广州市南沙软土地区地质灾害危险性的评估方法

摘要：地面沉降和边坡失稳是广州市南沙软土地区的主要灾害类型，本次提出的定性和定量

综合评估方法，既满足了地灾评估工作的要求，同时在其它程度的软土地质灾害评价中也有较高的应用价值。

关键词：地质灾害危险性评估；软土；地面沉降；边坡失稳；分层总和法；瑞典条分法

近年来，随着我国经济的不断发展，人们对大自然的改造日趋严重，地质灾害时有发生。广州市南沙处于珠江入海口，软土引起的地面沉降和边坡失稳是该地区的主要地质灾害类型之一。下面以广东省广州市万顷沙镇同兴村安置区的地质灾害危险性评估为例，对软土地区灾害类型的评估方法作一探讨。

一、工程概况

广东省广州市万顷沙镇同兴村安置区场地位于广州市南沙区万顷沙镇西部，拟建项目包括：公共服务设施、住宅、道路系统、绿化系统、停车场等方面，拟建场地设计标高为6.0m，建（构）筑物拟采用复合地基或桩基础，无地下室，其总体布局见图1。

图1项目主题规划平面图

评估区地处珠江三角洲平原地貌，地势平坦开阔，目前区内地表高程一般4.5～5.0m，河涌堤坝及路基地段稍高，主要为耕地和鱼塘，沟渠田埂纵横交错，局部有砂石路横贯场地，连接市政道路与周边村落。岩土体类型自上而下主要为：人工填土、淤泥、细砂、粉质粘土、中粗砂、淤泥质土、砂质粘性土和燕山三期花岗岩。

二、现状地质灾害危险性评估

根据现场调查，评估区已发地质灾害为地面沉降一种，共发现地面沉降9处，其特征和危险性评述如下：

主要见于评估区内的低矮建筑物墙体、围墙和路面，区内现有的多层建筑多采用桩基础，未见明显大面积沉降痕迹。但区内个别低矮建筑、围墙、路面采用天然地基或简易基础，持力层主要为软弱土，工程性质较差，在上部附加荷载作用下，这些低矮建筑的墙体、围墙和路面局部出现开裂。但裂缝的规模均较小，宽度一般0.2～13cm，多呈上宽下窄或不规则线状展布，裂缝表面多呈锯齿状，因此这些裂缝均为拉张裂缝，裂缝的规模较小，目前处于基本稳定状态，已造成损失小，故评定其危害性小，危险性小。

三、地质灾害危险性预测评估

（一）边坡失稳

根据规划资料和现场调查，拟建场地北及东侧紧靠河涌，河涌宽一般20～45m，深一般2～3m，多已采用浆砌块石护岸。由勘察资料可知，河涌岸坡的地基主要为软土，其强度低、压缩性大，并具流变性，工程性质差，在场地回填平整和施工堆载等作用下，堤岸边坡附加压力及侧压力将明显增强，从而影响堤岸边坡的稳定性，因此区内堤岸潜在边坡失稳的可能。

根据本区的地质环境条件和拟建工程的特点，建设场地内边坡失稳的主要影响因素和形成机制分析如下：

1、区内河涌堤岸地基土主要为软土构成，在较大附加压力的作用下，可能出现竖向大变形和侧向塑性挤出，甚至会导致地基整体剪切破坏，故软土的不良工程性质是区内边坡失稳的主导因素。

2、拟建项目在场地施工及项目运营中，地面堆载一方面将使下伏软土出现明显变形，而水域软土的沉降量不大，因此将造成堤岸内外两侧出现明显的沉降差，导致堤岸倾斜失稳。可见，场地内地面进行回填、施工堆载等工程活动是边坡失稳产生的激发因素。

3、评估区雨季期间降雨集中且强度大，特别是受台风影响期间，河水对堤岸的冲刷、淘蚀将更加强烈，从而加大边坡失稳的可能。

表1 边坡岩土层的计算指标选取

岩土层名称 水位线以上 水位线以下

γ(kN/m3) c(kPa) φ(o) γ′(kN/m3) c(kPa) φ(o)

淤泥 16.5 9 7 6.5 8 6

淤泥质土 15.5 6 4 5.5 5 3

通过上述分析，选择为极端不利因素，即自重+暴雨+地下水，岩土层计算参数结合表1，计算方法选择瑞典条分法。有关计算结果如下：

计算项目： 河涌堤岸边坡稳定性计算

[计算简图]

[控制参数]:

采用规范: 通用方法

计算目标: 安全系数计算

滑裂面形状:圆弧滑动法

不考虑地震

不同土性区域数 2

[水面信息]

采用总应力法

考虑渗透力作用

考虑边坡外侧静水压力

水面线段数 5水面线起始点坐标: (0.000,2.000)

水面线号 水平投影(m) 竖直投影(m)

[计算条件]

圆弧稳定分析方法: 瑞典条分法

土条重切向分力与滑动方向反向时: 当抗滑力对待

稳定计算目标: 自动搜索最危险滑裂面

条分法的土条宽度: 3.000(m)

搜索时的圆心步长: 3.000(m)

