某邊坡穩(wěn)定性分析評(píng)價(jià)

梁金武

（湖南省輕工紡織設(shè)計(jì)院 湖南長沙 410015）

某邊坡穩(wěn)定性分析評(píng)價(jià)

梁金武

（湖南省輕工紡織設(shè)計(jì)院 湖南長沙 410015）

查明邊坡地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、巖石的風(fēng)化程度、邊坡的巖體類型和結(jié)構(gòu)類型；結(jié)構(gòu)面的產(chǎn)狀、規(guī)模、傾向路基的情況；沿線不良地質(zhì)的發(fā)育及分布情況，及邊坡穩(wěn)定情況。

地質(zhì)；邊坡；滑動(dòng)面；穩(wěn)定性計(jì)算

1 引言

邊坡自然地貌屬于條形丘陵地貌，丘陵走向?yàn)楸睎|走向，自然斜坡坡度15～40°不等，丘陵坡表植被發(fā)育，為毛竹林，頂部基巖出露，植被為松林。路線左側(cè)丘陵最高高程約250m?，F(xiàn)狀邊坡處于穩(wěn)定狀態(tài)，巖體風(fēng)化作用強(qiáng)烈，全～強(qiáng)風(fēng)化層厚度大，邊坡開挖不當(dāng)易造成滑坡。

2 邊坡工程地質(zhì)條件

（1）地層巖性

邊坡所在區(qū)域出露地層主要有：下白堊統(tǒng)硬質(zhì)巖和崩坡積成因的第四系堆積物以及侵入巖脈，其巖性特征從新到老依次為：

①第四系

崩坡積層：物質(zhì)成分為含碎石粉質(zhì)粘土，褐黃色，棕黃色，可塑，其中含少量碎石和角礫，組份分布不均，韌性和干強(qiáng)度較差，層厚一般3～5.0m，屬普通土。

②下白堊統(tǒng)

下白堊統(tǒng)：邊坡所在區(qū)的主要地層，紫灰色、灰色，受構(gòu)造影響，巖體破碎，風(fēng)化強(qiáng)烈。全風(fēng)化硬質(zhì)巖，灰黃色、褐黃色，巖石結(jié)構(gòu)構(gòu)造已近徹底破壞，僅原巖外觀局部尚存，巖芯呈砂土狀、土柱狀，屬硬土；強(qiáng)風(fēng)化硬質(zhì)巖，褐黃色、棕褐色、灰黃色等雜色，結(jié)構(gòu)尚清，巖質(zhì)軟，節(jié)理裂隙極發(fā)育，巖芯呈碎塊狀、土柱狀?yuàn)A碎塊狀，屬軟石；中風(fēng)化硬質(zhì)巖，紫灰色、灰紫色，凝灰質(zhì)結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，巖質(zhì)硬，致密，節(jié)理裂隙較少見，巖芯呈柱狀，節(jié)長一般0.2～0.6m，屬次堅(jiān)石。

③巖脈

巖脈：以巖脈形式與線路斜交，路塹范圍內(nèi)有兩條巖脈出露，小里程段巖脈風(fēng)化作用強(qiáng)烈，全強(qiáng)風(fēng)化層厚度大，大里程段巖脈中風(fēng)化基巖直接出露，巖體完整性好，巖質(zhì)堅(jiān)硬，節(jié)理裂隙發(fā)育。

全風(fēng)化巖脈，灰黃色、褐黃色，巖石結(jié)構(gòu)構(gòu)造已近徹底破壞，僅原巖外觀局部尚存，巖芯呈砂土狀，厚7～8m，屬硬土，強(qiáng)風(fēng)化巖脈，灰黃色、褐黃色，巖石結(jié)構(gòu)構(gòu)造大部分已被破壞，巖石色舊，巖芯為碎塊狀，局部為柱狀，該層見于鉆孔上部，巖脈內(nèi)該層較厚，屬軟石；中風(fēng)化巖脈，肉紅色，或淺紫紅色，正長結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，巖質(zhì)堅(jiān)硬，致密，錘擊聲脆，反彈，巖石中節(jié)理裂隙發(fā)育，主要為豎直節(jié)理，特別是中上部節(jié)理較多，部分裂隙面上見鐵錳質(zhì)氧化膜，巖芯總體較完整，節(jié)長一般30～50cm，最大節(jié)長達(dá)1.0m，屬次堅(jiān)石。

