学前挡土墙及校舍及村级公路不同程度受损，严重威胁十甲小学（含教学楼1栋，村办公楼1栋，师生及工作人员合计160人）和村级公路的安全，滑坡变形逐年加重，直接经济损失约60万元。目前坡体蠕动变形明显，挡土墙墙体变形幅度较大，一旦滑坡变形加剧导致挡土墙损毁或发生坡体快速滑移，将对坡体上的十甲小学及村办公室造成严重威胁，潜在经济损失350万元，危害级别为三级。

1 自然地理及地质环境条件

1.1  项目地理位置、行政区划、坐标

十甲小学滑坡位于涟源市三甲乡十甲村，地处涟源市南西部，距涟源市市区约5km，滑坡区中心地理坐标为：东经111°37′49″，北纬27°38′38″，滑坡后缘有村道与167乡道相连，交通较为方便。

1.2  气象、水文

1、气象

涟源市属中亚热带大陆性湿润季风气候，四季分明，冬冷夏热，雨季为3～8月，雨量充沛，常有大雨、暴雨天气。多年年均降水日166天，最长连续降雨日数19天，时间为1983年4月26日-5月14日。

2、水文

勘查区内无常年性河溪。区内有较多水塘，储水量不大，靠降雨补给，多数蓄水正常，无明显的漏水现象，但梁南发房屋北侧斜坡处有小山塘因漏水现象明显。除上述水塘外，勘查区内还有一处泉眼及2处民井分布，泉眼（水样S1）位于梁南发房屋东侧，实测泉流量0.03L/s（2018.8.2），十甲小学东侧水塘内侧有一处民井，井深1.8m，受池塘侧向补给，水位与池塘水位基本持平。西侧梁松林房屋后有一处民井，井深8m，稳定水位1.2m。

1.3  地形地貌

勘查区属剥蚀构造丘陵地貌，总体南高、北低的斜坡地形，斜坡整体坡度15°～20°，最高点位于勘查区南侧林地处，海拔标高236.1m，最低点位于区内北侧水田，海拔标高169.9m，最大相对高差66.3m。

梁南发房后坎顶向南至梁协和房屋段地势平缓，坡度约5°，台坎高度1～3m。梁南发房后为陡坎，陡坎高11m，坡度50°，坎底为村道。自村道向北至十甲小学教学楼呈台坎状，台坎高度3～6m。十甲小学以北为耕地区，旱地、水田呈阶梯状分布，台坎高度1.30～4.20m。

1.4  地层、岩性

根据工程地质测绘及钻探资料，勘查区地层主要为第四系（Q）、泥盆系锡矿山组砂岩段（D3x）。各地层特征分述如下：

（1）第四系（Q）

广泛分布于滑坡区。根据钻孔揭露，岩性为含碎石粉质粘土，碎石含量15%～40%，揭露的土层厚度总体起伏不大，厚2.0～8.0m，平均5.48m。根据塑性状态可将土层细分为三层：

①1层：填土层，分布于滑坡区中部（十甲学校操场、部分教学楼）及村道外侧，建设房屋及公路时堆筑，黄褐色，硬塑，碎石含量40～80%。施工的11个钻孔中有6个孔揭露本层，揭露厚度1.30～5.80m，平均厚3.22m。钻进较为顺利，无垮孔、缩径现象。

①2层：广泛分布于勘查区，滑坡滑体的主要组成部分，土黄色、褐色，硬塑状，碎石含量10-40%，碎石成分为石英砂岩。施工的11个钻孔中有9个孔揭露本层，揭露厚度2.0～6.4m，平均厚3.72m。施工的ZK104钻进该层时，孔深2.5～3.5m缩径、垮孔现象明显，标准贯入锤击数N=4。

①3层：滑坡滑带，土黄色，褐色，可塑状，施工的11个钻孔中有6个孔揭露本层，揭露厚度0.2～2.0m，平均厚1.07m。本层粘性较强，碎石含量较少，碎石成份主要为砂岩、灰岩。据钻探资料，钻进本层过程中下钻速度快，缩径现象较明显。

