南京青龙山岩溶发育区边坡崩塌稳定性分析及治理

第26期2021年9月No.26September ，2021
南京青龙山岩溶发育区边坡崩塌稳定性分析及治理
夏银枫，张亮亮，赵雪莹
（江苏省地质调查研究院，江苏南京210018）
摘要：岩溶地区边坡具有坡度陡峭、基岩破碎程度高、坡积及残坡积层分布复杂、地下水活跃以及边坡
治理施工条件困难等特点。

文章结合具体工程实例，对该崩塌地质灾害成因进行了论述，通过边坡稳定性的分析计算，提出了治理方案，对类似工程具有参考意义。

关键词：岩溶边坡；崩塌成因；稳定性分析；治理方案中图分类号：TU413.62文献标志码：A 江苏科技信息
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作者简介：夏银枫（1989—），男，江苏靖江人，工程师，硕士；研究方向：工程地质，矿山环境修复。

引言
我国的岩溶地貌分布很广，是世界上岩溶地貌分布最广、最典型的国家，主要分布在西部地区的碳酸盐岩出露地区。

岩溶景观除了桂林和云南这些举世闻名的岩溶地貌，在我国的华东地区（包括江西、安徽、江苏、浙江、福建和上海六省市），虽然出露地表的石灰岩仅占本区总面积的4.06%，但仍然发育出形态各异的岩溶地貌［1］。

由于坡面陡峭、溶蚀裂隙发育引起的边坡崩塌、滑坡等工程安全问题也时有发生，给国民经济的持续发展和人民生命财产安全造成了极大的危害。

1崩塌区地质环境
该崩塌体位于南京东郊风景区的青龙山西南端，为原开山采石上山道路形成的不稳定边坡，道路下侧分布大量厂房企业和居民住宅，周围人员活动频繁。

崩塌体呈北东向的长条形分布，平均高差约10.5m ，长度约100m ，平均厚度4.0m ，总方量约4200m 3，属小型崩塌体。

崩塌区地貌类型属宁镇扬低山丘陵地带，地质构造属宁镇山脉的西南端，岩层呈单斜产出，产状313°∠60°。

1.1地形地貌
工程区所在的青龙山属宁镇山脉西延支脉，总体呈北东—南西走向，绵延数十公里，为宁镇扬低山丘陵地带，是南京市难得的绿色屏障。

青龙山山体的高度数十米至100多米，最高峰292m ，为南京市重点建设的10个森林公园之一。

整体地形纵向切割较深，山脊狭窄，两侧山体坡面较平直，自然坡度一般为20°~25°；横向切割较小，冲沟多呈宽缓的“U 字形”。

崩塌体位于青龙山西北部，属于上山道路起始端东侧一段不稳定边坡，坡脚最低标高+38m ，坡顶最高标高+53.4m ，最大高差约15.4m ，顶部覆盖层较厚，植被较好，周边山体林型为落叶阔叶林和常绿阔叶混交林。

