軟巖高陡邊坡的穩(wěn)定性分析評價

田 華

（核工業(yè)西南勘察設(shè)計研究院有限公司，四川 成都 610061）

軟巖高邊坡變形失穩(wěn)的情況常常出現(xiàn)在山區(qū)工程建設(shè)當(dāng)中，因為現(xiàn)在沒有完全認識到這種邊坡的變形破壞規(guī)律，所以無法定量的判斷錨固支擋工程的有效性，造成逐漸增多的該類邊坡的失效案例。因此有必須要針對軟巖高陡邊坡的穩(wěn)定性進行分析評價，最終使山區(qū)工程建設(shè)的質(zhì)量得到有效保證。

1 某軟巖高陡邊坡的工程概況

相對于粘性土以及膨脹土等邊坡而言，軟巖高陡邊坡非常容易被忽視，這是由于其會在坡面形成一段時間之后才會出現(xiàn)變形破壞，其往往會經(jīng)過長期變形以及應(yīng)力場的變化之后，受邊坡巖體結(jié)構(gòu)的影響，在極端氣候或地震工況下，就有可能導(dǎo)致大規(guī)模整體式滑坡現(xiàn)象的出現(xiàn)，從而嚴重的影響到了治理工作的順利開展和治理效果。

1.1 前期變形破壞跡象

場區(qū)巖層產(chǎn)狀平緩，巖體結(jié)構(gòu)較完整，層理發(fā)育一般，層面結(jié)合程度好，巖質(zhì)邊坡的穩(wěn)定性主要受節(jié)理裂隙面以及坡體巖體特征控制，尤其是風(fēng)化脫落和水的作用對邊坡的穩(wěn)定性影響最大。風(fēng)化裂隙長時間發(fā)育后結(jié)構(gòu)面力學(xué)性質(zhì)變差、遇暴雨等不利因素作用下，易形成小型危石及風(fēng)化松散巖塊。上覆表層土體在大氣降雨形成的坡面流沖刷下，使土體重度增加，抗剪強度減小，坡頂易產(chǎn)生小方量土體溜滑。

1.2 巖體結(jié)構(gòu)與邊坡巖性

1.2.1 巖體結(jié)構(gòu)

二疊系中下統(tǒng)風(fēng)化泥巖屬于該邊坡的揭露地層，碎塊石土或者黃土狀粉質(zhì)粘土是其坡頂?shù)闹饕M成部分，而弱風(fēng)化砂巖則是其坡腳地層的主要組成部分。

①碎石土：該邊坡的碎石土呈現(xiàn)出較雜的顏色、其狀態(tài)稍密、稍濕，有塊石不均勻的夾雜在其中，其中最大的能夠達到1.2m的直徑，具有6—10cm的厚度。

②強風(fēng)化泥巖：主要表現(xiàn)為薄層狀，其主要的顏色為紅褐色，在風(fēng)化的作用下，其已經(jīng)變?yōu)樗閴K狀以及魚鱗狀。

③弱風(fēng)化砂巖：主要表現(xiàn)為中厚層狀，其主要的顏色為灰褐色，其性質(zhì)屬于長石石英細砂巖，而且其構(gòu)造為塊狀，受到的風(fēng)化作用不明顯。

1.2.2 巖土結(jié)構(gòu)

區(qū)內(nèi)邊坡主要為巖質(zhì)挖方邊坡，僅4段部分區(qū)段為填方邊坡。根據(jù)調(diào)查邊坡巖性主要為薄-厚層狀構(gòu)造泥巖，局部夾薄層砂巖及泥質(zhì)粉砂巖。巖層產(chǎn)狀173～178°∠7～9°，比較平緩，層理一般不發(fā)育，層面整體結(jié)合程度好，但局部段存在厚約0.1-0.4m的泥化夾層，可見潮濕狀滲水。據(jù)巖石物理力學(xué)試驗指標統(tǒng)計并結(jié)合區(qū)域資料來看，場區(qū)巖石屬極軟巖，具飽、脫水易軟化、風(fēng)化、崩解的特性。土體主要分布于1-3段高邊坡頂部及4段填方區(qū)，其中1-3段土層厚度薄，厚約0.5-2.0m，為粉質(zhì)粘土，僅15-15′～16-16′剖面坡頂堆填厚度約2m的素填土，松散狀；4段填方區(qū)厚度較大，最高約19m（槽谷地帶），為強-中風(fēng)化泥巖塊、碎石土，土體松散-稍密，下伏軟-硬塑的粉質(zhì)粘土，由于該填方土體位于平緩槽谷中，無滑移剪出的可能，雖進過一定的壓實，但密實度不高，易產(chǎn)生不均勻沉降。

