場地存在高陡自然邊坡的巖土工程勘察

李揚清

(貴州省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局114地質(zhì)大隊，貴州 遵義 563000)

0 引 言

青杠坡中學(xué)整體搬遷項目為學(xué)校新建工程。擬建場地南側(cè)存在自然邊坡，該邊坡為自然邊坡，邊坡坡度較陡約67°～84°，高約22.0～50.0 m。由于擬建青杠坡中學(xué)距離該自然邊坡(陡坎)距離較近，最近處約12.0 m左右，加之邊坡坡高、坡陡，該邊坡對擬建思南縣青杠坡中學(xué)建設(shè)中及建成后皆存在較大的安全隱患。

1 地質(zhì)構(gòu)造及地震效應(yīng)評價

勘察區(qū)大地構(gòu)造位置位于塘頭開闊向斜北部翹起端東翼，思南-白馬洞走滑斷束活動帶上，晚近期構(gòu)造活動較頻繁。該場地?zé)o地質(zhì)構(gòu)造通過，巖層呈單斜產(chǎn)出，巖層傾向23°，傾角14°。上覆土層為碎石土，下伏地層為二疊系中統(tǒng)棲霞茅口組(P2q+m)，巖性為深灰色、少量白色灰?guī)r。該區(qū)屬震級較低、震率不頻繁，區(qū)域穩(wěn)定性較好，場地類別為I1類。場地地震動峰值加速度等于0.05 g，地震反應(yīng)譜特征周期為0.35 s。

2 水文地質(zhì)條件

根據(jù)出露的地層巖性及地下水在含水介質(zhì)中的賦存特征，勘察區(qū)地下水類型可分為第四系松散巖類孔隙水、巖溶裂隙水。

松散堆積層孔隙水：分布在松散層體內(nèi)，其含水介質(zhì)由為灰褐色、黃褐色含碎石粉質(zhì)黏土組成，其孔隙連通性較好、滲透性較好，富水性弱，向地勢低洼處自然排泄。

巖溶裂隙水：指賦存于二疊系中統(tǒng)棲霞茅口組(P2q+m)灰?guī)r中裂隙水，因受地形、巖性、構(gòu)造的控制，基巖富水性強。地下水受降水補給，季節(jié)性變化較大。地下水主要接受大氣降水下滲補給，沿巖溶管道、裂隙等向地勢低洼處進行排泄。

3 邊坡周邊環(huán)境及不良地質(zhì)作用

邊坡頂部為山地斜坡，地勢局部為斜坡，局部較平坦，邊坡頂部為擬建思南縣青杠坡中學(xué)校址，擬建思南縣青杠坡中學(xué)與本次勘察自然邊坡水平距離最近處約12.0 m，邊坡底部為304省道及少許居民房屋，目前人類工程活動主要為建筑建設(shè)平場等活動，人類工程活動強烈程度一般。從現(xiàn)場調(diào)查情況來看，自然邊坡坡腳有少量小方量塊石堆積，為邊坡坡面掉塊所致，另據(jù)當?shù)鼐用窠榻B，該自然邊坡未發(fā)生過大規(guī)模崩塌、滑坡現(xiàn)象，偶有少許掉塊現(xiàn)象存在，這也與現(xiàn)場調(diào)查坡腳有少許小方量塊石堆積吻合。

4 邊坡基本特征

勘察區(qū)邊坡分為2段，即(A-B、C-D段)：A-B段邊坡延伸方向60°～100°左右，坡度較陡，68°～74°，邊坡長243.5 m，高25.0～50.0 m，該段邊坡頂部標高700.0～725.0 m，邊坡下部標高675.0 m，C-D段邊坡延伸方向56°～65°左右，坡度較陡，80°～84°，邊坡長295.0 m，高22.0～33.0 m，該段邊坡頂部標高672.0～683.0 m，邊坡下部標高650.0 m，2段邊坡皆為巖質(zhì)永久性邊坡，邊坡巖層產(chǎn)狀23°∠14°，巖體發(fā)育3組節(jié)理，第一組L1：巖層傾向256°，傾角82°，節(jié)理面較光滑平直，無膠結(jié)，線密度每米約1～3條，延伸約0.5～1.0 m左右，為硬性結(jié)構(gòu)面，結(jié)合差；第二組L2：巖層傾向162°，傾角80°，節(jié)理面較光滑平直，無膠結(jié)，線密度約0.2～0.5條/m，延伸約0.5～2.0 m左右，為硬性結(jié)構(gòu)面，結(jié)合差；第三組L3：巖層傾向210°，傾角70°，節(jié)理面較光滑平直，無膠結(jié)，線密度約每米1～2條，延伸約0.1～0.5 m左右，為硬性結(jié)構(gòu)面，結(jié)合差。根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查結(jié)合邊坡高度、邊坡坡比及現(xiàn)有邊坡坡體現(xiàn)狀，按《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》(GB 50330—2013)表4.1.4對巖體類型的判斷條件(巖體的完整程度、結(jié)構(gòu)面結(jié)合程度、結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀、邊坡開挖后的自穩(wěn)能力)，開挖邊坡巖體完整程度屬較破碎，裂隙面的結(jié)合程度差，邊坡結(jié)構(gòu)面或結(jié)構(gòu)面組合交線傾角多27°～75°，邊坡巖體類型為Ⅳ類。

