地災(zāi)治理中巖質(zhì)高邊坡穩(wěn)定性及其評(píng)價(jià)

鄧超

（十堰市建筑設(shè)計(jì)研究院 湖北十堰 442000）

地災(zāi)治理中巖質(zhì)高邊坡穩(wěn)定性及其評(píng)價(jià)

鄧超

（十堰市建筑設(shè)計(jì)研究院 湖北十堰 442000）

我國(guó)長(zhǎng)期以來(lái)因地質(zhì)災(zāi)害造成眾多人員傷亡和巨大財(cái)產(chǎn)損失，而滑坡和崩塌災(zāi)害是所有地質(zhì)災(zāi)害中最為常見的形式。本文首先簡(jiǎn)單介紹了巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性分析的一般過程，然后結(jié)合具體事例詳細(xì)分析計(jì)算了巖質(zhì)高邊坡穩(wěn)定性，并對(duì)其進(jìn)行了評(píng)價(jià)，提出了預(yù)防處理措施，以期能夠降低發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害的概率。

地災(zāi)治理；巖質(zhì)高邊坡；穩(wěn)定性；評(píng)價(jià)

引言

我國(guó)受地質(zhì)災(zāi)害影響比較嚴(yán)重。長(zhǎng)期以來(lái)，我國(guó)因?yàn)榈刭|(zhì)災(zāi)害而造成眾多人員傷亡和巨大財(cái)產(chǎn)損失。滑坡和崩塌災(zāi)害是所有地質(zhì)災(zāi)害中最為常見的形式[1]。對(duì)巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性造成影響的因素是多方面的，總體而言可以分為外在因素和內(nèi)在因素，其中外在因素指的是人工（作業(yè)）活動(dòng)、風(fēng)化及構(gòu)造等地質(zhì)作用、地下地表水的侵蝕等，內(nèi)在因素指的是巖石本身的物理力學(xué)性質(zhì)等，在這兩方面因素的綜合作用下導(dǎo)致邊坡出現(xiàn)變形最終引起破壞[3]。因此，對(duì)巖質(zhì)高邊坡穩(wěn)定性進(jìn)行分析計(jì)算并評(píng)價(jià)，在此基礎(chǔ)上提出有效措施來(lái)預(yù)防災(zāi)害的方法具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性過程分析

通常情況下都是通過以下三個(gè)主要步驟來(lái)分析評(píng)價(jià)一個(gè)邊坡的穩(wěn)定性：

（1）結(jié)合工程實(shí)際地質(zhì)勘測(cè)以及測(cè)繪資料，對(duì)構(gòu)造應(yīng)力及區(qū)域穩(wěn)定性等進(jìn)行研究，在此基礎(chǔ)上來(lái)分析邊坡巖體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。對(duì)邊坡穩(wěn)定性進(jìn)行判斷并預(yù)測(cè)邊坡巖體的破壞模式。

（2）綜合考慮邊坡巖體其邊界條件和受力條件等，根據(jù)選擇的巖體破壞模式，在室內(nèi)試驗(yàn)或者現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)的基礎(chǔ)上明確巖石物理力學(xué)性質(zhì)，科學(xué)選擇計(jì)算參數(shù)，在結(jié)合一定的計(jì)算方法對(duì)邊坡穩(wěn)性實(shí)施分析計(jì)算，在計(jì)算結(jié)果的基礎(chǔ)上來(lái)分析評(píng)價(jià)邊坡安全穩(wěn)定性。

（3）在邊坡穩(wěn)定計(jì)算結(jié)果的基礎(chǔ)上，對(duì)邊坡巖體的現(xiàn)狀穩(wěn)定性以及以后可能出現(xiàn)的變形破壞形式進(jìn)行總結(jié)，實(shí)現(xiàn)邊坡變形破壞以及發(fā)展趨勢(shì)的準(zhǔn)確預(yù)測(cè)，尤其應(yīng)該分析環(huán)境因素以及時(shí)間因素對(duì)于邊坡穩(wěn)定性的綜合作用。針對(duì)那些現(xiàn)狀不穩(wěn)定的巖質(zhì)邊坡制定行之有效的工程治理措施以及建議。

