土巖復(fù)合邊坡穩(wěn)定性分析及評價(jià)

朱 媛

（山西華晉巖土工程勘察有限公司，山西 太原030006）

1 邊坡概況

受太原陽光城集團(tuán)公司委托，擬在規(guī)劃的示范區(qū)范圍內(nèi)天然邊坡上局部回填土方至整平標(biāo)高修建售樓部，本次勘查邊坡處在場地西北側(cè)，從地形地貌來看，為一單斜巖層，巖層產(chǎn)狀51°∠15。售樓部邊坡長約98m，坡頂整平標(biāo)高約為917.35m；坡底為高爾夫球場內(nèi)部混凝土路及高爾夫球場草坪用地，現(xiàn)自然地面標(biāo)高約900.26～903.19m，整體邊坡坡高約15m～20m。售樓部在邊坡坡頂，售樓部邊界距坡邊緣9m～10m。

2 邊坡地質(zhì)條件

邊坡地貌屬低山丘陵區(qū)，位于山梁地帶，地形起伏較大，圖幅內(nèi)地面標(biāo)高最大值928 m，最小值893.4m，地表最大相對高差為33.6m。根據(jù)鉆孔、探井揭露及原始地貌出露地層情況可知，地層主要由第四系全新世的植被土，中、上更新統(tǒng)的粉土、粉質(zhì)粘土，二疊系上統(tǒng)上石盒子組泥巖、砂質(zhì)泥巖、砂巖組成。

3 邊坡節(jié)理發(fā)育

地層節(jié)理發(fā)育，根據(jù)統(tǒng)計(jì)成果，結(jié)合節(jié)理玫瑰圖可見優(yōu)勢節(jié)理面有3組，產(chǎn)狀分別為：1#節(jié)理166°∠78°，2#節(jié)理200°∠65°，層理面60°∠15°。

4 邊坡穩(wěn)定性計(jì)算

本邊坡為土巖復(fù)合邊坡，土體可能發(fā)生圓弧形滑動、巖體可能發(fā)生平面滑動、楔形滑動外，還可能沿著土巖結(jié)合面發(fā)生折線形滑動。

對巖質(zhì)邊坡，先用赤平極射投影法進(jìn)行穩(wěn)定性分析，對赤平投影法評價(jià)為不穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)面，采用定量評價(jià)法評價(jià)平面滑動法計(jì)算穩(wěn)定性。

本次邊坡穩(wěn)定性定量分析，根據(jù)建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范《GB50330-2013》5.2.3條“計(jì)算土質(zhì)邊坡、極軟巖邊坡、破碎或極破碎巖質(zhì)邊坡的穩(wěn)定性時(shí)，可采用圓弧形滑面”。5.2.4條條文說明：對圓弧滑動面，建議采用簡化Bishop法計(jì)算邊坡穩(wěn)定性。

4.1 定性分析

對于土質(zhì)坡段定性分析以已開挖坡面、鉆孔和探井揭露邊坡地層巖性及野外調(diào)查邊坡所處地區(qū)的自然邊坡的坡率對比等方法相結(jié)合，在邊坡范圍未發(fā)現(xiàn)邊坡變形跡象，邊坡在現(xiàn)狀條件下整體穩(wěn)定性較好，但在外界影響下，也存在破壞的可能性。土質(zhì)邊坡易受降雨沖刷而產(chǎn)生局部滑塌，坡面穩(wěn)定性相對較差。

對于巖質(zhì)坡段定性分析主要通過判斷兩組節(jié)理結(jié)構(gòu)面的投影交點(diǎn)落入的區(qū)域來判定邊坡的穩(wěn)定性。邊坡巖體穩(wěn)定性的定性分析可分為4種情況：①最穩(wěn)定的：兩組節(jié)理結(jié)構(gòu)面的投影交點(diǎn)處于邊坡面的另一側(cè)，此時(shí)結(jié)構(gòu)面組合交線，傾向坡里；②穩(wěn)定的：兩組節(jié)理結(jié)構(gòu)面的投影交點(diǎn)處于邊坡面的同側(cè)，但在開挖面以外，此時(shí)結(jié)構(gòu)面交線較邊坡陡；③較穩(wěn)定的：兩組節(jié)理結(jié)構(gòu)面的投影交點(diǎn)處于天然邊坡面以外，說明交線較邊坡平緩，但在邊坡上無出露點(diǎn)；④不穩(wěn)定的：兩組節(jié)理結(jié)構(gòu)面的投影交點(diǎn)處于開挖邊坡和天然邊坡之間。

