貴州茅臺某邊坡穩(wěn)定性分析與治理措施探討

王朝剛 （貴州省建筑設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司，貴州 貴陽 550081）

隨著社會(huì)和國家對工程建設(shè)規(guī)模力度的不斷增大，尤其是我國西南地區(qū)，地形崎嶇，在對巖土工程進(jìn)行施工的過程中，會(huì)出現(xiàn)局部地區(qū)的高填深挖問題，從而導(dǎo)致巖土工程出現(xiàn)高邊坡，如果無法實(shí)施有效的處理，將會(huì)導(dǎo)致邊坡存在較多的安全隱患（蔣朝興和許萬忠，2020）。

貴州茅臺“十三五”中華片區(qū)技改工程及其配套設(shè)施項(xiàng)目場地處于赤水河右岸斜坡地帶，高差較大，平整場地和修建道路必然出現(xiàn)大量的挖、填方邊坡，導(dǎo)致外界環(huán)境的改變，打破邊坡原有的平衡狀態(tài)或使邊坡巖土體的抗剪強(qiáng)度大大降低，從而可能由于人工邊坡失穩(wěn)出現(xiàn)滑坡等次生地質(zhì)災(zāi)害。因此，對邊坡的穩(wěn)定性分析進(jìn)行分析研究，提前對邊坡采取合理的支護(hù)加固等治理措施，消除邊坡安全隱患，對該項(xiàng)目工程建設(shè)尤為重要。本文通過對貴州茅臺“十三五”中華片區(qū)技改工程及其配套設(shè)施項(xiàng)目場地的一處邊坡進(jìn)行穩(wěn)定性分析，提出以垂直支擋結(jié)構(gòu)為主，如抗滑樁、擋墻等治理措施，對同類邊坡工程的穩(wěn)定性分析和治理有一定的借鑒意義。

1 地質(zhì)環(huán)境條件

1.1 地形地貌

根據(jù)區(qū)域地貌特征，貴州茅臺“十三五”中華片區(qū)技改工程及其配套設(shè)施項(xiàng)目場地位于赤水河右岸河谷斜坡地段，地形總趨勢由南東向北西傾斜，地形起伏大，局部為陡坎，地形高差約65m，坡度20°～30°，在擬建場區(qū)部分地段基巖出露，需經(jīng)臺階整平處理后，才能進(jìn)行建設(shè)。

1.2 氣象與水文地質(zhì)條件

1.2.1 氣象條件

茅臺鎮(zhèn)處于云貴高原地區(qū)，四季分明，屬典型的中亞熱帶氣候。年平均氣溫15.6℃，極端最高37.4℃，極端最低-5.5℃。年平均降水量1034.7mm，主要集中6～8月，年平均降雨日數(shù)（降水量≥0.1mm）約180d，暴雨日（日降水量≥50.0mm）約3d。

1.2.2 區(qū)域水文地質(zhì)

貴州茅臺“十三五”中華片區(qū)技改工程及其配套設(shè)施項(xiàng)目場地地形呈階梯狀展布，距赤水河約330m，場區(qū)高于赤水河河面約120m～160m，赤水河為該地區(qū)地下水排泄基準(zhǔn)面。鉆孔深度內(nèi)未檢測到地下水穩(wěn)定水位，判定地下水埋藏較深，場區(qū)為地下水補(bǔ)給和徑流區(qū)，屬于干燥場地。

場地表層為少量回填土及黃、淺黃色的強(qiáng)風(fēng)化砂巖，其結(jié)構(gòu)較松散，透水性好，大氣降水后，部分沿地表呈地表徑流直接流進(jìn)赤水河，部分通過下滲進(jìn)入強(qiáng)風(fēng)化層形成上層滯水，由于場區(qū)南側(cè)的赤水河為本區(qū)排泄基準(zhǔn)面，下滲到強(qiáng)風(fēng)化層中的部分水又沿著顆粒之間的間隙下滲到下部基巖中，最終通過基巖層面及節(jié)理裂隙匯聚成地下徑流向赤水河下滲，故賦存于強(qiáng)風(fēng)化層中的水量小。

總體而言，該場地水文地質(zhì)表現(xiàn)為地表水和少量上層滯水，水量受季節(jié)性影響較大，分布不均勻，上層滯水的來源主要為大氣降水，通過填土及強(qiáng)風(fēng)化層，巖石層面，節(jié)理裂隙下滲補(bǔ)給，最終下滲進(jìn)入赤水河。