2 工程概括

某危巖地處長(zhǎng)江三峽巫峽上段北岸坡頂，被認(rèn)定為大型高位危巖，危巖下方有一個(gè)村莊以及長(zhǎng)江航道。前些年危巖出現(xiàn)了大量裂縫，主要是卸荷作用引起的構(gòu)造裂隙加寬。這種情況嚴(yán)重威脅到了下面村莊老百姓以及長(zhǎng)江航道的安全。由于該危巖威脅到的對(duì)象較多，其地質(zhì)危害程度等級(jí)為Ⅰ級(jí)。危巖發(fā)育于坡頂陡崖位置，危巖陡壁頂高程以及坡腳陡巖底部高層分別在1220～1230m和1137～1147m范圍內(nèi)，兩者之間的高度差值在70～75m左右，整個(gè)分布的厚度平均為30～35m，長(zhǎng)度為120m。涉及到的危巖體總體積大概為40×104m3。按照危巖結(jié)構(gòu)面及其變形狀況可以劃分兩大部分，如圖1所示。

圖1 危巖概況

①W1危巖處在西側(cè)，形成了一個(gè)獨(dú)立的石柱。其高度、長(zhǎng)度以及寬度分別約為65m、8m以及6m，總的體積大概為3200m3，其平面形態(tài)呈現(xiàn)四邊形，其后緣已經(jīng)和目巖發(fā)生隔離；②W2危巖又可以細(xì)分為W2-1和W2-2兩部分，其中W2-1表示的是現(xiàn)在還沒有出現(xiàn)滑移的危巖，但是受到了壓力的作用，使得W2-1上面出現(xiàn)了一個(gè)楔形體，高度和厚度分別為50m和5～11m，總體積約為4000m3；W2-2部分是已經(jīng)出現(xiàn)崩塌掉落的巖塊，其高度、長(zhǎng)度和厚度分別為70m、80m和10～15m，總的體積約為7×104m3。表1所示為危巖體特征總結(jié)。

表1 危巖體特征總結(jié)

3 危巖穩(wěn)定性分析

經(jīng)過推測(cè)認(rèn)為巖體可能出現(xiàn)的變形破壞模式主要有兩種，分別為危巖出現(xiàn)下挫之后滑移崩塌以及巖體出現(xiàn)整體滑坡。下面主要針對(duì)后者進(jìn)行計(jì)算。如圖2所示為計(jì)算模型。

圖2 W2整體滑坡計(jì)算模型

該危巖其地質(zhì)災(zāi)害防治工程等級(jí)被認(rèn)定為Ⅰ級(jí)。其中防治工程安全系數(shù)F根據(jù)巖質(zhì)滑坡計(jì)算時(shí)候天然工況（工況一）以及暴雨工況（工況二）分別取1.25和1.20。另外，表2所示為穩(wěn)定性劃分標(biāo)準(zhǔn)。表3所示為各計(jì)算參數(shù)。

表2 穩(wěn)定性劃分標(biāo)準(zhǔn)

表3 穩(wěn)定性計(jì)算過程中用到的參數(shù)

按照現(xiàn)有變形狀況來(lái)確定已經(jīng)出現(xiàn)滑移的W2，根據(jù)折線滑動(dòng)法也就是傳遞系數(shù)法進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算剖面采取的是典型剖面8剖面，針對(duì)危巖現(xiàn)狀計(jì)算內(nèi)容主要有：W2-2沒有出現(xiàn)滑移變形的時(shí)候W2整體穩(wěn)定性，如果W2-2出現(xiàn)了崩塌滑移之后W2-1的穩(wěn)定性；驗(yàn)算了危巖削頂減載之后的狀態(tài)穩(wěn)定性。計(jì)算公式如下式所示：

（1）計(jì)算危巖現(xiàn)狀：針對(duì)W2-2沒有滑移變形的時(shí)候W2整體穩(wěn)定性；如果W2-2發(fā)生崩塌滑移之后W2-1的穩(wěn)定性。