（2）節(jié)理裂隙及構(gòu)造發(fā)育特征

路塹范圍內(nèi)有兩條巖脈出露，均為北東向分布，與丘陵走向一致，小里程段巖脈風(fēng)化作用強(qiáng)烈，全強(qiáng)風(fēng)化層厚度大；大里程段巖脈沿山脊發(fā)育，中風(fēng)化基巖直接出露，巖體完整性好，巖質(zhì)堅(jiān)硬，節(jié)理裂隙發(fā)育。主要節(jié)理有：①205°∠85°，平直，閉合，1～2條/m；②246°∠82°，平直，閉合，l～2條/m；③225°∠20°，平直，閉合，1～2條/m；④348°∠74°，平直，延伸長；⑤308°∠85°，3～4條/m，平直，延伸長；⑥5°∠25°，1條/m，平直，延伸長。

侵入巖脈兩側(cè)基巖受平行于巖脈方向的構(gòu)造影響，巖體風(fēng)化作用強(qiáng)烈，全～強(qiáng)風(fēng)化層厚度20～30m。

（3）不良地質(zhì)

本路段不良地質(zhì)為崩坡積體，主要為山頂巖脈巖體崩落形成，塊徑一般大于5m，山坡上部有松動(dòng)大塊石分布，山坡上亦有巖脈風(fēng)化剝蝕后殘留石柱。

侵入巖脈兩側(cè)基巖受構(gòu)造作用影響，巖體風(fēng)化作用強(qiáng)烈，全～強(qiáng)風(fēng)化層厚度大，邊坡開挖不當(dāng)易造成滑坡。

（4）水文地質(zhì)條件

根據(jù)地下水的賦存條件和埋藏特征，調(diào)査區(qū)內(nèi)地下水主要為第四系松散堆積層中的孔隙水和基巖裂隙水?？紫端饕x存于夾碎石殘坡積土中，地下水主要接受大氣降水補(bǔ)給，通過土體孔隙徑流，以向下伏基巖層排泄為主；但由于第四系厚度較薄，其富水性差?；鶐r裂隙水主要賦存于山體全_強(qiáng)風(fēng)化基巖裂隙中，部分接受上伏第四系孔隙水補(bǔ)給，部分直接接受大氣降水補(bǔ)給。由于該段為條形丘陵，崩坡積體段兩邊凸起，中間凹，呈簸箕狀，雖然匯水面積小，但地形利于匯水，根據(jù)鉆探資料，水位基本位于第四系與全風(fēng)化面處。

3 邊坡開挖方案及穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

3.1 邊坡開挖建議

據(jù)野外調(diào)査，左側(cè)邊坡為崩坡積體分布范圍，邊坡以崩坡積體及全～強(qiáng)風(fēng)化基巖為主，為土質(zhì)邊坡或巖土混合邊坡；大里程段邊坡以中風(fēng)化巖脈為主，屬于巖質(zhì)邊坡，現(xiàn)狀穩(wěn)定性較好，未見整體性滑動(dòng)破壞跡。邊坡坡體由全-強(qiáng)風(fēng)化硬質(zhì)巖、中風(fēng)化巖脈及崩坡積體組成，強(qiáng)風(fēng)化基巖較破碎，厚度大，厚達(dá)12m，自穩(wěn)能力差，中風(fēng)化巖脈巖質(zhì)堅(jiān)硬，巖體較完整，自穩(wěn)能力一般。

1號(hào)橫斷面右側(cè)邊坡最大開挖約4m，建議一級(jí)開挖到頂，坡率為1：1.00；左側(cè)邊坡最大開挖高度為40m，采用五級(jí)開挖，下部設(shè)3m擋墻，二至三級(jí)邊坡坡率1：1.00，第四、五級(jí)坡率取1：1.25，二、三、四級(jí)坡高均取10m，第五級(jí)開挖至頂部，坡頂外設(shè)置截排水溝。

2號(hào)斷面左側(cè)邊坡最大開挖高度為13.6m，采用二級(jí)開挖，下部設(shè)3m擋墻，第二級(jí)開挖至頂，坡率從下往上依次為1：0.25、1：1.00。

3號(hào)斷面左側(cè)邊坡最大開挖高度為38.0m，采用四級(jí)開挖，第一至三級(jí)坡高10m，第四級(jí)開挖至頂部，坡率從下往上依次為1：0.50、1：0.75、1：1.75、1：1.00。坡頂外設(shè)置截排水溝。根據(jù)赤平投影分析，①③節(jié)理組合對(duì)邊坡不利。

