廣州花崗巖殘積土邊坡穩(wěn)定性研究

摘 要：【目的】花崗巖殘積土邊坡易在降雨條件下發(fā)生失穩(wěn)，造成滑坡隱患。因此，需要對(duì)花崗巖殘積土邊坡穩(wěn)定性進(jìn)行研究?！痉椒ā拷Y(jié)合廣州某個(gè)幼兒園邊坡周邊環(huán)境和地質(zhì)條件，通過分析邊坡現(xiàn)狀穩(wěn)定性，選取2個(gè)典型剖面和4種工況利用理正軟件進(jìn)行校核?！窘Y(jié)果】計(jì)算結(jié)果表明：邊坡現(xiàn)狀穩(wěn)定性不能滿足規(guī)范要求，邊坡可能會(huì)危及坡腳下方幼兒園（暫未使用）建（構(gòu)）筑物安全?！窘Y(jié)論】幼兒園使用前，必須對(duì)已滑區(qū)域進(jìn)行治理，同時(shí)對(duì)未滑區(qū)域進(jìn)行相應(yīng)的加固處理，在施工和后期運(yùn)營過程中及時(shí)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，以確保幼兒園的運(yùn)營安全。

關(guān)鍵詞：花崗巖殘積土；邊坡；穩(wěn)定性

中圖分類號(hào)：TU413" " "文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A" " 文章編號(hào)：1003-5168（2024）20-0114-04

DOI：10.19968/j.cnki.hnkj.1003-5168.2024.20.022

Stability of Guangzhou Granite Residual Soil Slope

Abstract： [Purposes] Granite residual soil slope is prone to instability under rainfall conditions， resulting in landslide hazards. Therefore， it is necessary to study the stability of granite residual soil slope. [Methods] Combining the surrounding environment and geological conditions of a kindergarten slope in Guangzhou， by analyzing the current stability of the slope， two typical profiles and four working conditions were selected for verification using Lizheng software. [Findings] The calculation results indicate that the current stability of the slope cannot meet the regulatory requirements， and the slope may endanger the safety of the kindergarten buildings below the foot of the slope. [Conclusions] Before using the kindergarten， it is necessary to manage the areas that have already slipped， and at the same time， reinforce the areas that have not slipped. Timely monitoring should be carried out during construction and later operation to ensure the safety of the kindergarten's operation.

Keywords： granite residual soil; slope; stability

0 引言

花崗巖殘積土是廣州地區(qū)常見的一種特殊土體［1］，以燕山期為主，在華南快速和大廣高速分布廣泛［2］。該地區(qū)屬亞熱帶季風(fēng)氣候，雨量充沛，降雨多，導(dǎo)致花崗巖石英顆粒、砂粒和黏粒風(fēng)化不均勻，破壞了其原巖結(jié)構(gòu)，力學(xué)性質(zhì)差異較大［3］。隨著城市建設(shè)和基礎(chǔ)設(shè)施的快速發(fā)展，出現(xiàn)了大量花崗巖殘積土邊坡，而花崗巖殘積土又以砂質(zhì)黏性土為主［4］，該類土體土質(zhì)不均、刀切面粗糙、含少量風(fēng)化殘積碎屑及砂礫夾雜、韌性低、遇水易崩解［5-6］，降雨作用下滑坡和崩塌為其主要破壞形式［7］。

本研究以某幼兒園邊坡為研究對(duì)象，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)勘察結(jié)果及室內(nèi)物理力學(xué)試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)原位測(cè)試得到邊坡巖土體的物理力學(xué)參數(shù)，結(jié)合理正巖土計(jì)算軟件，選取2個(gè)典型剖面和4種工況進(jìn)行穩(wěn)定性分析，為后期邊坡防治提供依據(jù)。

1 工程概況

某幼兒園位于天河區(qū)悅景路2號(hào)，地下1層，地上3層，建筑面積為1 721 m2；幼兒園建筑物結(jié)構(gòu)為鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)；園區(qū)西側(cè)和南側(cè)為切坡建園形成的高度約4.0～9.1 m的邊坡，幼兒園及邊坡平面位置如圖1所示。

目前，幼兒園西側(cè)和南側(cè)的邊坡已進(jìn)行加固處理。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)工程測(cè)量及踏勘結(jié)果，邊坡工程特征簡(jiǎn)述如下。

①西側(cè)邊坡軸線長約27.2 m，坡高約為4.0～5.1 m，邊坡高度由東南側(cè)逐漸向西北側(cè)降低，坡度為1∶0.2～1∶1（如圖2所示）；邊坡拐角處坡高6.2 m；南側(cè)邊軸線長約45.6 m，坡高約為6.7～9.1 m，邊坡高度由東側(cè)逐漸向西側(cè)降低，坡度為1∶0.2～1∶0.3（如圖3所示）。