搜索时的半径步长: 3.000(m)

计算结果:

最不利滑动面:

滑动圆心= (2.688,4.080)(m)

滑动半径= 4.076(m)

滑动安全系数= 0.920

总的下滑力= 41.147(kN)

总的抗滑力= 37.859(kN)

根据上述估算和边坡稳定性判别标准（表2），区内河涌堤岸边坡在场地回填整平等附加压力作用下，若不采取防护措施或措施不当，存在失稳的可能。故综合预测征地范围内边坡失稳的发育强度弱～中等，危害性中等，危险性中等；其危害对象主要为沿岸附近的建筑物、路面及堤岸等。征地界线范围外在没有新的工程建设条件下，边坡失稳的发育强度为弱，危害性小，危险性为小。

表2边坡稳定性判别标准

稳定系数K 稳定性类型 稳定系数K 稳定性类型

K≥1.30 稳定 1.00≤K＜1.10 较不稳定

1.10≤K＜1.30 基本稳定 K＜1.00 不稳定

（二）地面沉降

根据现场调查和勘察资料可知，广泛分布的软弱土是评估区主要不良土层。在地表荷载作用下容易出现大变形，给工程建设带来不良影响；在强烈震动作用下，还可能出现震陷，从而引发地面沉降等问题。下面分别以ZK1钻孔的地质条件为例，用分层总和法估算钻孔附近路面的地面沉降量。

ZK1号孔覆盖土层为：松散状人工填土1.50m、流塑状淤泥15.0m、稍密状细砂3.7m、可塑状粉质粘土9.7m、稍密～中密状粗砂3.9m、流塑～软塑状淤泥质土13.5m，其下为中风化花岗岩0.8m（图2）。因施工时地表将进行回填、堆载等，并有行车等附加荷载，故区内路基的附加荷载P0取80kPa，路面宽度为8m，人工填土的Es=3.0MPa，淤泥的Es=2.0MPa，稍密状细砂Es=12.0MPa，可塑状粘土的Es=4.5MPa，稍密～中密状粗砂Es=18.0MPa，淤泥质土的Es=2.5MPa。根据《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002），路中心点最终沉降量计算公式为：

（4-1）

（4-2）

式中：

s―― 地基最终沉降量（mm）；

s′―― 按分层总和法计算出的地基沉降量（mm）；

―― 沉降计算经验系数；

n―― 地基变形计算深度范围内划分的土层数；

p0 ―― 对应于荷载效应准永久组合时的基础底面处的

附加应力（kPa）；

Esi ―― 基础底面下第i层土的压缩模量（MPa），应取土的自重压力至土自重压力与附加压力之和的压力段计算；

zi、zi-1―― 基础底面至第i层土、第i-1层土底面的距离（m）；

―― 基础底面计算点至第i层土、第i-1层土底面范围内平均附加应力系数；

′―― 计算深度范围内，第i层土的计算变形值（mm）；

′―― 在由计算深度向上取厚度为z的土厚度的计算变形值（mm）。

计算可得ZK1变形计算深度Z=47.30m（计算时取ΔZ=1.2m），其中人工填土的沉降量s1′=39.78mm，流塑状淤泥的沉降量s2′=336.07mm，稍密状细砂的沉降量s3′=8.81mm，可塑状粉质粘土的沉降量s4′=26.7mm，稍密～中密状粗砂的沉降量s5′=3.21mm，流塑～软塑状淤泥质土的沉降量s6′=54.31mm。因=2.90MPa，故取=1.37，则地基的最终沉降量s=643.76mm。

上述计算表明，区内浅部土层在工程建设的影响下将会产生一定程度的沉降。根据地区经验和工程建设时对地基加固处理的费用和难度，拟定地基沉降量小于30cm者为危害性小，沉降量30～80cm者为危害性中等，沉降量大于80cm者为危害性大（见表3）。

表3地面沉降地质灾害危险性分级标准

沉降量（mm） ＜300 300～800 ＞800

危害程度 危害程度小 危害程度中等 危害大

危险性等级 危险性小 危险性中等 危险性大

经上述沉降量估算，按照地面沉降危险性分级标准（表3），综合预测评估区征地范围内地面沉降的发育程度中等，危害性及危险性中等，危害对象包括建筑物首层、路面及管线等。而征地范围外多数为耕地，因此预测征地范围外的评估区在没有新的工程建设时，地面沉降的发育程度弱，其危害性及危险性均为小。

四、结束语

地面沉降和边坡失稳是广州市南沙软土地区地质灾害危险性评估的主要灾害类型，以往的评估方法多种多样，以上论述的综合评估方法不但能满足地灾评估工作的要求，同时在其它程度的软土地质灾害评价中也有较高的应用价值。

参考文献：

[1] 广东省地质灾害危险性评估实施细则（试行）（粤国土资发[2004]237号）

[2] GB 50330-2002建筑边坡工程技术规范[s]

[3] 工程地质手册编写委员会.工程地质手册（第四版）.北京：中国建筑工业出版社，2007

[4] 广东省地质建设工程集团公司，广东省广州市万顷沙镇同兴村安置区地质灾害危险性评估报告，2010

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