1.3 水文地質(zhì)

1.3.1 地下水富水性

邊坡地下水類型主要為基巖裂隙水，其次為土層孔隙水。因場區(qū)地處斜坡地帶，土層厚度薄，地形坡度大，無地表水體存在，加之基巖以泥巖為主，屬相對隔水層，故場區(qū)地下水較為貧乏。據(jù)地面調(diào)查邊坡區(qū)內(nèi)未見有泉點等地表出水點，僅在高陡切坡局部坡體上泥質(zhì)粉砂巖及節(jié)理裂隙發(fā)育帶呈潮濕浸水狀出水；鉆探揭露上覆土層多呈干燥及稍濕狀，鉆孔多為干孔，僅4段邊坡下部坡腳一帶鉆孔靜止水位在2.30～18.10m，埋深變化較大，且無統(tǒng)一地下水面，以上均可說明本區(qū)勘察范圍內(nèi)地下水不豐富。

1.3.2 地下水補給、徑流、排泄條件

區(qū)內(nèi)地下含水層主要受大氣降水補給，上覆土層松散，孔隙大，強風(fēng)化基巖裂隙較發(fā)育，加之高陡切坡地形，其徑流、排泄條件好，補給條件差，場地富水性弱，水文地質(zhì)條件屬簡單類型。

2 該高陡邊坡整體穩(wěn)定性評價

有很多的復(fù)雜因素能夠影響到高陡邊坡整體穩(wěn)定性，而且受到不同組合條件的影響，這些因素會對邊坡穩(wěn)定性產(chǎn)生不同的敏感度。軟巖高陡邊坡整體穩(wěn)定性會受到這些因素之間耦合作用以及相互作用的各種影響，而且往往呈現(xiàn)出非線性的特點。截止到現(xiàn)在，有很多方法能夠評價分析高陡邊坡整體穩(wěn)定性，但是同時也具有較多的問題。

在對軟巖高陡邊坡整體穩(wěn)定性進行評價的時候，必須要選擇多種手段和方法，其中廣泛運用的方法就是赤平投影法，同時這種方法也是最為有效的一種方法。立足于該方法，能夠開展極限平衡法計算，在定量計算分析軟巖高陡邊坡整體穩(wěn)定性的時候非常適用。

2.1 采用赤平投影法的運用

利用赤平投影法首先可以將工程當(dāng)中的可能不穩(wěn)定塊體找出來，這種塊體具有較大的出現(xiàn)崩滑的可能性，然后要對其中能夠?qū)⒈阑w形成的側(cè)邊界找出來，同時計算出崩滑體的滑移面以及崩滑體的后緣裂縫。

2.2 等效內(nèi)摩擦角評價法的運用

在該高陡邊坡9m高度的邊坡當(dāng)中，除了具有風(fēng)化掉塊的情況，，裂縫基本上沒有存在于坡頂之上，具有較為穩(wěn)定的特點，然而其12m高度的邊坡具有較差的自穩(wěn)性，而且沒有明顯規(guī)律存在于結(jié)構(gòu)面當(dāng)中，但是具有十分良好的結(jié)合，屬于一種碎裂鑲嵌型巖體。根據(jù)測算，我們最終確定60°～50°屬于其邊坡巖體的等效內(nèi)摩擦角的范圍，然后以裂縫在坡頂?shù)陌l(fā)育情況為根據(jù)，確定53°為其邊坡的等效內(nèi)摩擦角。根據(jù)這些結(jié)果，得出不穩(wěn)定邊坡就是其中大于53°坡度的邊坡的結(jié)論。

