雷 松 王燕強 彭 肖
核工業(yè)西南勘察設計研究院有限公司 四川 成都 610000
該邊坡治理項目位于南充市嘉陵區(qū)文峰大道旁,該場地場平后將在場地東北側形成人工開挖邊坡,開挖邊坡以巖質邊坡為主。將擬開挖邊坡各區(qū)段特征列于下表。
表1 場地擬開挖邊坡各區(qū)特征參數(shù)表
建筑紅線內(nèi)場地地形地貌以人工填土斜坡為主;南側、東側部分為原始斜坡地貌,表層植被較發(fā)育;北側收臨近建設工程活動影響,局部形成人工開挖基巖邊坡,邊坡高度一般8~30m,坡度一般53°,局部近直立。
場地內(nèi)無地表徑流通過。場地地下水主要考慮基巖裂隙水,由于場地地形起伏較大,周邊工程建設活動開挖、回填等工程活動,均影響基巖裂隙水的排泄活動,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。
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)邊坡主要為巖質挖方邊坡,局部挖方高度達44.1m,邊坡破壞后果很嚴重,邊坡工程安全等級為一級。
Ⅰ區(qū)邊坡:邊坡開挖成型后長度約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°,巖層傾向與開挖邊坡坡向相反,坡體結構類型為反傾層狀坡體結構。Ⅰ區(qū)開挖邊坡主要發(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:邊坡開挖成型后長度約110m。現(xiàn)狀地貌西側整體較平緩,高程一般305~317m,坡度一般小于10°;東側為緩斜坡地貌,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°,巖層傾向與開挖邊坡坡向相反,坡體結構類型為反傾層狀坡體結構。Ⅱ區(qū)開挖邊坡坡體中等風化泥巖主要發(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:邊坡開挖成型后長度約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°,巖層傾向與開挖邊坡坡向相反,坡體結構類型為反傾層狀坡體結構。Ⅲ區(qū)開挖邊坡坡體中等風化泥巖主要發(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:邊坡開挖成型后長度約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°,巖層傾向與開挖邊坡坡向大角度相交,坡體結構類型為層狀坡體結構。Ⅳ區(qū)開挖邊坡坡體中等風化泥巖主要發(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°。
3.3.1 邊坡穩(wěn)定性定性評價
對開挖邊坡穩(wěn)定起控制作用的因素是巖體結構面,場地內(nèi)巖體結構面主要為層面和節(jié)理裂隙,層間結合緊密且傾角近水平,無泥化夾層,對陡直邊坡的穩(wěn)定不起控制作用,而節(jié)理裂隙較發(fā)育,對邊坡的穩(wěn)定起控制作用。
利用赤平極射投影圖,對各區(qū)巖質邊坡的穩(wěn)定進行定性分析如下:
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)定結構;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)定結構;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構面,但楔形體的組合線傾角較為平緩,均小于10°,屬于基本穩(wěn)定結構。但是由于泥巖具有遇水易軟化、易風化的特征,邊坡開挖后坡體結構在風化作用和結構面及結構面組合切割下,坡面易發(fā)生掉塊或小型崩塌,綜合評價其破壞模式為崩塌型。
Ⅱ區(qū)邊坡:根據(jù)圖2可知,除結構面LX3傾向與坡向小角度相交形成外傾結構面外,巖層和其余結構面傾向均與坡向大角度相交或相反,但由于結構面LX3傾角大于坡角,屬于較穩(wěn)定結構面組合;除結構面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)定組合結構體,但結構面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)定結構面組合。但是由于泥巖具有遇水易軟化、易風化的特征,邊坡開挖后坡體結構在風化作用和結構面及結構面組合切割下,坡面易發(fā)生掉塊或小型崩塌,綜合評價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、結構面LX3傾向與坡向大角度相交外,其余結構面傾向均與坡向小角度相交或與坡向相同形成外傾結構面,但結構面LX1、LX2傾角大于坡角,屬于較穩(wěn)定結構面組合;結構面LX4、LX5傾角小于邊坡坡角,對邊坡穩(wěn)定性不利,易形成平面滑動;同時結構面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)定結構,對邊坡穩(wěn)定性不利,易形成平面滑動。同時由于泥巖具有遇水易軟化、易風化的特征,邊坡開挖后坡體結構在風化作用和結構面及結構面組合切割下,坡面易發(fā)生掉塊或小型崩塌,綜合評價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、各結構面傾向與坡向均大角度相交或相反,屬于穩(wěn)定結構面組合。其中結構面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)定結構,其余結構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)定結構。同時由于泥巖具有遇水易軟化、易風化的特征,邊坡開挖后坡體結構在風化作用和結構面及結構面組合切割下,坡面易發(fā)生掉塊或小型崩塌,綜合評價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)定性計算
針對Ⅰ區(qū)邊坡部分段為土質邊坡,按照 GB 50330-2013《建筑邊坡工程技術規(guī)范》附錄A.0.1,圓弧滑動穩(wěn)定性計算均按簡化畢肖普法進行穩(wěn)定性計算。除Ⅲ區(qū)邊坡存在有傾角小于坡角的外傾結構面外,其余邊坡均無傾角小于坡角的外傾結構面, 按照 GB 50330-2013《建筑邊坡工程技術規(guī)范》附錄A.0.2,采用平面滑動法,以外傾結構面及潛在破裂面作為滑面對巖質邊坡進行穩(wěn)定性計算[1]、[5]、[6]、[7]。
(1)計算工況及荷載組合
場地內(nèi)地下水位埋深較大,地下水對邊坡影響較小,主要降雨對地層穩(wěn)定性有較大影響,因此本次勘察穩(wěn)定性計算選用工況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)定性計算工況,穩(wěn)定性安全系數(shù)Fst=1.15[2]、[3]、[4]。
(2)計算參數(shù)
根據(jù)工程地質調(diào)查和測繪、現(xiàn)場及室內(nèi)試驗,結合地區(qū)經(jīng)驗綜合確定計算參數(shù),詳見表2。
表2 邊坡穩(wěn)定性計算參數(shù)
(3)計算結果
表3 土質邊坡穩(wěn)定性定量計算結果表
3.3.3 邊坡穩(wěn)定性綜合評價
綜合宏觀定性分析、極射赤平投影法和定量計算等多種方法對擬開挖邊坡穩(wěn)定性進行的分析評價,Ⅰ區(qū)土質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破壞,影響坡體下擬建構建物;Ⅱ區(qū)、Ⅲ區(qū)、Ⅳ區(qū)在無放坡空間或放坡空間有限的條件下,放坡高度過大或者直接放坡坡率大于規(guī)范建議值,其長期穩(wěn)定性較差。
表4 邊坡支護方案一覽表
(1)邊坡所在區(qū)域地層巖性、地質構造簡單,為單斜構造,節(jié)理裂隙較發(fā)育,對邊坡的穩(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期穩(wěn)定性。
(2)土質邊坡按圓弧滑動法計算、巖質邊坡按平面滑動法計算,邊坡在無放坡空間或放坡空間有限的條件下,放坡高度過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+格構錨桿,再結合植草,同時注意設置排水系統(tǒng)綜合防護對該邊坡進行治理。實踐證明,該治理措施效果良好。