鹽水溪立交橋北側邊坡穩定性的計算及評價

李旭 許強

1 斜坡工程概況

1.1 氣象水文

該不穩定斜坡所在區域屬亞熱帶氣候,冬季嚴寒、夏季酷熱,春溫低于秋溫,冬季長、春秋短,光照充分,氣溫日差較小,季節出現時間落后于大陸,相對濕度大,霧日較多,無霜期長。

1.2 地層巖性

該不穩定斜坡坡體結構特征主要為:不穩定斜坡上覆體為第四系崩坡積(QC40l+dl):松散堆積粉質黏土夾碎石、塊石土。碎石,塊石主要成分為淺黃色長石石英砂巖,雜色泥巖,粒徑0.1 m～1.2 m,棱角～次棱角狀,含量45%左右,厚度1 m～4 m,在坡體表面可見此堆積物。下伏基巖為:珍珠沖組()紫紅色,雜色砂質泥巖夾薄層泥巖和青灰色石英砂巖及自流井組()鮮紅色,暗紫色泥巖。

2 斜坡工程地質條件

2.1 斜坡形態特征

該不穩定斜坡平面上似長舌形,橫向平均寬約80 m,平均縱長約92 m,前緣至翠屏山公園景區道路公路巖質邊切頂,后緣至370 m高程巖坎一線,兩側大致以相鄰的微脊分界。該不穩定斜坡的巖質邊坡帶橫向平均寬約60 m,平均縱長約14 m,平均坡度65°。該巖質邊坡之上修建有一道混凝土擋土墻,擋墻高1.5 m,寬1 m,長約40 m,未設置泄水孔。現有擋土墻之上為不穩定斜坡變形破壞帶,該帶橫向平均寬度約36 m,平均縱長約12.6 m,平均坡度42°。斜坡東側邊緣有一條南北向的侵蝕型低洼沖溝,為此斜坡匯水帶。

2.2 區域構造背景

測區緊鄰觀斗山斷裂。觀斗山斷層為一逆斷層,層面傾角40°左右,沿斜坡坡頂山脊呈南西—北東走向。該斷裂為深部華鎣山斷裂和岷江斷裂控制的表層次級斷裂。岷江深大斷裂發育稍晚于華鎣山深大斷裂,挽近活動強烈,沿斷裂帶地震活動頻繁,為復活斷裂。區域上柏溪、天池公園、翠屏山一線是挽近地震活動強烈地帶。同時該不穩定斜坡及附近斷裂與褶皺發育。由于受地質構造影響,地質巖體較破碎,節理裂隙發育。

2.3 水文地質條件

該斜坡整體為巖石～土質斜坡。地下水類型主要為基巖裂隙水和松散堆積層孔隙水。在該斜坡左側可見地下水沿基巖層面出露,流量微小。

3 斜坡穩定性計算及評價

3.1 不穩定斜坡變形破壞成因機制

巖質邊坡由于緊鄰斷裂構造帶,巖性以軟巖為主,力學性質較低,抗風化能力弱。在構造活動影響下,巖層層面擠壓逆沖,巖體層間滑動,節理發育,降低了巖體完整性,且此區地應力較高,在風化剝蝕下,巖體卸荷風化剝落,剝落方向約205°,在坡腳形成泥巖碎屑倒石錐,錐體厚1 m左右。第四系堆積帶主要是在雨季,土體在雨水及匯水帶的浸泡沖刷之下,內聚力及內摩擦角降低,土體剪切破壞之后出現滑動或滑塌。同時,前部修建的擋墻未設置泄水孔,不利于排水,反在前緣淤積大量水體,對該斜坡的穩定性也有比較大的影響。

3.2 坡體穩定性計算

為了檢驗不穩定斜坡變形破壞時滑動面抗剪強度指標的代表性,采用反演算分析法計算內摩擦角與粘聚力。本次采用 C,φ法進行反算:天然狀態下K=1.05與暴雨狀態下K=0.95反算求解,見表1。

表1 C,φ法反算結果表

在勘察中為評價其穩定性,采用折線滑動法計算該斜坡的穩定性,選取了5個剖面進行天然和暴雨工況的計算,計算參數見表2。

表2 斜坡穩定性計算參數

斜坡穩定性劃分為四級:穩定性系數 Fs＞1.15為穩定,1.05＜Fs≤1.15為基本穩定,1.0＜Fs≤1.05為欠穩定,Fs＜1為不穩定,斜坡穩定性分析見表3。

表3 穩定性分析表

表3計算結果表明,天然工況下,該斜坡處于穩定狀態。而斜坡在暴雨條件下,多處于不穩定或欠穩定狀態,可能出現局部破壞。根據本次勘察結果,在天然狀態下,鹽水溪立交橋北側不穩定斜坡處于穩定狀態。而在暴雨條件下,該不穩定斜坡局部處于不穩定或欠穩定狀態,將進一步出現滑動變形破壞。因此對該不穩定斜坡進行工程治理十分必要。

4 防治措施建議

局部削坡+修繕擋土墻+鋪設土工布+現澆鋼筋混凝土格構(框架梁中培土植草)+錨桿+截排水溝。

5 結語

1)通過對鹽水溪不穩定斜坡的勘察,查明了斜坡物質組成與結構特征,通過綜合勘察未發現滑帶或貫通的軟弱結構面,其性質屬“不穩定斜坡”。2)在分析不穩定斜坡的變形特征的基礎上闡明了斜坡變形的成因機制,明確了區內強降雨是斜坡變形的主要誘發因素。3)通過對不穩定斜坡的穩定性分析,驗算了不同工況下斜坡的穩定性及不同安全要求下各區段的剩余下推力,為工程治理提供了設計依據。4)根據斜坡變形成因機制分析及計算結果,結合斜坡各區段變形特征及其與路線的關系,分區段采取了相應的工程處治設計方案。基于安全、經濟、協調的原則,提出了避讓、支擋、治水相結合的處治方案。

[1] 張倬元,王士天,王蘭生.工程地質分析原理[M].北京:地質出版社,1994:322.

[2] 王 冬,趙 凱,宋 琨.某邊坡失穩成因分析[J].山西建筑,2007,33(10):152-153.