削坡建房对广东山区不同类型母岩残积土边坡稳定性影响研究

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粤东西北地区多为中、低山和丘陵区,地少人多,居民建房多依山削坡而建,据不完全统计,全省削坡建房超过30万处,由此引发的地质灾害防治难度很大,是近年来引发人员伤亡的主要原因。鉴于此,本文依托广东省自然资源厅2020年度国土科研项目“广东省重点山区县(市)人工边坡防治对策研究”,研究削坡建房时人工削坡的坡度、坡高对广东山区不同类型母岩残积土边坡稳定性的影响规律。首先,对广东山区残积土边坡的地质灾害隐患进行了全面调查,由统计结果可知,残积土边坡具有6个基本特征,例如残积土边坡一般由残坡积层、全风化层、强风化层组成等;在残积土边坡破坏模式方面,滑坡破坏中的似圆弧破坏是广东山区残坡积土边坡主要破坏模式。调查结果还表明:削坡建房诱发崩塌、滑坡地质灾害主要发生于岩浆岩类(占比为48.97%)、碎屑岩类(占比为33.1%)残积土边坡;削坡建房时人工削坡坡高主要分布在5m~15m区间内;削坡坡度主要分布在50°~70°之间;削坡坡形以直线型为主。其次,先调查得出广东山区易由削坡建房引发地质灾害的四种残积土边坡,分别为砂岩、石英砂岩、云母石英片岩及花岗岩残积土边坡;然后对四种不同母岩残积土进行取样,并对所取土样进行基本物理力学试验。试验结果表明,砂岩、石英砂岩以及云母石英片岩残积土定名为粉质粘土,花岗岩残积土定名为砂质粘性土。四种残积土的抗剪强度受土体含水率的影响很大,同时天然含水率处于强度水敏感性强的区间内,因此自然环境下土体强度受含水状态影响强烈。然后,采用Fredlund SWCC压力板仪对残积土土样进行土水特征曲线试验,并基于试验数据利用SWCC修正模型对广东山区残积土的土水特征曲线拟合模型进行了研究,结果表明:砂岩残积土、石英砂岩残积土及花岗岩残积土最适合的模型为Fredlund&Xing 1修正模型,云母石英片岩残积土则为Fredlund&Xing 2修正模型。随后推导了土水特征曲线基本参数的计算公式,并利用SWCC修正模型拟合结果计算了广东山区四种残积土土样的进气值、残余饱和度及残余基质吸力。最后,基于广东山区人工边坡地质灾害调查统计结果,制定了人工削坡及梅雨、暴雨两种降雨工况数值模拟方案,利用残积土土样室内试验结果,运用数值模拟分析方法,研究削坡建房时人工削坡的坡度、坡高对不同类型母岩残积土边坡稳定性的影响;针对不同类型母岩残积土边坡提出削坡建房时人工削坡坡度和削坡坡高的限值,对今后广东山区防治人工削坡引发地质灾害具有良好参考价值。
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