西南地區(qū)某邊坡工程穩(wěn)定性分析與評(píng)價(jià)

雷 松 王燕強(qiáng) 彭 肖

核工業(yè)西南勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司 四川 成都 610000

1 概述

該邊坡治理項(xiàng)目位于南充市嘉陵區(qū)文峰大道旁，該場(chǎng)地場(chǎng)平后將在場(chǎng)地東北側(cè)形成人工開(kāi)挖邊坡，開(kāi)挖邊坡以巖質(zhì)邊坡為主。將擬開(kāi)挖邊坡各區(qū)段特征列于下表。

表1 場(chǎng)地?cái)M開(kāi)挖邊坡各區(qū)特征參數(shù)表

2 工程地質(zhì)條件

2.1 地形地貌

建筑紅線內(nèi)場(chǎng)地地形地貌以人工填土斜坡為主；南側(cè)、東側(cè)部分為原始斜坡地貌，表層植被較發(fā)育；北側(cè)收臨近建設(shè)工程活動(dòng)影響，局部形成人工開(kāi)挖基巖邊坡，邊坡高度一般8～30m，坡度一般53°，局部近直立。

2.2 地質(zhì)條件

2.3 水文地質(zhì)條件

場(chǎng)地內(nèi)無(wú)地表徑流通過(guò)。場(chǎng)地地下水主要考慮基巖裂隙水，由于場(chǎng)地地形起伏較大，周邊工程建設(shè)活動(dòng)開(kāi)挖、回填等工程活動(dòng)，均影響基巖裂隙水的排泄活動(dòng)，基巖裂隙水埋深、分布受裂隙發(fā)育、地形起伏影響很大。地下水位埋深約2.5～32.3m，分布高程約275.35～324.78m。

3 邊坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

3.1 邊坡等級(jí)

根據(jù)邊坡的形態(tài)特征、變形失穩(wěn)破壞模式等因素，Ⅰ區(qū)、Ⅱ區(qū)、Ⅲ區(qū)、Ⅳ區(qū)邊坡主要為巖質(zhì)挖方邊坡，局部挖方高度達(dá)44.1m，邊坡破壞后果很嚴(yán)重，邊坡工程安全等級(jí)為一級(jí)。

3.2 邊坡特征

Ⅰ區(qū)邊坡：邊坡開(kāi)挖成型后長(zhǎng)度約85m。斜坡地貌，坡腳高程約281～290m；坡頂高程約313～316m；斜坡中部可見(jiàn)基巖出露；斜坡坡向約15°，坡高16～26m，坡面呈“下陡上緩”型，原始斜坡平均坡度約33～37°，坡體植被較發(fā)育。層產(chǎn)狀約150～170°∠1～2°，巖層傾向與開(kāi)挖邊坡坡向相反，坡體結(jié)構(gòu)類型為反傾層狀坡體結(jié)構(gòu)。Ⅰ區(qū)開(kāi)挖邊坡主要發(fā)育有4組裂隙：LX1：產(chǎn)狀為265～285°∠77～84°；LX2：產(chǎn)狀為350～360°∠75～80°；LX3：產(chǎn)狀為295～315°∠12～16°；LX4：產(chǎn)狀為290～300°∠20～26°。

Ⅱ區(qū)邊坡：邊坡開(kāi)挖成型后長(zhǎng)度約110m?，F(xiàn)狀地貌西側(cè)整體較平緩，高程一般305～317m，坡度一般小于10°；東側(cè)為緩斜坡地貌，坡頂高程約318～329m，坡腳為原始地貌，坡腳高程約316～322m；斜坡坡向約200°，坡高6～12m，斜坡平均坡度約15～25°。巖層產(chǎn)狀約150～170°∠1～2°，巖層傾向與開(kāi)挖邊坡坡向相反，坡體結(jié)構(gòu)類型為反傾層狀坡體結(jié)構(gòu)。Ⅱ區(qū)開(kāi)挖邊坡坡體中等風(fēng)化泥巖主要發(fā)育有5組裂隙：LX1：產(chǎn)狀為180～200°∠78～84°；LX2：產(chǎn)狀為275～303°∠75～85°；LX3：產(chǎn)狀為322～340°∠65～80°；LX4：產(chǎn)狀為278～290°∠20～26°；LX5：產(chǎn)狀為270～300°∠12～16°。

