西南山區(qū)某公路路塹邊坡穩(wěn)定性分析與評價

劉 斌 薛 偉 徐 鵬

(中國電建集團昆明勘測設(shè)計研究院有限公司，云南 昆明 650051)

西南山區(qū)某公路路塹邊坡穩(wěn)定性分析與評價

劉 斌 薛 偉 徐 鵬

(中國電建集團昆明勘測設(shè)計研究院有限公司，云南 昆明 650051)

依托西南某高速公路路塹邊坡工程，根據(jù)其工程地質(zhì)條件、巖體結(jié)構(gòu)特征，對路塹邊坡的穩(wěn)定性進行了定性、定量評價，并對邊坡變形破壞模式進行了分析，劃分出了邊坡穩(wěn)定性等級，并提出了相對應(yīng)的支護方案，以保證公路的安全性。

路塹，邊坡，巖體質(zhì)量，穩(wěn)定性

0 引言

山區(qū)高等級公路在建設(shè)過程中存在深挖路塹和高陡邊坡，尤其在地質(zhì)背景條件復(fù)雜的西南地區(qū)，問題尤為突出，邊坡穩(wěn)定問題常常制約公路建設(shè)的進度、質(zhì)量和投資控制，若運行后出現(xiàn)問題，其處治難度和花費都是巨大的。本文通過在建的幾條山區(qū)高速公路的調(diào)查，在充分搜集公路所處的工程地質(zhì)條件情況下，通過對典型深挖路塹邊坡在開挖過程揭露的工程地質(zhì)條件進行現(xiàn)場調(diào)研、量測數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，開展巖體質(zhì)量分級。在定性分析及半定量分析的基礎(chǔ)上，本文選取2個典型的公路邊坡，對其穩(wěn)定性進行分析評價，為類似工程采取合適的支護措施提供參考。

1 公路典型邊坡工程地質(zhì)條件

根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查，選取了2個典型的公路邊坡，其中邊坡1為上部砂巖下部泥巖型路塹邊坡，邊坡2為砂巖與泥巖互層型路塹邊坡。

1)上部砂巖下部泥巖型路塹邊坡(邊坡1)。

該邊坡原設(shè)計坡比為1∶0.75，分為4臺開挖(見圖1)。邊坡總體走向321°，坡長約112 m，坡高約24 m。邊坡出露的地層巖性均為侏羅系中統(tǒng)沙溪廟組的砂泥巖，巖層產(chǎn)狀290°∠42°，巖層傾向與邊坡傾向夾角約30°，邊坡總體屬于斜向坡。其中：邊坡上部主要為黃色中厚～厚層狀砂巖，層厚一般大于0.6 m。邊坡節(jié)理、裂隙發(fā)育，發(fā)育的節(jié)理主要有兩組，J1產(chǎn)狀為100°∠65°，J2產(chǎn)狀為180°∠89°，節(jié)理張開寬度多在5 mm～15 mm之間，主要由粘土和巖屑充填，膠結(jié)差；受巖性、風(fēng)化及結(jié)構(gòu)面影響，巖體完整性較差，多呈鑲嵌結(jié)構(gòu)。邊坡下部為紅色泥巖和灰白色粉砂質(zhì)泥巖，砂巖、泥巖風(fēng)化強烈，以薄層狀結(jié)構(gòu)為主，層厚一般為0.1 m～

0.5 m，巖體風(fēng)化、崩解現(xiàn)象明顯?，F(xiàn)場初步判斷：邊坡巖體質(zhì)量上部為Ⅳ級，下部為Ⅴ級。原設(shè)計支護形式為：第一、二臺邊坡菱形框格+植草。

2)砂巖與泥巖互層型路塹邊坡(邊坡2)。

該邊坡原設(shè)計坡比為1∶0.75，分為3臺開挖(見圖2)。坡長約265 m，高約36.5 m，走向50°。該邊坡巖性為侏羅系中統(tǒng)沙溪廟組的含鈣質(zhì)結(jié)核紫紅色粉砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖與黃灰色石英砂巖互層。巖層產(chǎn)狀120°∠8°，其傾向與邊坡傾向小角度相交，坡體結(jié)構(gòu)類型屬于順向坡。邊坡出露的砂巖多為弱風(fēng)化，層厚一般0.2 m～0.5 m，泥巖抗風(fēng)化能力弱，多為全～強風(fēng)化，層厚較薄，約0.1 m～0.2 m。坡體節(jié)理、裂隙較發(fā)育，兩組優(yōu)勢節(jié)理產(chǎn)狀分別為J1：19°∠59°和J2：315°∠67°，節(jié)理面平直光滑，無填充，無膠結(jié)。其中節(jié)理J1陡傾坡外，與層面節(jié)理相互切割，導(dǎo)致坡體局部有塊體失穩(wěn)。受巖性、風(fēng)化及結(jié)構(gòu)面影響，巖體比較破碎，結(jié)構(gòu)面微張，張開寬度在2 mm～6 mm之間。第二臺邊坡底部見滲水現(xiàn)象，沿裂隙面呈浸潤狀滴出。現(xiàn)場判斷，該邊坡總體巖體質(zhì)量級別為Ⅴ級。原設(shè)計防護措施為：第一臺邊坡菱形框格植草，第二、三臺邊坡無防護。