4.2 定量評價(jià)

根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查及勘查成果，以及定性分析情況，得出結(jié)論：在天然狀況下，各段邊坡巖質(zhì)段均處于穩(wěn)定狀態(tài)，土質(zhì)邊坡處于基本穩(wěn)定～穩(wěn)定狀態(tài)，為了定量分析上部土質(zhì)坡體及土巖結(jié)合面的穩(wěn)定性，采用下面方法對該土巖復(fù)合邊坡段穩(wěn)定系數(shù)進(jìn)行計(jì)算。

計(jì)算結(jié)果如下：

（1）計(jì)算方法原理

土質(zhì)邊坡穩(wěn)定性計(jì)算采用《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》（GB50330-2013）推薦的簡化Bishop法，土巖結(jié)合面采用平面滑動法，最后根據(jù)不同情況下選用下列各式求算穩(wěn)定性安全系數(shù)Fs。

a.土質(zhì)邊坡計(jì)算公式如下：

式中：K—穩(wěn)定安全系數(shù)；

在對企業(yè)管理人才進(jìn)行培養(yǎng)過程中，實(shí)施培養(yǎng)工作的人員其自身的管理水平是非常重要的影響因素，但因?yàn)槲覈匾暪芾砣瞬排囵B(yǎng)的時(shí)間比較短，所以，落實(shí)人才培養(yǎng)工作的人員其自身的專業(yè)化水平有限。且此培養(yǎng)工作的開展缺乏傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)的支持，這樣就導(dǎo)致了工作人員需要在培養(yǎng)人才過程中自己不斷地摸索，人才培養(yǎng)難度較大。

b—單個(gè)土條的寬度（m）；

W—條塊重力（kN），浸潤線以上取重度，以下取飽和重度；

θ—條塊的重力線與通過此條塊底面中點(diǎn)半徑之間的夾角（°）；

C、φ—土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)。

穩(wěn)定安全系數(shù)K通過逐步逼近的方法求解。

b.平面滑動面穩(wěn)定性系數(shù)計(jì)算

式中：Ks —穩(wěn)定性系數(shù)；

c— 結(jié)構(gòu)面的粘聚力（kPa）；

φ—結(jié)構(gòu)面的內(nèi)摩擦角（°）；

li—第i計(jì)算條塊滑動面長度（m）；

表1 邊坡穩(wěn)定性計(jì)算土體參數(shù)建議表

表2 結(jié)構(gòu)面抗剪強(qiáng)度指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)值建議值

表3 邊坡土質(zhì)坡段穩(wěn)定性計(jì)算成果表

A—結(jié)構(gòu)面的面積（m2）；

V—巖體的體積（m3）;

θ—結(jié)構(gòu)面的傾角（°）。

（2）巖土指標(biāo)選用按不利組合進(jìn)行考慮，含水量、孔隙比、壓縮系數(shù)等選用大值，抗剪強(qiáng)度、壓縮模量等選用小值。 巖土抗剪強(qiáng)度參數(shù)的準(zhǔn)確取值直接影響邊坡穩(wěn)定計(jì)算與分析的可靠性。本報(bào)告以室內(nèi)土工試驗(yàn)成果為依據(jù)，根據(jù)邊坡坡型建立合理的模型進(jìn)行試算，通過對坡體所處地層取原樣做抗剪強(qiáng)度試驗(yàn)，獲得土的天然抗剪強(qiáng)度和飽和抗剪強(qiáng)度；再結(jié)合邊坡的穩(wěn)定狀態(tài)進(jìn)行強(qiáng)度參數(shù)試算分析，同時(shí)參考其它相似邊坡的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)綜合確定計(jì)算參數(shù)，計(jì)算取值如表1、表2。