5 巖土參數(shù)建議

在室內(nèi)巖土試驗結(jié)果基礎(chǔ)上，結(jié)合“規(guī)范”及邊坡巖體結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)面結(jié)合程度、充填物等因素共同確定邊坡巖體力學(xué)參數(shù)。中風(fēng)化灰?guī)r參數(shù)為：γ=27.13 kN/m3，單軸抗壓強度43.645 MPa、C=277.1 kPa，φ=32.26°，巖體結(jié)構(gòu)面為硬性結(jié)構(gòu)面，結(jié)合差，根據(jù)《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》(GB 50330—2013)表4.3.1的取值范圍進行折減等綜合考慮結(jié)構(gòu)面C=50 kPa、內(nèi)摩擦角φ=18.0°。

6 邊坡穩(wěn)定性分析

6.1 定性分析

AB段邊坡從結(jié)構(gòu)面赤平極射投影圖分析，邊坡坡向與巖層傾向相反，屬于穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，L2與邊坡坡向相相同，但其傾角大于坡腳屬穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，L3、L4與坡面相切，屬有利結(jié)構(gòu)面，巖層傾向與L2結(jié)構(gòu)面所形成的楔形體底面交線傾向坡外，且傾角小于邊坡坡度，屬于不穩(wěn)定體，易沿交線方向發(fā)生滑動。見圖1。

圖1 AB段邊坡赤平投影分析圖

CD段邊坡從結(jié)構(gòu)面赤平極射投影圖分析，邊坡坡向與巖層傾向相反，屬于穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，L2與邊坡坡向相相同，但其傾角小于坡腳屬不穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，L3、L4與坡面相切，屬有利結(jié)構(gòu)面，L3與L4結(jié)構(gòu)面所形成的楔形體底面交線傾向坡外，且傾角小于邊坡坡度，屬于不穩(wěn)定體，易沿交線方向發(fā)生滑動。巖層傾向與L2結(jié)構(gòu)面所形成的楔形體底面交線傾向坡外，且傾角小于邊坡坡度，屬于不穩(wěn)定體，易沿交線方向發(fā)生滑動。見圖2。

圖2 CD段邊坡赤平投影分析圖

6.2 定量分析

場區(qū)邊坡巖體類型為Ⅳ類，根據(jù)前文定性評價該A—B段邊坡不存在外傾不利結(jié)構(gòu)面，不穩(wěn)定體為結(jié)構(gòu)面切割形成的楔形體，故穩(wěn)定性計算三維楔形體穩(wěn)定性計算進行分析計算。C-D段存在外傾不利結(jié)構(gòu)面，且結(jié)構(gòu)面切割形成的楔形體也存在不穩(wěn)定體，故穩(wěn)定性計算采用平面滑動法及三維楔形體穩(wěn)定性計算模塊進行分析計算，見表1。

表1 2段邊坡穩(wěn)定性計算統(tǒng)計表

通過計算分析，2段邊坡目前整體處于穩(wěn)定狀態(tài)，無論是沿不利外傾結(jié)構(gòu)面產(chǎn)生的平面滑動還是沿結(jié)構(gòu)面交線所形成楔形體滑動穩(wěn)定系數(shù)皆遠大于安全系數(shù)，與現(xiàn)場實際情況相符合，對該場地?zé)o影響。

7 孔樁埋深建議

根據(jù)現(xiàn)場鉆探情況，建議持力層為中風(fēng)化灰?guī)r，場地南側(cè)邊坡坡度較陡，高度較高，距離擬建建筑水平距離較近，雖整體穩(wěn)定，但建筑上部結(jié)構(gòu)會對自然邊坡進行加載，孔樁與孔樁壁之間的側(cè)摩阻也會對邊坡進行加載，該位置樁基應(yīng)考慮穿過巖體潛在破裂面，建議靠近自然邊坡位置的孔樁基礎(chǔ)埋深按照穿過巖質(zhì)邊坡最危險破裂面即45°+φ/2進行考慮，且各孔樁與孔樁壁之間應(yīng)采用柔性材料進行阻隔，避免孔樁與巖壁之間的側(cè)摩阻力對邊坡加載。根據(jù)經(jīng)驗值取灰?guī)rφk=35°，破裂角為45+φk/2，為62°，陡坎距離擬建建筑最近水平距離12.0 m，巖體按潛在破裂面延伸至陡坎頂部后沒有超過12.0 m的水平距離，故該位置樁基滿足設(shè)計要求即可。

8 結(jié) 語

巖土工程勘察中，首先應(yīng)考慮場地整體穩(wěn)定性，查明場地存在的不良地質(zhì)作用，文中擬建場地南側(cè)存在高陡自然邊坡，且擬建建筑與自然邊坡水平距離較近，因此應(yīng)先評價自然高陡邊坡的整體穩(wěn)定性及對擬建建筑的影響，建筑修筑后上部結(jié)構(gòu)會對自然邊坡進行加載，孔樁與孔樁壁之間的側(cè)摩阻也會對邊坡進行加載，因此靠近邊坡位置樁基應(yīng)考慮穿過巖體潛在破裂面，孔樁基礎(chǔ)埋深按照穿過巖質(zhì)邊坡最危險破裂面即45°+φ/2進行考慮，期望能夠為類似工程建設(shè)項目借鑒。