1.2
气象水文
工程区所在地气候温暖湿润，属北亚热带季风气候，四季分明，冬夏长而春秋短。

夏季酷热，冬季寒冷，年均气温15~16℃。

1月平均气温1.9℃，绝对最低气温-14℃，7月平均气温28.2℃，绝对最高气温43℃。

日照充足，年均日照时数2212.8h 。

全年无霜期237d 。

区内雨量充沛，年均降雨117d ，降雨量1106.5mm ，6—9月降水量占全年的一半。

春末夏初盛行梅雨，降水强度增大，暴雨次数增多。

年均蒸发量1400~1500mm 。

工程区周边无较大河流，但水库较多，主要有佘村水库、横山水库、黄龙堰水库等。

1.3地层岩性
工程区地层隶属扬子地层区下扬子分区宁镇地层小区，地层发育齐全，有从最老的志留系至第四系连续完整的分布。

工程区坡面出露基岩为青龙组灰岩（T1s ），地层倾向与边坡形态基本一致，是313°~330°的单斜构造，产状较陡，倾角一般60°~68°。

坡顶覆盖层主要为碎石土，含较多漂石、碎石、粗砾，厚度5~10m 。

1.4地质构造
工程区所在的青龙山构造上地处下扬子台褶带宁镇褶皱束的西南缘，西临南京坳陷，南接宁芜火山岩盆地，构造线总体呈北东向展布，断裂和褶皱均比较发育。

区域上岩浆活动比较频繁，但以燕山期为
主，具多旋回、多阶段、多形式的特点［2］。

区域内岩溶主要发育于地表，一般位于地势低洼、地下水与地表水的汇集区。

目前，在历史文献上可以查到的南京最大地震为6级，发生在明天启三年（1624年2月10日），其余多为弱震和有感地震，强度不高，频率较低，属区域地质相对稳定的地区。

根据《中国地震动参数区划图》（GB 18306—2015），工程区所在地地震动峰值加速度
为0.10g，对应的地震设防烈度为Ⅶ度。

2崩塌成因与危害
崩塌体崩塌方向310°~320°，崩塌变形危岩体主要集中分布在基岩坡面中上部，坡面坡度多在65°以上。

大量工程实践证明，陡峻的斜坡是形成崩塌落石的必要条件，而且一般坡越陡越高，越易形成崩塌落石，故该崩塌陡峻的坡面为危岩体崩塌的形成提供了天然地形条件。

崩塌区出露岩性为三叠系下统青龙组中厚层状灰岩（见图1），局部出露薄层灰岩（见图2）。

区内基岩受地质构造和断裂构造的影响，主要发育两组节理裂隙，产状分别为240°∠22°，260°∠60°，呈“X”型交叉分布。

在长期风化、地下水溶蚀的强烈作用下，裂隙已大多贯通，裂隙最大宽度达30cm，最大可见深度近1.5m，大多无充填或黏土充填，结构面结合度较差，并沿着裂隙形成不同程度的溶沟、溶槽，将危岩体与母岩切割分离呈块状、楔形状，块体最大体积达8m3，一般在2m3左右。

目前，该崩塌体极不稳定，存在较多危岩、浮石，严重威胁过往行人、车辆的
安全。

图1
中厚层状灰岩被切割成块图2局部薄层状灰岩呈破碎状
表1边坡边界条件
编号
1
2
3
4
属性
节理L1
节理L2
层面C
边坡面P
倾向/（°）
240
260
313
310
倾角/（°）
22
60
60
63
组合交线特征
L1与L2的交线倾向176°倾角10°
L2与C的交线倾向287°倾角57°
C与L1的交线倾向236°倾角22°
与C的交线倾向233°倾角25°
3崩塌稳定性分析
3.1定性分析
由于崩塌体上各危岩带坡向及节理倾向近一致，
故任意选取一处危岩体对其进行边坡稳定性分析，选
取优势节理面两组，采用赤平投影法［3］对边坡崩塌体
稳定性进行定性分析，其边界条件如表1所示。

由图3可知：该危岩块为基本稳定—不稳定结
构，层面C为主控结构面，节理L1和L2组合结构面倾
向与坡向小角度斜交，局部岩体可能会沿节理L1、节
理L2和层面C组合结构面出现倾倒模式破坏。

在降
雨和外部震动力作用下，边坡稳定性下降，局部易发
生崩塌，分析结果与实际情况基本相符。

3.2定量分析
通过上述分析，该崩塌体边坡主要为顺向坡，边
坡岩体在240°∠22°，260°∠60°两组节理裂隙切割下
将原本完整的岩石切割为块状楔形体等不同形状，存
在多处松动危岩体，并且危岩体后缘多发育贯通性拉
张裂隙，破坏方式表现以倾倒式崩塌为主。

综上所
述，可以判定该边坡上发育的危岩体稳定性差，在暴
雨和人类工程活动等引发因素下有多处发生崩塌落
石的可能。

按《工程地质手册》的计算公式对其稳定性进行
计算。

计算模型采用倾倒式进行演算：
K=6aW
10h30+3Fh
式中：h0为水头高，暴雨时等于岩体高；h为岩体高；W
为崩塌体重力；F为水平地震力；a为转点至重力延长
线的垂直距离，这里为崩塌体宽的一半。