（4）計(jì)算結(jié)果。計(jì)算采用理正巖土軟件6.0中的理正邊坡穩(wěn)定分析軟件（邊坡穩(wěn)定性分析模塊），指定圓弧形滑面和土巖結(jié)合面計(jì)算安全系數(shù)，規(guī)范選定通用方法，對邊坡進(jìn)行天然工況下及地震工況下的穩(wěn)定性計(jì)算。據(jù)前述計(jì)算方法及參數(shù)對各段邊坡土質(zhì)坡段的穩(wěn)定性進(jìn)行計(jì)算，并結(jié)合定性分析情況得出最不利的結(jié)果如表3所示。

根據(jù)以上分析評價(jià)，勘查區(qū)1和2兩個(gè)剖面滿足各種工況條件下的邊坡穩(wěn)定性要求，但在長期暴露風(fēng)化及降雨條件下坡體穩(wěn)定性會降低，另外坡體主要為巖質(zhì)邊坡，節(jié)理裂隙發(fā)育，存在落石可能，坡面穩(wěn)定性差。

勘查區(qū)3剖面在施加附加荷載后，天然工況及地震工況均處于基本穩(wěn)定狀態(tài)，但如遇暴雨或后期人類活動加?。ㄟM(jìn)一步開挖基坑，對坡體土擾動），坡體穩(wěn)定性會降低可能處于欠穩(wěn)定～不穩(wěn)定狀態(tài)，不滿足穩(wěn)定性要求。

勘查區(qū)4剖面在施加附加荷載后，天然工況處于欠穩(wěn)定狀態(tài)，地震工況處于不穩(wěn)定狀態(tài)，需要支護(hù)處理。

5 邊坡穩(wěn)定性的綜合評價(jià)

通過工程地質(zhì)調(diào)繪和勘探工作，結(jié)合穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果，可以得出：在天然條件下，勘查區(qū)邊坡1和2剖面均處于穩(wěn)定狀態(tài)，不會出現(xiàn)整體滑動，因臨空風(fēng)化剝蝕影響，不排除發(fā)生局部巖塊崩塌現(xiàn)象，勘查區(qū)邊坡坡率較小，降雨沖刷形成的迎水面積較大，容易使邊坡的強(qiáng)風(fēng)化巖體遭受雨水的侵蝕或沖蝕，所以首要的工程措施就是設(shè)置完善的防排水設(shè)施和強(qiáng)坡面防護(hù)，這對邊坡穩(wěn)定非常重要。

在施加附加荷載條件下，勘查區(qū)邊坡3和4剖面均不滿足穩(wěn)定性要求，需要進(jìn)行支護(hù)處理。

6 邊坡防護(hù)及治理方案建議

根據(jù)本次邊坡工程地質(zhì)勘查結(jié)果，綜合考慮邊坡變形現(xiàn)狀、場地利用現(xiàn)狀及邊坡潛在威脅對象等，建議清除邊坡陡坎頂部的粉土后，在場地邊坡坡腳設(shè)置衡重式擋土墻，增加邊坡的抗滑力，提升邊坡的安全系數(shù)。坡面采用漿砌片石骨架或水泥混凝土骨架植草護(hù)坡。

做好截排水工作，防止雨水或生活用水流入坡體內(nèi)，在擋土墻內(nèi)設(shè)置泄水孔，坡頂、平臺內(nèi)側(cè)設(shè)置截、排水溝，以攔截順坡而下的地表水，防止對邊坡坡腳的沖刷。排水溝可采用M7.5水泥砂漿漿砌MU30片石加固，M10水泥砂漿勾縫，并在邊溝、滲溝及截水溝底部鋪設(shè)防滲土工布。由于坡底面局部為土層，擋土墻基礎(chǔ)作用在不同地基上，建議基礎(chǔ)在土巖分界處采用沉降縫分開，防止擋土墻因不均勻沉降而開裂。

監(jiān)測措施：在邊坡后緣坡頂及場地兩側(cè)穩(wěn)定區(qū)域設(shè)置地面位移監(jiān)測基準(zhǔn)點(diǎn)，坡體上沿邊坡傾向設(shè)置地面位移監(jiān)測點(diǎn)，觀測周期為10天，施工期間監(jiān)測時(shí)間為6個(gè)月，施工效果監(jiān)測時(shí)間為一年，雨后或地表變形加劇時(shí)加密觀測次數(shù)。