（2）泥盆系锡矿山组（D3x）

为滑坡区下伏基岩，勘查区多处出露，北侧及东侧水塘附近出露的基岩岩性为中厚层砂岩，裂隙较发育；村道内侧切方边坡揭露基岩岩性为强风化砂页岩。本次勘查钻孔揭露的滑床基岩岩性为砂岩、页岩、灰岩。本层未揭穿，全组厚度不详。按其风化程度可将该层细分为2层：

②1石英砂岩、页岩强风化层

施工的11个钻孔中有8个钻孔揭露本层，揭露厚度0.2～11.0m，平均厚5.18m。强风化砂岩呈黄色，岩芯呈碎粒状，钻进时有跨孔、埋钻现象。强风化页岩呈灰褐色，干钻难钻入，开小水后钻进速度较快，遇水软化成泥状。

②2灰岩、页岩中风化层

施工的11个钻孔中有9个钻孔揭露本层，揭露厚度2.0～6.5m，岩性以灰岩为主，局部夹泥灰岩及页岩。开水方可钻进，钻进过程中无跨孔、缩径现象。灰岩呈深灰色、灰色，质地坚硬，粉晶质结构，中厚层状构造，方解石脉微发育，节理裂隙不发育，局部裂隙面呈黄褐色，取芯呈扁柱状和碎块状，最大柱长25cm，溶蚀裂隙不发育，未见溶洞，断面新鲜；页岩岩呈灰黑色，质地较软。

1.5  地质构造与地震

（1） 地质构造

勘查区在东侧谭细梅屋旁发育一宽3.20m的层间破碎带，该带由碎裂化砂岩页岩夹薄层石英砂岩组成，产状315∠66。两侧围岩为页岩夹薄层石英砂岩，围岩产状形态呈弧形弯曲，围岩产状与破碎带几乎一致，除该破碎带外内无大的断裂破碎带分布。

勘查区基岩倾向北西，倾角20°～42°，但局部发育有小型褶皱，导致基岩反向产出，从出露的基岩岩性、产状及钻孔揭露的岩性分析，勘查区整体仍为一顺向坡。

（2） 地震

依据《中国地震动参数区划图》（GB－18306－2015）资料和《建筑抗震设计规范（GB50011--2010）》，三甲乡设计基本地震加速度值为0.05g，地震动反应谱特征周期值为0.35s，抗震设防烈度Ⅵ度区，工程设计地震分组为第一组。

1.6  水文地质条件

（1）地下水

依据含水介质特征、地下水赋存条件和水动力特征，将滑坡区地下水大致分为第四系松散岩类孔隙水、基岩裂隙水。

（A）第四系松散岩类孔隙水

赋存于第四系土层中，土层厚度范围值2.0～8.0m，平均厚5.47m。本次勘查时ZK202钻进过程中，孔内有渗水，终孔后1、3、7日对分别对钻孔稳定水位进行了量测，钻孔的稳定水位从最初的1.2m逐渐下降至下伏基岩中，主要原因为降雨后第四系土层中具有一定孔隙水，降雨停止后第四系含水层补给有限，造成水位持续下降。综上所述，勘查区土层孔隙水贫乏，主要受大气降水补给，具有浅循环、短径流、快交替的动态特征。但降雨后，浅层地下水活动较强烈，易在低洼地带形成相对富水带对斜坡稳定性有较大影响。

（B）基岩裂隙水

赋存于泥盆系锡矿山组砂岩裂隙中，广泛分布于勘查区。据勘查区泉井和钻孔揭露，该含水层水位均位于砂岩中，埋深较大，无承压性，含水层对斜坡稳定性基本无影响。

（2）隔水层：

本次勘查揭露的泥盆系锡矿山组中砂页岩顶部强风化层含泥量较大，灰岩结构完整，溶蚀裂隙不发育，且夹有多层页岩，未见地下水活动痕迹，可视为相对隔水层。

（3）水土对钢筋混凝土的腐蚀

本次勘查从滑坡区后缘的泉点（S1）及前缘的水塘中分别采取1组水样，从ZK103孔采取一组土样进行土的腐蚀性分析，依据《岩土工程勘察规范》（GB50021-2009），本场地为Ⅱ类环境，按表1-1、1-2中各离子含量综合评价场地地下水及土的腐蚀性为：地下水、土对混凝土结构具有微腐蚀性，对钢筋混凝土结构中的钢筋具有微腐蚀。