Ⅲ區(qū)邊坡：邊坡開(kāi)挖成型后長(zhǎng)度約115m?，F(xiàn)狀地貌為斜坡地貌，坡頂高程約320～340m，坡腳高程約325m，坡向約270°，坡面呈“下陡上緩”型，下部緊鄰坡腳為天然基巖陡砍，陡坎高約10～12m，坡度近直立，上部連斜坡坡頂整體度坡度約20°，微地貌為較緩平臺(tái)和基巖陡坎組成，基巖陡坎一般高1～1.5m。斜坡中上部植被較發(fā)育。巖層產(chǎn)狀約150～170°∠1～2°，巖層傾向與開(kāi)挖邊坡坡向相反，坡體結(jié)構(gòu)類型為反傾層狀坡體結(jié)構(gòu)。Ⅲ區(qū)開(kāi)挖邊坡坡體中等風(fēng)化泥巖主要發(fā)育有5組裂隙：LX1：245～255°∠76～85°；LX2：產(chǎn)狀為280～318°∠76～86°；LX3：產(chǎn)狀為330～350°∠82～85°；LX4：產(chǎn)狀為286～303°∠12～16°；LX5：產(chǎn)狀為288～317°∠20～26°。

Ⅳ區(qū)邊坡：邊坡開(kāi)挖成型后長(zhǎng)度約132m?，F(xiàn)狀地貌為斜坡地貌，高程一般288～317m，東南部現(xiàn)狀位于原始斜坡坡腳，高程一般322m～329m，坡腳地形較為平緩，局部可見(jiàn)約1～1.5m基巖陡砍，斜坡坡頂高程一般338～345m，坡向約250°，坡高8～15m，原始斜坡植被較發(fā)育。巖層產(chǎn)狀約150～170°∠1～2°，巖層傾向與開(kāi)挖邊坡坡向大角度相交，坡體結(jié)構(gòu)類型為層狀坡體結(jié)構(gòu)。Ⅳ區(qū)開(kāi)挖邊坡坡體中等風(fēng)化泥巖主要發(fā)育有4組裂隙：LX1：產(chǎn)狀為320～340°∠70～80°；LX2：產(chǎn)狀為15～20°∠75～78°；LX3：產(chǎn)狀為290～315°∠20～25°；LX4：產(chǎn)狀為285～309°∠12～16°。

3.3 邊坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

3.3.1 邊坡穩(wěn)定性定性評(píng)價(jià)

對(duì)開(kāi)挖邊坡穩(wěn)定起控制作用的因素是巖體結(jié)構(gòu)面，場(chǎng)地內(nèi)巖體結(jié)構(gòu)面主要為層面和節(jié)理裂隙，層間結(jié)合緊密且傾角近水平，無(wú)泥化夾層，對(duì)陡直邊坡的穩(wěn)定不起控制作用，而節(jié)理裂隙較發(fā)育，對(duì)邊坡的穩(wěn)定起控制作用。

利用赤平極射投影圖，對(duì)各區(qū)巖質(zhì)邊坡的穩(wěn)定進(jìn)行定性分析如下：

Ⅰ區(qū)邊坡：根據(jù)圖1可知，邊坡巖層近水平，傾向與坡向大角度相交，屬于基本穩(wěn)定結(jié)構(gòu)；節(jié)理裂隙除LX2與坡向大角度相交外，其余都與坡向相反，均屬于基本穩(wěn)定結(jié)構(gòu)；其中LX1與LX3、LX1與LX4、LX3與LX4形成的楔形體的組合線傾角均比坡角緩，與邊坡坡向小角度相交形成外傾結(jié)構(gòu)面，但楔形體的組合線傾角較為平緩，均小于10°，屬于基本穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。但是由于泥巖具有遇水易軟化、易風(fēng)化的特征，邊坡開(kāi)挖后坡體結(jié)構(gòu)在風(fēng)化作用和結(jié)構(gòu)面及結(jié)構(gòu)面組合切割下，坡面易發(fā)生掉塊或小型崩塌，綜合評(píng)價(jià)其破壞模式為崩塌型。