3.2 開挖邊坡穩(wěn)定性分析

開挖邊坡整體穩(wěn)定性評(píng)價(jià)：

邊坡巖體風(fēng)化不均，整體全強(qiáng)風(fēng)化厚度大，且有構(gòu)造發(fā)育，巖體完整性不均，較破碎，整體上地質(zhì)條件較差，需對(duì)開挖成坡后的新邊坡進(jìn)行穩(wěn)定性驗(yàn)算。

計(jì)算模型：

依據(jù)《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》（GB50330-2002），對(duì)較大規(guī)模的碎裂結(jié)構(gòu)巖質(zhì)邊坡易采用圓弧滑動(dòng)法計(jì)算。計(jì)算模型及公式如下：

式中：K——整個(gè)滑體剩余下滑力計(jì)算的安全系數(shù)；

l——單個(gè)條塊的滑動(dòng)面長度（m）；

W——條塊重力（kN），浸潤線以上取重度，以下取飽和重度；

φ——條塊的重力線與通過此條塊地面中點(diǎn)半徑之間的夾角；

c、θ——滑動(dòng)面的內(nèi)摩擦角和粘聚力。

（1）計(jì)算剖面的選擇

選擇邊坡開挖高度較大，風(fēng)化層厚度大的剖面。

（2）計(jì)算工況

調(diào)查區(qū)內(nèi)地下水主要為第四系松散堆積層中的孔隙水和基巖裂隙水?？紫端饕x存于夾碎石殘坡積土中，地下水主要接受大氣降水補(bǔ)給，通過土體孔隙徑流，以向下伏基巖層排泄為主；但由子第四系厚度較薄，其富水性差。基巖裂隙水主要賦存于山體強(qiáng)一中風(fēng)化基巖裂隙中，部分接受上伏第四系孔隙水補(bǔ)給，部分直接接受大氣降水補(bǔ)給，順地勢向低注處排泄，總體富水性弱。因此僅選擇天然工況對(duì)邊坡整體穩(wěn)定性進(jìn)行計(jì)算。

（3）計(jì)算參數(shù)的選取依據(jù)巖土體物理力學(xué)實(shí)驗(yàn)及經(jīng)驗(yàn)參數(shù)，同時(shí)參照《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》4.5.4條“巖體粘聚力、內(nèi)摩擦角可由巖塊粘聚力、內(nèi)摩擦角標(biāo)準(zhǔn)值按巖體裂隙發(fā)育程度乘以相應(yīng)折減系數(shù)確定”。最終確定邊坡穩(wěn)定性計(jì)算參數(shù)如表1。

表1

（4）穩(wěn)定性計(jì)算過程及結(jié)果

本邊坡采用簡化Bishop計(jì)算方法，得出在左側(cè)邊坡在自然狀態(tài)下穩(wěn)定性系數(shù)K=1.05，開挖以后穩(wěn)定性系數(shù)K=1.04，建議開挖后加強(qiáng)支護(hù)（如圖2）。

圖2 開挖后未支護(hù)情況下潛在滑動(dòng)面圖

4 結(jié)論與建議

（1）該段路自然邊坡穩(wěn)定，通過路段基巖巖性為硬質(zhì)巖，上部為殘坡積、崩坡積覆蓋層，有沿山脊方向巖脈侵入。

（2）受構(gòu)造影響，邊坡區(qū)巖體風(fēng)化層厚，全風(fēng)化呈砂土狀，強(qiáng)風(fēng)化層風(fēng)化強(qiáng)烈，呈破碎狀，建議放緩坡率，開挖后，及時(shí)采取護(hù)坡措施，避免滑坡。

（3）局部地段崩坡積體發(fā)育，線路范圍有崩坡積大塊石分布，上坡上部有危巖體分布，邊坡巖體受構(gòu)造影響，全-強(qiáng)風(fēng)化厚度大，開挖不當(dāng)易引起滑坡，應(yīng)加強(qiáng)支護(hù)。

（4）丘陵淺部巖體風(fēng)化強(qiáng)烈，易于地下水入滲，臺(tái)風(fēng)季節(jié)強(qiáng)降雨匯水較多，建議做好坡面的截水工作，坡體內(nèi)做好排水措施。

（5）對(duì)開挖后邊坡穩(wěn)定性驗(yàn)算，自然狀態(tài)下滑坡穩(wěn)定性K=1.05，開挖以后穩(wěn)定性系數(shù)K=1.04，建議開挖后加強(qiáng)支護(hù)。

TD325

A

1004-7344（2016）05-0203-02

2016-1-22

梁金武（1980-），男，工程師，本科，主要從事巖土工程勘察工作。