采用以上公式对崩塌区危岩体进行计算，结果显
示，在裂隙充水情况下稳定系数小于1.0，小于一级边
坡稳定安全系数的要求。

4崩塌治理方案
不同于普通的边坡崩塌，岩溶地区边坡坡面陡
峭，溶蚀裂隙极其发育，形成的溶沟、溶槽导致边坡岩
性破碎，极大地降低边坡稳定性，需对边坡进行相应
的防护，具体加固措施有以下几点。

4.1清除危岩
坡面中上部存在大量的浮石危岩体，大多出现鼓胀变形的迹象，且一般块体体积较大，设计需对其进行清除。

由于边坡高陡且周围人员密集，施工前坡脚需设置临时防护措施，防止坠物滚落危害周围居民及施工作业人员的安全。

具体措施为：采用人工结合简单机械的方式由坡顶向坡脚方向依次进行，保证最终边坡平整无浮石。

4.2裂缝镶补
对坡面进行全面清理，清除表面的松散岩体，溶沟、溶槽内的充填物清理干净。

清理完毕后的较深溶沟、溶槽用片石嵌补，并设置滤石层、PVC排水管保证内部水体可排出。

较浅溶沟用水泥沙浆沟缝，以防止其进一步发展［4］。

4.3挂网锚喷
对于坡面出露的薄层-中厚层的灰岩，由于其岩性破碎，岩体风化严重，完整性较差，单纯的锚杆加固后会出现零星掉块，故采用挂网锚喷的加固方案。

具体措施为：先将表面松散浮石、危岩清除，初喷后进行
锚杆加固，锚杆长度3~6m进行布设，锚杆入射角为20°，锚筋直径12mm，注浆材料为M30水泥砂浆，锚
杆间距采用2.0m×2.0m布置；再对边坡坡面进行挂钢筋网喷面，钢筋网采用直径6mm钢筋，网孔尺寸为20cm，喷射混凝土厚度10cm，喷射护壁上间距2m 上设置泄水孔［5］。

4.4锚杆加固
对于坡面出露的厚层灰岩，由于其整体较完整，岩体工程性质较好，故不需要挂网锚喷，可选用随机锚杆进行加固。

锚杆施工钻孔前应观察现场岩层情况，如遇大块岩体加固前稳定性较差，应进行支柱后作业。

具体加固措施为：锚杆长度设计按9m进行布设，锚杆入射角为25°，锚筋直径28mm，间距采用3.0m×3.0m布置，局部区域可根据实际情况适当加密布置。

5结语
由于岩溶地区裂隙水较发育，地质情况较复杂，锚杆加固施工易受裂隙、地下水影响，需因地制宜结合实际情况有针对性地选取治理措施。

项目实施过程中应进行信息法动态施工，加强崩塌体监测工作，如发现异常应及时优化治理设计方案，以达到最佳治理效果。

参考文献
［1］任美锷，刘振中，王飞燕，等.中国岩溶发育规律的若干问题［J］.南京大学学报（自然科学版），1979（4）：95-108.
［2］江苏省地质矿产局.宁镇山脉地质志［M］.南京：江苏科学技术出版社，1989.
［3］《工程地质手册》编委会.工程地质手册［M］.5版.北京：中国建筑工业出版社，2018.
［4］刘维民，饶军应，傅鹤林，等.四川理县看守所后山崩塌稳定性分析及治理［J］.公路工程，2014（1）：202-207，211.
［5］李俊，彭振斌，李永红，等.喷锚支护在岩质边坡治理中的应用浅析［J］.土工基础，2008（3）：30-32.
（编辑姚鑫
）图3边坡稳定性分析赤平投影
Stability analysis and governance of slope collapse in karst development area of
Qinglong Mountain in Nanjing
Xia Yinfeng,Zhang Liangliang,Zhao Xueying
（Geological Survey of Jiangsu Province,Nanjing210018,China）
Abstract:The slope in karst area is characterized by steep slope,high breaking degree of bedrock,complex distribution of slope deposit and residual slope deposit,active groundwater and difficult conditions for slope treatment and construction.The paper discusses the cause of the collapse geological hazard based on the specific engineering examples,and puts forward the governance scheme through the analysis and calculation of slope stability,which has reference significance for similar projects.
Key words:karst slope;cause of collapse;stability analysis;governance programme。