2.3 Sarma法為根據(jù)驗算其穩(wěn)定性

以前面分析評價的邊坡巖體的優(yōu)勢面特性以及其結(jié)構(gòu)類型作為根據(jù)，我們可以得出以下結(jié)論，在計算分析評價該高陡邊坡整體穩(wěn)定性的時候采用Sarma法是非常合適的。其結(jié)構(gòu)面抗剪強度參數(shù)的取值見表1。

在計算的時候利用Sarma法，可以計算出其不穩(wěn)定塊體具有大于1.066的穩(wěn)定系數(shù)，而且其屬于一種極限平衡狀態(tài)，符合邊坡的變形，同時也表明了在計算該高陡邊坡其他段穩(wěn)定性的時候可以采用該計算參數(shù)。

2.4 應(yīng)對措施以及治理效果

利用上述方法評價算該高陡邊坡的整體穩(wěn)定性，可以得出以下結(jié)論，該高陡邊坡屬于一種極限平衡狀態(tài)，具有比較差的穩(wěn)定性，因此需要對其實施加固處理。

利用錨桿加預(yù)應(yīng)力錨索實施治理，并且進行重復(fù)高壓注漿，將雙層金屬網(wǎng)外鋪在上面，同時利用混凝土噴射出一定的厚度，將截水溝以及排水溝設(shè)在邊坡上下及馬道的位置，同時采用必要的減少降水對巖體破壞的措施。在治理的過程中，需要注意以下幾點要求。

1）邊坡支護措施的使用年限不低于場地內(nèi)擬建物的使用年限。

2）應(yīng)采用動態(tài)法設(shè)計，信息法施工，邊坡開挖后應(yīng)立即進行支護。

3）一級邊坡支護結(jié)構(gòu)設(shè)計中，應(yīng)充分考慮其頂部擬建筑物基礎(chǔ)的水平荷載、垂直荷載對邊坡支護結(jié)構(gòu)的不利影響。

4）支護結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)應(yīng)置入穩(wěn)定的中風(fēng)化之下基巖內(nèi)，并滿足抗滑、抗傾覆穩(wěn)定要求。

<1)，且各件產(chǎn)品是否為不合格品相互獨立．

5）采用錨桿錨固措施時，錨固端應(yīng)嵌入完整的中風(fēng)化一下基巖內(nèi)。

6）對切坡面頂部、中部應(yīng)設(shè)置足夠?qū)挾鹊穆涫脚_及護欄，攔截上部落石。

7）由于邊坡高度較大，切忌無序作業(yè)，并應(yīng)預(yù)留1～2m進行人工開挖。

8）施工期間對切坡面存在的欠穩(wěn)定巖土體建議進行清除。

在實施對該軟巖高陡邊坡的治理措施之后，具有非常明顯的效果。經(jīng)過該治理工程，我們認為分析評價該軟巖高陡邊坡的穩(wěn)定性具有十分可靠的特點，而且具有十分合理的設(shè)計施工，最終使該礦井的安全性得到了有效的保證。

結(jié)語

計算技術(shù)方法、巖石力學(xué)以及工程地質(zhì)學(xué)等很多學(xué)科在分析評價軟巖高陡邊坡的穩(wěn)定性的時候都得到了運用，如果單純的利用力學(xué)以及數(shù)學(xué)方式很能完成對其的計算論證和評價。在分析評價軟巖高陡邊坡的穩(wěn)定性的時候需要掌握第一手的地質(zhì)環(huán)境條件資料，這是做出準確評價的關(guān)鍵。以此為基礎(chǔ)，針對軟巖高陡邊坡的穩(wěn)定性進行計算，能夠有效的保證邊坡加固設(shè)計的準確性，并且能夠使治理效果得以提升。

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