Ⅱ區(qū)邊坡：根據(jù)圖2可知，除結(jié)構(gòu)面LX3傾向與坡向小角度相交形成外傾結(jié)構(gòu)面外，巖層和其余結(jié)構(gòu)面傾向均與坡向大角度相交或相反，但由于結(jié)構(gòu)面LX3傾角大于坡角，屬于較穩(wěn)定結(jié)構(gòu)面組合；除結(jié)構(gòu)面LX2與LX3組合切割形成楔形體的組合線傾向與坡向小角度相交外，不存在其它不穩(wěn)定組合結(jié)構(gòu)體，但結(jié)構(gòu)面LX2與LX3組合切割形成楔形體的組合線傾角大于坡角，為較穩(wěn)定結(jié)構(gòu)面組合。但是由于泥巖具有遇水易軟化、易風(fēng)化的特征，邊坡開(kāi)挖后坡體結(jié)構(gòu)在風(fēng)化作用和結(jié)構(gòu)面及結(jié)構(gòu)面組合切割下，坡面易發(fā)生掉塊或小型崩塌，綜合評(píng)價(jià)其破壞模式為崩塌型。

Ⅲ區(qū)邊坡：根據(jù)圖3可知，除巖層層面、結(jié)構(gòu)面LX3傾向與坡向大角度相交外，其余結(jié)構(gòu)面傾向均與坡向小角度相交或與坡向相同形成外傾結(jié)構(gòu)面，但結(jié)構(gòu)面LX1、LX2傾角大于坡角，屬于較穩(wěn)定結(jié)構(gòu)面組合；結(jié)構(gòu)面LX4、LX5傾角小于邊坡坡角，對(duì)邊坡穩(wěn)定性不利，易形成平面滑動(dòng)；同時(shí)結(jié)構(gòu)面LX3與LX4、LX3與LX5組合切割形成的楔形體組合線傾向于坡向小角度相交，且傾角小于坡角，形成且穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，對(duì)邊坡穩(wěn)定性不利，易形成平面滑動(dòng)。同時(shí)由于泥巖具有遇水易軟化、易風(fēng)化的特征，邊坡開(kāi)挖后坡體結(jié)構(gòu)在風(fēng)化作用和結(jié)構(gòu)面及結(jié)構(gòu)面組合切割下，坡面易發(fā)生掉塊或小型崩塌，綜合評(píng)價(jià)其破壞模式為崩塌型、滑移型。

Ⅳ區(qū)邊坡：根據(jù)圖4可知，巖層層面、各結(jié)構(gòu)面傾向與坡向均大角度相交或相反，屬于穩(wěn)定結(jié)構(gòu)面組合。其中結(jié)構(gòu)面LX1與LX3、LX1與LX4組合切割形成的楔形體組合線傾向與坡向小角度相交，傾角小于坡腳，且傾角較平緩，屬于基本穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，其余結(jié)構(gòu)面組合切割形成的楔形體組合線傾向與坡向小角度相交，但坡角一邊小于3°，近平緩，屬于穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。同時(shí)由于泥巖具有遇水易軟化、易風(fēng)化的特征，邊坡開(kāi)挖后坡體結(jié)構(gòu)在風(fēng)化作用和結(jié)構(gòu)面及結(jié)構(gòu)面組合切割下，坡面易發(fā)生掉塊或小型崩塌，綜合評(píng)價(jià)其破壞模式為崩塌型。

