邊坡穩(wěn)定性淺析

□包安全 □羅崇政 □魏朝森（河南省水利勘測總隊(duì)）

1.工程地質(zhì)概況

平青樂線遷安段地處燕山隆起帶余脈南側(cè)，地形較為復(fù)雜，主要由低山、丘陵及遷安盆地組成。地勢北西高，南東低，自北部向南東方向傾斜。該路段邊坡多處未進(jìn)行任何防護(hù)，巖石裸露，風(fēng)化嚴(yán)重，山體表面及山腳多碎石浮渣堆積。巖層為遠(yuǎn)古代、震旦紀(jì)塊狀的中厚層或厚層石英砂巖、砂質(zhì)頁巖和泥質(zhì)白云巖結(jié)構(gòu)，局部有層面張開裂縫，邊坡破碎松散、見犬牙交錯(cuò)現(xiàn)象。斷面主體由石英砂巖、砂質(zhì)頁巖及泥質(zhì)白云巖組成。產(chǎn)狀2680＜3300，其由上到下有所變化，上陡，向下變緩，局部褶皺，巖層硅化現(xiàn)象嚴(yán)重，典型構(gòu)造見破壞示意圖1。

在泥巖和灰?guī)r之間還分布有一軟弱夾層，在雨水作用下最容易受到侵蝕，所以不穩(wěn)定巖體通常都沿著這一軟弱面滑動，水體活動對危巖體的形成和失穩(wěn)作用明顯，減弱了巖層之間的摩阻力。

圖1 結(jié)構(gòu)破壞示意圖

2.邊坡分析及驗(yàn)算

2.1 危險(xiǎn)度驗(yàn)算

影響坡體穩(wěn)定的因子很多，但不同的因子對坡體的影響程度是不一樣的，如何確定它們在坡體穩(wěn)定評判中的作用是件難事。在自然界中，許多長方形物體長寬之比接近1∶0.618，符合黃金分割的原理。不少地學(xué)專家認(rèn)為黃金分割原理是一種客觀規(guī)律，在分析某些事件的成因時(shí)，有主要、次要原因、作用大，作用小之比遵循黃金分割法。

表1 危險(xiǎn)性評價(jià)因子賦值表

根據(jù)以上地質(zhì)、地形特征，即可得出此路段斜坡評價(jià)因子賦值列于表1。按黃金分割理論外部條件和變形條件分別賦值為6.18和 3.82。

根據(jù)分級標(biāo)準(zhǔn)表2，結(jié)合野外調(diào)查資料可得崩塌發(fā)生的危險(xiǎn)度。參考《泥石流防治工程設(shè)計(jì)規(guī)范》。

表2 崩塌危險(xiǎn)度評判表

從表中可以看出調(diào)查的崩塌點(diǎn)處于極不穩(wěn)定狀態(tài)，在外界誘發(fā)因素作用下，隨時(shí)可能發(fā)生崩落，需馬上進(jìn)行防護(hù)整治，對不穩(wěn)定邊坡也要及時(shí)進(jìn)行防護(hù)，防止邊坡狀況進(jìn)一步惡化，給人民生命財(cái)產(chǎn)造成不必要的損失。

2.2 邊坡穩(wěn)定性計(jì)算及穩(wěn)定性評價(jià)

巖質(zhì)邊坡由眾多結(jié)構(gòu)面切割的巖體組成，在自然界呈現(xiàn)多種模式，其中沿層面發(fā)生的平面滑動是常見的一種在巖質(zhì)邊坡中發(fā)生的破壞形式，所以文中也采用當(dāng)前國內(nèi)外應(yīng)用最廣的邊坡穩(wěn)定分析方法——極限平衡法，它是通過在已知滑移面上對邊坡進(jìn)行靜力平衡計(jì)算，從而求出邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)。平青樂線遷安段通過研究和現(xiàn)場調(diào)查，用極限平衡法比較合適。

圖2 斜坡體受力分析圖

該處斜坡的理論計(jì)算模型如圖2所示，巖體在自重G和靜水壓力Q的作用下，斜坡的穩(wěn)定性取決于抗滑力F和下滑力T之比，以K代表斜坡的穩(wěn)定系數(shù)，即：

不穩(wěn)定結(jié)構(gòu)體的自重G由兩部分組成，一是泥巖體自重，一是灰?guī)r體自重。

式中，K-變形結(jié)構(gòu)體的穩(wěn)定系數(shù)；φ-巖石的內(nèi)摩擦角，取軟弱層的內(nèi)摩擦角φ＝24°；

C-軟弱結(jié)構(gòu)面上的單位內(nèi)聚力（MPa），泥巖經(jīng)水軟化后內(nèi)聚力很小，這里取C=10-1MPa；

l-不穩(wěn)定結(jié)構(gòu)面的長度（m）；γ1-灰?guī)r巖層單位體積重量（kN/m3），γ1＝27.6；

γ2-泥巖巖層單位體積重量（kN/m3），γ2＝26.2；

把各變量帶入上述公式可得:

穩(wěn)定系數(shù)K=0.91<1，根據(jù)邊坡穩(wěn)定系數(shù)大小，可確定邊坡目前所處的穩(wěn)定狀態(tài)，這種評估方法對邊坡的維修有著重要意義，對邊坡穩(wěn)定性劃分見列表3（基于強(qiáng)度貯備安全系數(shù)），參考《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》（GB50330－2002）。

表3 穩(wěn)定性評判表

由此說明該斜坡處于不穩(wěn)定狀態(tài)之中。

3.結(jié)論

采用極限平衡法來分析邊坡穩(wěn)定，這種通過人為假定的虛擬狀態(tài)求出安全系數(shù)的方法其結(jié)果往往具有差異，工作中還需要結(jié)合以往的工程經(jīng)驗(yàn)從而作出工程設(shè)計(jì)判斷。在邊坡穩(wěn)定性分析研究中根據(jù)實(shí)際工程地質(zhì)條件采用黃金分割法及極限平衡法綜合判斷，能夠提高數(shù)據(jù)的精度要求。

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