②坡面和坡頂表面植被茂盛，坡頂為一排護(hù)欄（如圖4所示），目前邊坡已經(jīng)采取了加固處理，邊坡支護(hù)形式為“格構(gòu)梁+錨桿（索）+掛網(wǎng)”（如圖5所示）。

根據(jù)《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》（GB50330—2013）規(guī)定，該邊坡由于臨近幼兒園，工程安全等級(jí)應(yīng)定為一級(jí)。

2 地層巖性

根據(jù)野外鉆探結(jié)果，場(chǎng)區(qū)巖土層自上而下可分為：第四系人工填土層（Qml）（第1-1層素填土，松散；第1-2層雜填土，松散），第四系殘積層（Qel）（第2-1層砂質(zhì)黏性土），燕山期花崗巖（γ）（第3-1層 全風(fēng)化花崗巖、第3-2層強(qiáng)風(fēng)化花崗巖、第3-3層 中風(fēng)化花崗巖、第3-4層微風(fēng)化花崗巖）?，F(xiàn)將該邊坡的地層巖性分述如下。

第1-1層素填土：紅褐色，松散，稍濕，主要成分為黏性土及碎石，表層0.3 m為混凝土。層厚2.00～3.10 m，平均層厚2.55 m，層面埋深0.00～0.00 m，層頂高程30.84～34.86 m。

第1-2層雜填土：紅褐色，松散，稍濕，主要成分為黏性土，夾大量碎石及少量建筑垃圾。層厚1.00～1.00 m，平均層厚1.00 m，層面埋深0.00～0.00 m，層頂高程32.69～34.68 m。

第2-1層砂質(zhì)黏性土：紅褐色，硬可塑，濕，土質(zhì)不均，刀切面粗糙，含少量風(fēng)化殘積碎屑及砂礫夾雜，韌性低，略具黏性。層厚0.60～2.00 m，平均層厚1.30 m，層面埋深1.00～1.00 m，層頂高程31.69～33.68 m。

第3-1層全風(fēng)化花崗巖：黃褐色，原巖結(jié)構(gòu)基本破壞，礦物成分明顯改變，但尚可辨認(rèn)，巖芯已風(fēng)化成土柱狀，遇水易軟化崩解。層厚10.10～13.10 m，平均層厚11.55 m，層面埋深1.60～3.10 m，層頂高程28.84～31.76 m。

第3-2層強(qiáng)風(fēng)化花崗巖：黃褐色，原巖結(jié)構(gòu)大部分破壞，見中粗粒結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，節(jié)理裂隙極發(fā)育，巖芯破碎呈碎塊狀。層厚0.80～2.20 m，平均層厚1.38 m，層面埋深12.70～15.30 m，層頂高程17.99～21.66 m。

第3-3層中風(fēng)化花崗巖：黃褐色，中粗粒結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，節(jié)理裂隙發(fā)育，裂面見鐵錳質(zhì)渲染，巖芯多呈短柱狀、柱狀，節(jié)長5～17 cm。層厚2.50～3.70m，平均層厚3.00 m，層面埋深14.10～16.40m，層頂高程16.74～19.46 m。

第3-4層微風(fēng)化花崗巖：灰白色，中粗粒結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，節(jié)理裂隙稍發(fā)育，巖芯多呈柱狀、長柱狀，節(jié)長10～35 cm。層面埋深17.10～18.90 m，層頂高程13.74～15.78 m。

3 邊坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

3.1 邊坡現(xiàn)狀穩(wěn)定性分析

該幼兒園邊坡部分區(qū)域已出現(xiàn)表面滑移的情況，框格梁迎土面部分土體已經(jīng)被掏空，邊坡處于不穩(wěn)定狀態(tài)。根據(jù)實(shí)地勘探、工程地質(zhì)勘察結(jié)果，并結(jié)合場(chǎng)地臨近邊坡工程經(jīng)驗(yàn)，該邊坡出現(xiàn)失穩(wěn)的主要原因是邊坡表層為殘坡積土體，其土質(zhì)不均，孔隙率大、強(qiáng)度低、壓縮性高，透水性較強(qiáng)；加之廣州地區(qū)雨量充沛，大量雨水入滲后，坡內(nèi)水位上升，地下水未及時(shí)排出，在巖土交界面處形成軟弱夾層，使得抗剪強(qiáng)度降低，同時(shí)雨季雨水的沖刷對(duì)邊坡也造成了較大的破壞，且邊坡年久失修，缺乏現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)和監(jiān)測(cè)，支護(hù)結(jié)構(gòu)已出現(xiàn)失效，從而導(dǎo)致邊坡表層出現(xiàn)滑移。

3.2 計(jì)算荷載

根據(jù)的實(shí)際情況，其荷載包括2種：一是永久荷載：巖土體自重；二是偶然荷載：地震作用力。本地區(qū)抗震設(shè)防烈度為7度，設(shè)計(jì)地震基本加速度值為0.10 g，應(yīng)進(jìn)行地震工況下邊坡穩(wěn)定性校核。