2 灾害体特征

2.1  灾害体基本特征

2.1.1 滑坡边界、规模及形态特征

综合分析地质测绘及钻探成果，十甲小学滑坡区由2处滑坡组成，编号分别为H1、H2。各滑坡边界根据建筑物变形特点、地表变形裂缝、场区地形地貌特征进行综合圈定。根据详细工程地质测绘，各滑坡周界的确定依据如下：

（1）H1滑坡形态及边界特征

滑坡后缘：位于十甲小学教学楼后挡土墙附近。现场调查，十甲小学2#教学楼处有两条裂缝L3和L4，裂缝位置均位于建筑物结合处，两条裂缝平面上呈“八”字分布，向后延伸至校后挡土墙D1前排水沟。挡土墙D1无明显变形开裂，墙后施工的ZK201孔未揭露明显的软弱层，南侧的村道也无地面裂缝、无变形迹象，综合判定滑坡后缘位于教学楼后挡土墙D1处。

滑坡左侧缘：由建筑物变形和地面裂缝进行圈定，通过详细工程地质调绘，后缘教学楼处有裂缝L4，操场前草坪中L5由近东西向的拉张裂缝逐渐转向为北西向，裂缝北端挡土墙D2严重破损，滑坡前缘施工的ZK203、ZK204东侧旱地台坎中发育有剪切裂缝L6、L8，从平面上看，上述变形基本位于同一直线，该线以西旱地台坎稳定，无明显变形迹象。由上述变形综合圈定滑坡的左侧缘。

滑坡右侧缘：确定方式类似于左侧缘，主要圈定依据为裂缝L3、L5及前缘的L7剪切裂缝和中部挡土墙变形情况。

滑坡前缘：根据工程地质调绘，剪切裂缝L7已贯通至前缘水田处，滑坡滑动导致L7裂缝北端的台坎明显向前推移，水田面积减少。该台坎向北为平坦的耕地，无变形迹象。故以该变形台坎一带为滑坡前缘。

综上所述，H1滑坡地势总体南高北低、两侧高中间低的凹槽地形，地形坡度10°～20°。滑坡平面形态呈“条带”状，后缘标高201.3m，前缘标高172.13m。主滑方向334°，沿滑动方向长140m，后缘宽25m，前缘宽33m，属小型土质滑坡。

（2）H2滑坡形态及边界特征

H2滑坡位于梁南发房前村道北侧的斜坡处，区内工程建设时于斜坡处填筑了部分废弃渣土，斜坡堆载增大，前缘水塘不断浸润软化土体，上述因素综合作用下斜坡失稳破坏。

以村道变形开裂区为滑坡后缘，据地面变形确定滑坡左侧缘，据访问，右侧缘斜坡中部的水塘有漏水现象，根据L1裂缝东侧延伸方向和受损水塘区圈定滑坡右侧缘，据访问，十甲小学东侧水塘蓄水正常，但水塘南侧岸旁的民井向前推移，南岸紧邻的厕所也有变形破坏，以水塘南岸为滑坡前缘。

滑坡平面上呈“簸箕”状，主滑方向为334°，前缘横向宽40m，沿滑动方向长27m，滑体平均厚5.25m，滑坡区面积1225m2，体积0.6×104m3，为小型土质滑坡。

2.1.2 滑坡物质组成特征

根据工程地质测绘和钻孔揭露，H1、H2滑坡均属土质滑坡，其物质组成基本相似。滑坡区岩土层工程地质特征见表3-1。

表3-1      滑坡区岩土层工程地质特征一览表

（1）滑体（①1、①2）：

主要由硬塑状的含碎石粉质粘土和填土组成，厚度3.0～6.0m。土黄色，硬塑，含碎石粉质粘土层碎石成份主要为石英砂岩，含量10%～30%；填土层碎石分布不均匀，含量10%～80%，含较多建筑用砖和石块。本次勘查采取了9个滑体样进行了自由膨胀率分析，9个样品中有6个土样自由膨胀率≥40%，土样自由膨胀率最低为28%，最高为49%。上述结果可说明滑体具有膨胀性。