基于傳遞系數(shù)法進(jìn)行計(jì)算得到的結(jié)果如表4～5所示。

表4 W2整體穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果

表5 W2-2發(fā)生崩塌滑移之后W2-1的穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果

由表4～5的計(jì)算結(jié)果可以知道，在天然狀態(tài)下巖體處于欠穩(wěn)定狀態(tài)，但是如果遇到暴雨情況下則處于欠穩(wěn)定甚至是不穩(wěn)定狀態(tài)；如果W2-2發(fā)生了崩塌滑移則W2-1本身便會(huì)出現(xiàn)不穩(wěn)定問題，這主要是因?yàn)閃2-2對(duì)W2-1起到了一定程度的支撐阻擋效果，一旦W2-2發(fā)生崩塌滑移，W2-1失去依靠自然會(huì)不穩(wěn)定。

（2）計(jì)算削頂減載之后的穩(wěn)定性：計(jì)算剖面采取的是8剖面，由上文的分析可以知道，在W2-2發(fā)生崩塌滑移前后，W2-1的穩(wěn)定性會(huì)受到很大的影響，這說明了W2-2對(duì)于W2-1起到了很好的壓腳作用。所以，在計(jì)算W2-1削頂減載之后穩(wěn)定性的時(shí)候。

同樣的利用傳遞系數(shù)法進(jìn)行計(jì)算，得到的計(jì)算結(jié)果如表6所示。

表6 削頂減載之后W2-1的穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果

通過表6的計(jì)算結(jié)果可以知道，當(dāng)W2-1削頂減載之后，如果是一，也就是在自然狀態(tài)下，其穩(wěn)定性系數(shù)是1.19，該系數(shù)大于安全系數(shù)1.05，也就是基本處于穩(wěn)定狀態(tài)；同時(shí)在工況二，也就是在暴雨的狀態(tài)下，其穩(wěn)定性系數(shù)是1.16，該系數(shù)同樣大于安全系數(shù)1.05，也基本處于穩(wěn)定狀態(tài)。通過計(jì)算結(jié)果表明，采用對(duì)W2-1削頂減載這樣的治理效果非常顯著，采取這樣的治理措施之后邊坡基本上處于一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)，但是還是無(wú)法達(dá)到絕對(duì)穩(wěn)定的要求，應(yīng)該采取其它更加有效的措施予以解決。

4 結(jié)束語(yǔ)

隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)需求，很多地方為了開發(fā)資源嚴(yán)重破壞了原有邊坡穩(wěn)定性或者是工程需要而人造邊坡，導(dǎo)致地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)，目前社會(huì)各界越來(lái)越關(guān)注邊坡問題[2]。由于巖質(zhì)高邊坡其穩(wěn)定性受到多方面因素的綜合影響，因此對(duì)其穩(wěn)定性進(jìn)行準(zhǔn)確計(jì)算特別重要，只有在制定預(yù)防措施時(shí)才有依據(jù)可循。本文結(jié)合具體事例詳細(xì)描述了巖質(zhì)高邊坡其穩(wěn)定性計(jì)算過程，并提出了處理措施。

[1]賀傳仁.巖質(zhì)高邊坡穩(wěn)定性分析及綜合治理的研究[D].中南大學(xué)，2013.

[2]韓建國(guó).地災(zāi)治理中巖質(zhì)高邊坡的穩(wěn)定性分析與評(píng)價(jià)[D].山東大學(xué)，2012.

[3]姚環(huán)，鄭振，簡(jiǎn)文彬，等.公路巖質(zhì)高邊坡穩(wěn)定性的綜合評(píng)價(jià)研究[J].巖土工程學(xué)報(bào)，2006，28（5）：558～563.

TU457

A

1004-7344（2016）11-0161-02

2016-3-28

鄧超（1979-），男，工程師，碩士研究生，主要從事邊坡治理、基坑支護(hù)與地基處理設(shè)計(jì)工作。