3.3 計(jì)算工況

根據(jù)場(chǎng)地實(shí)際情況，本邊坡穩(wěn)定性校核考慮以下4種工況：工況1為自重+地下水；工況2為自重+地震；工況3為自重+暴雨； 工況4為自重+地震+暴雨。

3.4 計(jì)算參數(shù)的確定

該幼兒園邊坡為花崗巖殘積土邊坡，邊坡表面覆蓋殘坡積物。本次計(jì)算的巖土體參數(shù)是根據(jù)《巖土工程勘察規(guī)范》（GB 50021—2001）（2009版）、《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》（GB 50330—2013）及相關(guān)規(guī)程規(guī)范，并結(jié)合巖土體物理力學(xué)試驗(yàn)和同類工程經(jīng)驗(yàn)提出。具體巖土體物理力學(xué)計(jì)算參數(shù)見表1。

3.5 穩(wěn)定性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》（GB 50330—2013）的規(guī)定，邊坡穩(wěn)定性狀態(tài)劃分和穩(wěn)定安全系數(shù)根據(jù)表2和表3確定。

3.6 本邊坡安全系數(shù)取值

本邊坡最高邊坡高度達(dá)10 m，邊坡坡腳距幼兒園最近距離約3 m，邊坡失穩(wěn)后易造成重大人員傷亡及財(cái)產(chǎn)損失。因此，相應(yīng)的穩(wěn)定性安全系數(shù)需適當(dāng)提高。根據(jù)《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》（GB 50330—2013）規(guī)定，本邊坡工程安全等級(jí)為一級(jí)，穩(wěn)定性安全系數(shù)見表4。

3.7 邊坡穩(wěn)定計(jì)算

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，本次邊坡穩(wěn)定性分析選取兩個(gè)典型剖面和四種工況進(jìn)行校核?？紤]到現(xiàn)狀邊坡已出現(xiàn)失穩(wěn)情況，本次穩(wěn)定性校核不考慮已有支護(hù)結(jié)構(gòu)的作用，僅將其作為安全儲(chǔ)備；同時(shí)增加支護(hù)后的穩(wěn)定性分析結(jié)果僅為支護(hù)方案論證提供建議，支護(hù)后的穩(wěn)定性計(jì)算以后期邊坡處治設(shè)計(jì)為準(zhǔn)。穩(wěn)定性校核結(jié)果見表4。

通過理正軟件計(jì)算分析可知，無支護(hù)措施時(shí)，1-1’剖面、2-2’剖面邊坡均處于不穩(wěn)定狀態(tài)；增加支護(hù)措施后，邊坡的穩(wěn)定性得到較大提高，1-1’剖面、2-2’剖面邊坡在工況1、工況2、工況3下達(dá)到了穩(wěn)定狀態(tài)，但在工況4（自重+暴雨+地震）條件下，僅2-2’剖面達(dá)到了穩(wěn)定狀態(tài)，1-1’剖面的邊坡穩(wěn)定性尚未達(dá)到本報(bào)告要求的安全系數(shù)取值，在后續(xù)邊坡支護(hù)設(shè)計(jì)中，需重點(diǎn)分析極端工況下南側(cè)邊坡的穩(wěn)定性及安全性，有針對(duì)性地增強(qiáng)支護(hù)措施。

邊坡現(xiàn)狀穩(wěn)定性不能滿足規(guī)范要求，邊坡可能會(huì)危及坡腳下方幼兒園（暫未使用）建（構(gòu)）筑物安全；幼兒園使用前，必須對(duì)已滑區(qū)域進(jìn)行治理，同時(shí)對(duì)未滑區(qū)域進(jìn)行相應(yīng)的加固處理，以確保幼兒園的運(yùn)營安全。

5 結(jié)論

①由于該邊坡部分區(qū)域已出現(xiàn)表層失穩(wěn)的跡象，考慮到邊坡坡腳附近為幼兒園，結(jié)合理正軟件的計(jì)算結(jié)果，建議盡快對(duì)邊坡進(jìn)行治理，可采用“邊坡上部進(jìn)行削方減載，坡度≥1∶1，下部3 m左右設(shè)置鋼筋混凝土擋土墻，坡頂宜設(shè)置截水溝，坡腳宜設(shè)置護(hù)腳墻及排水溝”的支護(hù)措施。

②在施工和后期運(yùn)營過程中，建議對(duì)坡頂水平位移、垂直位移、地表裂縫、地下水等進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并根據(jù)安全等級(jí)、地質(zhì)環(huán)境、支護(hù)結(jié)構(gòu)和變形控制要求確定監(jiān)測(cè)項(xiàng)目，確保幼兒園的安全。

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