（2）滑带（①3）：

根据钻探揭露，滑坡滑带主要位于滑体与下伏基岩风化层接触面附近。本次施工的11个钻孔中有6个钻孔揭露了①3滑带，岩性为含碎石粉质粘土，厚0.2～2.00m。黄色、褐色，可塑～软塑状，粘性较强，碎石含量5～10%，主要成分为砂页岩和灰岩碎块。本次勘查采取了6个滑带样进行了自由膨胀率分析，土样自由膨胀率为45%～61.5%。滑带土均具有膨胀性。

（3）滑床（②1、②1）：

据钻孔资料野外调查，H1滑坡中后部、H2滑坡滑床为泥盆系锡矿山组页岩、砂岩强风化层、H1滑坡前缘处滑床为泥盆系锡矿山组灰岩。砂、页岩强风化层泥质含量较高，遇水软化，为隔水层，灰岩渗透性较弱，雨季地下水易在砂、页岩风化层及灰岩顶部土岩界面一带富集，软化土体形成软弱带。

2.2  灾害区变形破坏特征

滑坡变形主要表现为地面开裂和构筑物变形。

（1）地面开裂

滑坡发生后坡体上出现多条地面裂缝，各裂缝特征见表3-1。

表3-1    H1滑坡区主要地面裂缝特征一览表

（2）构筑物受损

滑坡滑动导致十甲小学教学楼校舍、操场及学校前挡土墙多处破损。据调查，构筑物受损和地面裂缝发生时间基本一致，且构筑物受损位置和地面裂缝分布基本重合。

（2）H2滑坡变形特征

滑坡变形主要表现为后缘公路开裂变形和水塘南岸十甲小学厕所变形破损。

（3）其他变形特征

十甲小学2012年改扩建时，于操场区进行了大范围的填方，根据钻探资料和访问，最大填方厚度约6m，填方完成后校方增建了挡土墙D2和D3。填方区原为水塘和水田，土体含水量大，土体呈可～软塑状，由于土方填筑高度大，挡土墙未经专业设计，水塘附近也未进行防渗处置，校区东侧和东北侧挡土墙均有轻微变形开裂，操场也因填方不均匀沉降变形开裂。

3滑坡稳定性计算

本次计算对滑坡1～3剖面进行条块划分，按折线型传递系数显式法进行滑坡稳定性计算，其结果见下表。

 滑坡稳定性计算结果及评价统计表

计算结果表明，在自重工况下，H1、H2滑坡处于基本稳定状态，在暴雨工况下H1、H2滑坡处于欠稳定状态，与现场实际情况基本吻合。

4治理方案建议

4.1  目标与原则

4.1.1  治理目标

本工程防治对象为滑坡区中部的十甲小学和村级公路。利用勘查资料提供的滑坡稳定性及剩余下滑力，依据以下原则进行治理工程设计，使II级防治工程区在20年一遇暴雨条件下能保持整体稳定，达到防灾，减灾的根本目的，以确保受灾区人民生命财产的安全。

4.1.2  治理原则

1、坚持科学发展、以人为本原则；

2、采取综合治理，标本兼治；

3、治灾与兴利相结合；

4、绿色设计与绿色施工，保护和美化环境；

5、既要安全可靠，又要经济合理；

6、坚持与资源环境相协调的原则。

4.2  治理工程总体设计

根据勘查报告推荐的治理措施，根据现场实际情况，滑坡治理以保护滑坡后缘的十甲小学和村级公路。经与业主单位沟通及调研优化，最终确定采用抗滑桩+挡土墙+截排水沟+监测工程相结合的手段对滑坡进行全面治理，于十甲小学东侧水塘内侧实施土体注浆加固。