2 邊坡巖體質(zhì)量具體分級

邊坡巖體質(zhì)量分級采用RMR方法進行，該方法由Z.T.Bieniiawski于1973年提出，主要用于壩基、邊坡等工程的巖體質(zhì)量分類。RMR分類是一種定量與定性相結(jié)合的多參數(shù)綜合分類方法，巖體的RMR取值主要取決于巖石抗壓強度(Q1)、巖石質(zhì)量指標RQD(Q2)、裂面間距(Q3)、裂面性狀(Q4)和地下水(Q5)等五個參數(shù)，各參數(shù)根據(jù)地質(zhì)描述和實驗成果進行評分后，按式(1)相加獲得總評分。

RMR=Q1+Q2+Q3+Q4+Q5

(1)

巖體質(zhì)量分類以巖體完整程度、巖石強度和裂面狀態(tài)作為基本要素，巖石強度的評分指標采用巖石單軸飽和抗壓強度，巖體完整程度則通過巖石質(zhì)量指標與裂面間距量化。

邊坡1巖體質(zhì)量RMR分級見表1，邊坡2巖體質(zhì)量RMR分級見表2。

表1 邊坡1巖體質(zhì)量RMR分級

表2 邊坡2巖體質(zhì)量RMR分級

從計算的結(jié)果看，邊坡1總體RMR分數(shù)為19.2，為Ⅵ級，邊坡2總體RMR分數(shù)為20.8，為Ⅳ級。

3 邊坡穩(wěn)定性評價

邊坡1上部砂巖節(jié)理裂隙發(fā)育，受節(jié)理及層面切割，較破碎；下部泥巖風(fēng)化強烈，與上部砂巖間差異風(fēng)化明顯；隨著風(fēng)化加劇，容易導(dǎo)致上部砂巖體逐步解體崩落。通過室內(nèi)的邊坡穩(wěn)定性計算，結(jié)合現(xiàn)場調(diào)研對該邊坡穩(wěn)定性評價如下：邊坡整體較穩(wěn)定，僅在節(jié)理密集帶及差異風(fēng)化部位可能存在上部砂巖的局部塊體坍塌。

邊坡2巖性為砂泥巖互層，屬軟硬巖相間，巖體破碎，節(jié)理、裂隙較發(fā)育，且邊坡底部偶見滲水。通過室內(nèi)的邊坡穩(wěn)定性計算，結(jié)合現(xiàn)場調(diào)研對該邊坡穩(wěn)定性評價如下：該類邊坡發(fā)生大規(guī)模整體失穩(wěn)的可能性不大，但由于邊坡不穩(wěn)定的主要控制因素為軟弱的泥巖和巖體的強烈風(fēng)化，易在沿陡傾坡外的結(jié)構(gòu)面產(chǎn)生局部失穩(wěn)。

4 防治措施

1)上部砂巖下部泥巖型路塹邊坡(邊坡1)。

整體穩(wěn)定性較好，局部泥巖穩(wěn)定性差。對于這類邊坡，支護方案應(yīng)按照邊坡特點進行設(shè)計，下部泥巖采用擋土墻支護，上部砂巖，當(dāng)邊坡高度不大且破碎砂巖方量不多時，可考慮僅做局部清除；若邊坡高度較大，破碎砂巖除局部危巖體清除外，需掛柔性防護網(wǎng)進行防護。同時，注意對開挖邊坡巖體進行及時的噴混凝土封閉，以防止巖體進一步風(fēng)化和崩解。

2)泥巖與砂巖互層型路塹邊坡(邊坡2)。

該類邊坡發(fā)生大規(guī)模整體失穩(wěn)的可能性不大，但易在軟弱的泥巖和強風(fēng)化巖體段沿陡傾坡外的結(jié)構(gòu)面產(chǎn)生局部失穩(wěn)。針對這類邊坡，設(shè)計已在第一臺、第二臺進行框格植草護坡，但由于邊坡開挖不平整，難以實施框格植草的坡面防護工程，可考慮在表面噴素混凝土進行防護。

5 結(jié)語

通過對該高速公路典型路塹邊坡定性、定量分析計算，可以判定：邊坡1巖體質(zhì)量為Ⅵ級，應(yīng)力主要集中在邊坡下部，整體較穩(wěn)定，但上部穩(wěn)定性較差；邊坡2巖體質(zhì)量為Ⅳ級，整體穩(wěn)定性較好，應(yīng)力主要集中在軟弱的泥巖中。該文評價結(jié)果與邊坡實際情況達到了較好的一致性，并根據(jù)邊坡巖體質(zhì)量等級，結(jié)合地質(zhì)條件對邊坡進行穩(wěn)定性評價，提出相應(yīng)的邊坡支護方案建議。

[1] 馬慧民，王恭先.山區(qū)高速公路高邊坡病害防治實例[M].北京：人民交通出版社，2006.

[2] 李天斌，王蘭生.巖質(zhì)工程高邊坡穩(wěn)定性及其控制[M].北京：科學(xué)出版社，2008.

[3] 陳東亞，陳祖煜.邊坡穩(wěn)定性評價方法RMR-SMR體系及其修正[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報，1997(4)：75-76.

[4] JTG C20—2001，公路工程地質(zhì)勘察規(guī)范[S].

The stability analysis and evaluation of a cutting slope in southwest mountain highway

Liu Bin Xue Wei Xu Peng

(PowerChinaKunmingEngineeringCorporationLimited,Kunming650051,China)

Based on southwestern highway cutting slope engineering, according the engineering geology conditions and rock structure features, the paper carries out quantitative and qualitative assessment on the cutting slope stability, analyzes the slope deformation damage modes, classifies the slope stability grades, and finally puts forward corresponding support scheme, with a view to guarantee the highway safety.

cutting, slope, rock quality, stability

1009-6825(2015)30-0135-02

2015-08-13

劉 斌(1981- )，男，工程師

U416.14

A