強(qiáng)風(fēng)化千枚巖高邊坡穩(wěn)定性分析與治理研究

任奮華， 劉 兵，楊志軍

(1. 北京科技大學(xué)金屬礦山高效開(kāi)采與安全教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100083；2. 北京科技大學(xué)土木與環(huán)境工程學(xué)院，北京 100083；3. 江西省煤田地質(zhì)局江西華昌工勘院，江西 南昌 330001)

1 工程地質(zhì)概況

滑坡體區(qū)域上屬留車-周田凹陷帶的次級(jí)構(gòu)造，即鵝湖-菖蒲斷裂。該斷裂屬全新世以來(lái)活動(dòng)性斷裂，產(chǎn)狀31°∠37～45°，性質(zhì)為壓性?；麦w位于鵝湖-菖蒲活動(dòng)性斷裂的下盤(pán)，相距大約1km。

為研究滑坡巖體結(jié)構(gòu)面的發(fā)育狀況，測(cè)量和統(tǒng)計(jì)了出露于滑坡前緣露頭及坡面的結(jié)構(gòu)面，得出裂隙解理面產(chǎn)狀范圍，如表1所示。統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，該滑坡巖體發(fā)育4組節(jié)理裂隙結(jié)構(gòu)面。

表1 結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀及范圍表

2 高邊坡破壞機(jī)理及地質(zhì)結(jié)構(gòu)特征

滑坡前緣寬度約112m，后緣寬度107m，斜坡長(zhǎng)55～80m，坡度20～45°，前后緣地形高差30～35m，滑動(dòng)方向273～319°。根據(jù)滑坡坡形態(tài)及工程地質(zhì)特征，將滑坡體分為Ⅰ段(南側(cè))、Ⅱ段(北側(cè))兩部分。巖體受多次構(gòu)造活動(dòng)的強(qiáng)烈改造, 斷裂裂隙發(fā)育, 巖體破碎；近期又受強(qiáng)烈剝蝕卸荷及各種外應(yīng)力的作用, 其風(fēng)化卸荷程度較強(qiáng)。該滑坡體主要的破壞方式，以滑坡蠕動(dòng)、小規(guī)模崩塌和掉塊為主?；碌那熬壩匆?jiàn)明顯的剪出口出露，根據(jù)后緣裂縫和縱向裂縫的深度為0.5～1m以及南側(cè)坡面的殘坡積厚為1～1.5m，推測(cè)滑坡的滑動(dòng)面帶位于全風(fēng)化與強(qiáng)風(fēng)化千枚巖的接觸面。南側(cè)滑坡剖面地質(zhì)特征圖如圖1所示，北側(cè)滑坡剖面地質(zhì)特征圖如圖2所示，南北兩側(cè)的基巖結(jié)構(gòu)面參數(shù)如表2、表3所示。

表2 南側(cè)滑坡基巖結(jié)構(gòu)面基本特征表

表3 北側(cè)滑坡基巖結(jié)構(gòu)面基本特征表

圖1 南側(cè)滑坡 A-A’剖面工程地質(zhì)示意圖

3 高邊坡穩(wěn)定性分析的綜合評(píng)價(jià)及治理

3.1 赤平極射投影分析原理

赤平極射投影是以球體的中心(簡(jiǎn)稱球心)作為比較物體的幾何要素(點(diǎn)、線、面)的方向和角距的原點(diǎn)，并以通過(guò)球心的一個(gè)水平面作為投影平面[1-4],如圖3所示。

滑體下伏基巖為強(qiáng)風(fēng)化千枚巖，由淺至深巖體依次為中風(fēng)化、未風(fēng)化千枚巖，巖體的力學(xué)性質(zhì)隨深度的增加而逐漸增大。因此，該滑坡的穩(wěn)定性分析，可歸入為巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性分析，可用赤平極射投影分析法來(lái)對(duì)其穩(wěn)定性進(jìn)行評(píng)價(jià)。

3.2 基于赤平極射投影的穩(wěn)定性分析

根據(jù)南北兩側(cè)的基巖結(jié)構(gòu)面參數(shù)，畫(huà)出該滑坡滑床赤平投影圖(圖4、圖5)。

圖4 南側(cè)邊坡赤平投影分析

由圖4南側(cè)邊坡赤平投影分析可以看出，巖體的層理與切坡坡面形成逆向結(jié)構(gòu)，且層理面的傾角平緩，巖體沿層理面產(chǎn)生破壞的可能性小；兩節(jié)理面的交點(diǎn)位于坡面投影內(nèi)側(cè)，傾角大于坡角，且兩節(jié)理面呈閉合狀態(tài)，屬于穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。

由圖5北側(cè)邊坡赤平投影分析可以看出，巖體的層理與切坡坡面形成斜向結(jié)構(gòu)，且層理面的傾角平緩，巖體沿層理面產(chǎn)生破壞的可能性?。还?jié)理面與層理面交點(diǎn)位于坡面投影內(nèi)側(cè)，形成斜向結(jié)構(gòu)，屬于穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。

由以上分析得出，滑床巖體處于穩(wěn)定狀態(tài)，基巖發(fā)生失穩(wěn)的可能性小。同時(shí)，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)勘查，可知整個(gè)山體的不穩(wěn)定體由殘坡積層土和全風(fēng)化千枚巖組成。

圖5 北側(cè)邊坡赤平投影分析

3.3 高邊坡滑坡治理措施

由于該邊坡不同部位的應(yīng)力狀態(tài)及坡體結(jié)構(gòu)的差異，根據(jù)坡體結(jié)構(gòu)、破壞機(jī)制、變形破壞方式及穩(wěn)定性狀況不同的邊坡, 采取了相應(yīng)的整治對(duì)策：①對(duì)于巖體破碎、整體穩(wěn)定性較差的高邊坡, 擬采用壓力注漿加固或鋼筋混凝土框架, 并施以預(yù)應(yīng)力錨索加固等措施；②對(duì)于全風(fēng)化層較厚的邊坡, 在地貌條件允許的情況下作適當(dāng)放坡, 后緣作截水溝, 并作噴錨加固,以防全風(fēng)化層滑塌, 特別是對(duì)于已滑塌的部位, 尤其需要加固拱形滑塌的拱座部位, 以防滑塌的進(jìn)一步發(fā)展；③對(duì)于整體穩(wěn)定性較好, 僅局部產(chǎn)生楔形體滑塌或掉塊的邊坡, 采用噴錨支護(hù)以保護(hù)坡面。對(duì)工區(qū)內(nèi)的各段高邊坡，設(shè)計(jì)了相應(yīng)的整治措施，如圖6和圖7所示。

5 結(jié) 論

通過(guò)系統(tǒng)地分析滑坡結(jié)構(gòu)面的巖質(zhì)特征和滑坡特征，得出滑坡體主要由殘坡積層及全風(fēng)化千枚巖組成，并通過(guò)定性分析，得知該滑坡體目前處于不穩(wěn)定狀態(tài)。并運(yùn)用赤平投影分析的方法，分析了滑坡的穩(wěn)定性，根據(jù)穩(wěn)定性的具體情況，對(duì)邊坡采取了“排水+抗滑樁+削方”治理方案，目前效果不錯(cuò)。

圖6 滑坡斷面A-A′治理工程剖面圖

圖7 滑坡斷面B-B′治理工程剖面圖

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