4.2.1 抗滑桩工程

根据滑坡地质灾害影响区域及分布特征，沿十甲小学及村级公路处布置抗滑桩进行支挡，布置两段抗滑桩共三种桩型，工程平面布置见附图SJ-01，详述如下：

(1) 1-1段桩板墙（桩型Z1、Z2）：布置于勘查区中部十甲小学操场北侧挡土墙外5m处，设计横向长度62m，共15根桩，总桩长217m。桩顶设冠梁，冠梁高度0.6m，桩间设挡土板14块。

(2) 3-1段抗滑桩（桩型Z3）：布置于梁南发房前村道下方，设计横向长度35.0m，桩距5m，共布置8根桩，设计单根桩长8.6m，嵌岩段3.0m，总桩长68.8m,桩顶设置冠梁，冠梁高度0.6m。

4.2.2挡土墙工程

1#教学楼后为陡坎，陡坎高度大，前缘临空并有崩垮现象，其后缘村道常有载重汽车通行。为防止边坡失稳威胁教学楼安全运行。拟于挡土墙D1东侧增建挡土墙30m。

4.2.3  花管注浆加固

勘查报告指出，十甲小学教学区东侧水塘沿岸厕所、操场及挡土墙因水塘浸润和填方不均匀沉降出现了开裂变形现象，为提高地基土的承载力、减少地基变形和不均匀变形，本次设计拟采取花管注浆对土体加固，加固长度29m。

4.2.4  排水沟工程

根据场地区地形条件，本次共设计4处排水沟，总长370m。

P2排水沟：布设于村道内侧，主要收集外围地表水排导至校区东侧水塘中，设计全长142m（含穿越公路需设置的6m排水涵管），排水沟途经梁南发房前时有21m排水沟需设置盖板。

P3排水沟：位于1#教学楼后，设计新修19m与原排水沟连通。

P4排水沟：起于滑坡东侧的水塘处，终于校区挡土墙前新修的P5排水沟，全长55m。

P5排水沟：起于校区西侧已建排水沟P1，沿滑坡体中部冲沟一直延伸至滑坡前缘的水塘处，全长154m。

4.2.5监测措施

（1） 地面变形监测

施工期间，采用人工巡视的方法对临时开挖坡体进行监测。施工期间观测时间采用24h观测一次，及时将监测信息反馈，供施工方作业决断。

本次设计在勘查区内布置4个地面变形监测点。采用全站仪进行观测，主要监测滑坡体水平、垂直位移以及变化速率。施工完毕后进入长期观测，监测时间为1年，监测频率为旱季每个月2次，雨季每个月4次，遇特殊情况，如连续暴雨或滑坡明显有加快滑动迹象时，应加密观测。

（2）防治效果监测

一方面针对地灾灾害体变形特征，另一方面针对实施的工程进行监测，除以上简易变形观测、地面位移监测外，对施工的抗滑桩和注浆区共选取4处进行位移监测点，具体是在抗滑桩顶或注浆孔中心处埋带有“十”字中心的钢筋混凝土标石，采用全站仪进行观测。

监测时间为1年，监测频率为旱季每个月2次，雨季每个月4次，遇特殊情况，如连续暴雨或滑坡明显有加快滑动迹象时，应加密观测。

7结论

对滑坡治理后，保护了滑坡区十甲小学和村道，使160人免遭受地质灾害的威胁，可避免经济损失350万元，保障了社会的稳定，为构建和谐社会创造了条件，社会效益突出。治理工程施工后可消除滑坡地质灾害隐患，防灾减灾效果显著。

通过对滑坡的防治，可避免经济损失350万元，治理工程投资210.00万元（施工费183.75万元），除避免直接损失与威胁的财产、人员外，滑坡的治理对当地教育事业和新农村的发展带来的经济效益是无价的。

在滑坡治理过程中，由于挡土墙施工等，对周边环境会有一定影响，同时会给当地村民带来不便，但滑坡经有效治理后可给当地居民一个安全的生存环境、且有利于他们生活环境与质量的改善。