1.3 地層巖性

據(jù)現(xiàn)場詳勘及鉆孔揭露，場地內(nèi)自上而下分布的地層有素填土、中侏羅統(tǒng)上砂溪廟組（J2s）砂巖，詳述如下：

雜色素填土主要由黏土及細(xì)小碎砂巖塊組成，組成不均，結(jié)構(gòu)松散，厚度0～9.0m。出露基巖主要為中侏羅統(tǒng)上砂溪廟組(J2s)黃、淺黃色薄層-中厚層狀砂巖，巖層產(chǎn)狀為333°∠31°，單斜產(chǎn)出。根據(jù)巖石的完整程度和風(fēng)化程度，可分為強(qiáng)風(fēng)化砂巖和中風(fēng)化砂巖兩層。強(qiáng)風(fēng)化砂巖巖質(zhì)極軟，主要由長石、鈣泥質(zhì)膠結(jié)組成，主要呈粉砂狀，少量碎塊狀，中-粗粒結(jié)構(gòu)，巖體基本質(zhì)量等級為Ⅴ級。中風(fēng)化砂巖巖質(zhì)軟，主要由長石、鈣泥質(zhì)膠結(jié)組成，主要呈碎塊狀、短柱狀，少量柱狀，中-粗粒結(jié)構(gòu)，巖體基本質(zhì)量等級為Ⅳ級。

1.4 區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造

本文研究場區(qū)在地質(zhì)構(gòu)造上處于茅臺向斜的南東翼地帶，巖層呈單斜緩傾產(chǎn)出，地形坡向與巖層傾向基本一致，為一順向斜坡。由于受地質(zhì)構(gòu)造應(yīng)力等因素的影響，次生構(gòu)造如節(jié)理、褶皺等較發(fā)育，場區(qū)主要發(fā)育有260°∠86°、145°∠80°兩組節(jié)理，每1～2 組平均間距＞1.0m，巖層的節(jié)理面常見鐵質(zhì)浸染或泥質(zhì)膠結(jié)，場區(qū)未發(fā)現(xiàn)區(qū)域性斷裂構(gòu)造。

1.5 場地類別及地震效應(yīng)

本文研究場地內(nèi)上覆土層為中軟可塑黏土，平均厚度在3.0m～50.0m，剪切波速范圍為250m/s＜Vs≤500m/s，根據(jù)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50011-2010）2016版的有關(guān)規(guī)定，貴州茅臺“十三五”中華片區(qū)技改工程及其配套設(shè)施項(xiàng)目場地類別為Ⅱ類，場地為抗震一般地段，場地地震基本烈度為6°，抗震設(shè)計(jì)分組為第一組，設(shè)計(jì)基本加速度值為0.05g，設(shè)計(jì)特征周期0.35s。

1.6 邊坡工程地質(zhì)特性

場地?zé)o特殊性巖土，不良地質(zhì)現(xiàn)象主要為挖方順層巖質(zhì)邊坡對場地穩(wěn)定性的影響。場地施工后將形成兩個(gè)不同高度的順層挖方巖質(zhì)邊坡，由于砂巖巖體層面為軟弱結(jié)構(gòu)面，有黃色泥膜，結(jié)合很差，邊坡易沿巖體層面順層滑動(dòng)。其中20～23 號酒庫與北西側(cè)廠區(qū)道路之間巖質(zhì)邊坡高6.0m～10.0m，長310.0m；28～32 號酒庫與北西側(cè)廠區(qū)道路之間巖質(zhì)邊坡高8.0m～11.0m，長340.0m。邊坡工程安全等級均為二級，需進(jìn)行邊坡分級支護(hù)后，場地可以進(jìn)行一般建筑。

2 邊坡穩(wěn)定性分析

2.1 場地穩(wěn)定性

擬建場地及附近無全新世以來的活動(dòng)斷裂，場地及周邊無影響建筑物安全的滑坡、崩塌、泥石流、地下采空區(qū)等不良地質(zhì)現(xiàn)象存在，場地內(nèi)無地質(zhì)應(yīng)力作用，節(jié)理裂隙較發(fā)育、地層巖性變化及中風(fēng)化基巖面起伏對場地基巖完整性有一定影響。