圖1 Ⅰ區(qū)邊坡極射赤平投影圖

圖2 Ⅱ區(qū)邊坡極射赤平投影圖

圖3 Ⅲ區(qū)邊坡極射赤平投影圖

圖4 Ⅳ區(qū)邊坡極射赤平投影圖

3.3.2 邊坡穩(wěn)定性計(jì)算

針對(duì)Ⅰ區(qū)邊坡部分段為土質(zhì)邊坡，按照 GB 50330-2013《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》附錄A.0.1，圓弧滑動(dòng)穩(wěn)定性計(jì)算均按簡(jiǎn)化畢肖普法進(jìn)行穩(wěn)定性計(jì)算。除Ⅲ區(qū)邊坡存在有傾角小于坡角的外傾結(jié)構(gòu)面外，其余邊坡均無(wú)傾角小于坡角的外傾結(jié)構(gòu)面, 按照 GB 50330-2013《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》附錄A.0.2,采用平面滑動(dòng)法，以外傾結(jié)構(gòu)面及潛在破裂面作為滑面對(duì)巖質(zhì)邊坡進(jìn)行穩(wěn)定性計(jì)算[1]、[5]、[6]、[7]。

（1）計(jì)算工況及荷載組合

場(chǎng)地內(nèi)地下水位埋深較大，地下水對(duì)邊坡影響較小，主要降雨對(duì)地層穩(wěn)定性有較大影響，因此本次勘察穩(wěn)定性計(jì)算選用工況Ⅰ天然狀態(tài)：坡體自重+地表荷載，穩(wěn)定性安全系數(shù)Fst=1.35；工況Ⅱ暴雨作用：坡體自重+地表荷載+暴雨作為穩(wěn)定性計(jì)算工況，穩(wěn)定性安全系數(shù)Fst=1.15[2]、[3]、[4]。

（2）計(jì)算參數(shù)

根據(jù)工程地質(zhì)調(diào)查和測(cè)繪、現(xiàn)場(chǎng)及室內(nèi)試驗(yàn)，結(jié)合地區(qū)經(jīng)驗(yàn)綜合確定計(jì)算參數(shù)，詳見(jiàn)表2。

表2 邊坡穩(wěn)定性計(jì)算參數(shù)

（3）計(jì)算結(jié)果

表3 土質(zhì)邊坡穩(wěn)定性定量計(jì)算結(jié)果表

3.3.3 邊坡穩(wěn)定性綜合評(píng)價(jià)

綜合宏觀定性分析、極射赤平投影法和定量計(jì)算等多種方法對(duì)擬開(kāi)挖邊坡穩(wěn)定性進(jìn)行的分析評(píng)價(jià)，Ⅰ區(qū)土質(zhì)邊坡在暴雨工況下不穩(wěn)定，易沿填土內(nèi)部發(fā)展整體或局部的滑動(dòng)破壞，影響坡體下擬建構(gòu)建物；Ⅱ區(qū)、Ⅲ區(qū)、Ⅳ區(qū)在無(wú)放坡空間或放坡空間有限的條件下，放坡高度過(guò)大或者直接放坡坡率大于規(guī)范建議值，其長(zhǎng)期穩(wěn)定性較差。

4 防治措施

表4 邊坡支護(hù)方案一覽表

5 總結(jié)

（1）邊坡所在區(qū)域地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造簡(jiǎn)單，為單斜構(gòu)造，節(jié)理裂隙較發(fā)育，對(duì)邊坡的穩(wěn)定起控制作用，在暴雨及連續(xù)降水不利的情況下影響邊坡長(zhǎng)期穩(wěn)定性。

（2）土質(zhì)邊坡按圓弧滑動(dòng)法計(jì)算、巖質(zhì)邊坡按平面滑動(dòng)法計(jì)算，邊坡在無(wú)放坡空間或放坡空間有限的條件下，放坡高度過(guò)大或者直接放坡坡率大于規(guī)范建議值，邊坡處于不穩(wěn)定，需要治理。

（3）采用放坡+格構(gòu)錨桿，再結(jié)合植草，同時(shí)注意設(shè)置排水系統(tǒng)綜合防護(hù)對(duì)該邊坡進(jìn)行治理。實(shí)踐證明，該治理措施效果良好。