但場地位于斜坡地帶，目前自然斜坡處于穩(wěn)定狀態(tài)，但高差較大，平場過后形成臺階，存在順層滑坡的風(fēng)險(xiǎn)。

2.2 巖土參數(shù)

邊坡穩(wěn)定性分析時(shí)，巖土體強(qiáng)度參數(shù)的正確選擇對于合理評價(jià)邊坡穩(wěn)定性具有十分重要的意義。本次引用相同場地的《貴州茅臺酒股份有限公司“十二五”擴(kuò)建工程建設(shè)區(qū)現(xiàn)場直剪試驗(yàn)報(bào)告》的試驗(yàn)資料，并根據(jù)現(xiàn)場取樣進(jìn)行室內(nèi)試驗(yàn)、反算，采用工程地質(zhì)類比法等綜合確定場地巖土指標(biāo)，詳見表1。

表1 邊坡巖土物理力學(xué)計(jì)算參數(shù)

2.3 穩(wěn)定性分析與評價(jià)

2.3.1 自然斜坡整體穩(wěn)定性分析與評價(jià)

根據(jù)地表地質(zhì)調(diào)查和勘探查證，場地原始地形坡度20°～30°，局部為陡坎，巖層產(chǎn)狀傾向坡面，屬于順向巖層單斜坡，場區(qū)巖體主要為砂巖偶夾泥巖透鏡體，巖體呈中至厚層狀，巖體層面明顯，含黃色泥膜。但場區(qū)地形坡度約小于巖層傾角，場區(qū)現(xiàn)狀無滑移面剪出口，自然狀態(tài)下斜坡是處于穩(wěn)定的。

2.3.2 人工邊坡穩(wěn)定性分析與評價(jià)

按照《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》（GB50330-2013）要求，根據(jù)場地工程地質(zhì)條件，按巖土及載荷組合最不利原則考慮，選邊坡的典型地質(zhì)剖面利用極限平衡法進(jìn)行穩(wěn)定性計(jì)算，詳情如下。

20～23 號酒庫與北西側(cè)廠區(qū)道路邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)為0.844，屬于不穩(wěn)定狀態(tài)。28～32號酒庫與北西側(cè)廠區(qū)道路邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)0.819，屬于不穩(wěn)定狀態(tài)，詳見表2。

表2 邊坡可能破壞模式及建議支護(hù)形式表

3 邊坡治理

目前邊坡工程中的加固措施主要包括：擋土墻、抗滑樁、錨桿（索）、噴射混凝土和各類防護(hù)網(wǎng)等（蔣朝興和許萬忠，2020）?！笆濉敝腥A片區(qū)茅臺酒技改工程及其配套設(shè)施項(xiàng)目場地平場后將形成多個(gè)平臺，各級平臺需設(shè)置支擋，支擋設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)各級和各段的邊坡類型及下滑力設(shè)置不同結(jié)構(gòu)的支擋體系，由于場地沒有放坡空間，建議以垂直支擋結(jié)構(gòu)為主，如抗滑樁、抗滑擋墻等。其中20～23 號酒庫與北西側(cè)廠區(qū)道路邊坡建議采取抗滑樁或擋土墻方式進(jìn)行支護(hù)，28～32 號酒庫與北西側(cè)廠區(qū)道路邊坡建議采取抗滑樁進(jìn)行支護(hù)（表2）。

4 結(jié)語

場地地震基本烈度為6°，設(shè)計(jì)基本地震加速度為0.05g，設(shè)計(jì)特征周期0.35s，屬抗震一般地段，場地類別為Ⅱ類。

20～23 號酒庫與北西側(cè)廠區(qū)道路邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)為0.844，屬于不穩(wěn)定狀態(tài)。28～32號酒庫與北西側(cè)廠區(qū)道路邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)0.819，屬于不穩(wěn)定狀態(tài)。

由于場地沒有放坡空間，建議以垂直支擋結(jié)構(gòu)為主，如抗滑樁、抗滑擋墻等。其中20～23號酒庫與北西側(cè)廠區(qū)道路邊坡建議采取抗滑樁或當(dāng)土墻方式進(jìn)行支護(hù)，28～32 號酒庫與北西側(cè)廠區(qū)道路邊坡建議采取抗滑樁進(jìn)行支護(hù)。