論坡率允許值表的取舍

方玉樹

（1后勤工程學院，重慶 401311；2巖土力學與地質環境保護重慶市重點實驗室，重慶 401311）

0 引言

當采用放坡措施處理邊坡時，需要確定坡率允許值。依照相關國家標準[1]，土質均勻良好、地下水貧乏、無不良地質現象和地質環境條件簡單時，土質邊坡坡率允許值可根據坡高和土體類別、狀態查表（見表1）確定，無外傾軟弱結構面的巖質邊坡坡率允許值可根據坡高和邊坡巖體類別、風化程度查表（見表2）確定。

表1 土質邊坡坡率允許值[1，2]

本文對上述坡率允許值表存在的問題進行了分析，并提出了建議。

1 坡率允許值表存在的問題

表2 巖質邊坡坡率允許值[1]

1.1 對按抗滑穩定要求進行放坡的邊坡而言，坡率允許值與邊坡穩定安全系數不匹配

邊坡坡率應達到抗滑穩定要求。因此，從抗滑穩定性角度來說，坡率允許值在原則上是邊坡達到抗滑穩定的坡率上限值，設計坡率不大于這個值時邊坡抗滑穩定，設計坡率大于這個值時邊坡未達到抗滑穩定。

這樣的坡率允許值與很多因素有關，即使在均勻、各向同性、無地下水、無坡上荷載的相對簡單條件下，它也與坡高、坡頂傾角、巖土體內摩擦角、巖土體粘聚力、巖土體重度以及對應于不同安全等級和不同運行時間（永久邊坡工程和臨時邊坡工程）的抗滑穩定安全系數有關，這些因素中，不僅坡高、坡頂傾角、對應于不同安全等級和不同運行時間的抗滑穩定安全系數是變量，而且巖土體內摩擦角和粘聚力（即使對于相同的巖土體類型）也都是變量。變量如此之多，建立一個涵蓋所有變量、可以取代穩定性計算的坡率允許值表是相當困難的，更不用說存在外傾硬性結構面、垂向上巖土體性狀有變化的邊坡了。上述坡率允許值表，既沒有對應不同安全等級和不同設計使用年限的安全系數，更沒有建立在數量十分龐大的抗滑穩定性計算基礎上，因此表中的坡率允許值離真正意義上的坡率允許值還相距甚遠。實際上，完整、較完整的非極軟巖邊坡抗滑穩定性剛好滿足要求的坡率遠大于表中坡率允許值；高度較小時，堅硬、硬塑粘性土邊坡抗滑穩定性剛好滿足要求的坡率也遠大于表中坡率允許值。

正如付文光等人所言[3]：“現在，計算機已是日常工具，計算整體穩定性是對設計者最基本的要求……查表設計方式已經不再適應現代工程建設與現代工程管理的需要”。

1.2 對按抗拉裂變形要求進行放坡的巖質邊坡而言，坡率允許值的影響因素選擇不當

一些巖石強度較高、完整性較好的受巖體強度控制的巖質邊坡，雖然相當高陡，但其抗滑穩定性仍然很高。如果只考慮抗滑穩定性，這些邊坡是無需支護的。這些邊坡在無支護時在邊緣附近的坡頂范圍有可能出現拉裂變形，隨著時間的推移它可能導致危巖的形成繼而導致崩塌的發生。因此，對這些邊坡單獨采取放坡措施時，坡率不僅應滿足邊坡抗滑穩定要求，還應滿足邊坡不發生明顯拉裂變形的要求。

原則上說，邊坡拉裂變形計算需借助數值計算方法，但是，一方面，目前在工程界全面推行數值計算方法尚不可行；另一方面，拉裂變形開展情況與巖體中既有各種大大小小（包括微小的和隱蔽的）結構面的性狀（位置、幾何尺寸、產狀、強度等）密切相關而通過工程勘察查清這些結構面的性狀是十分困難的，因此，就這個問題而言，數值計算結果也不一定可靠。基于這兩點，以防范邊坡拉裂變形造成危巖崩塌為目的的坡率控制還是以依靠既有工程經驗為宜。對巖石強度較高、完整性較好、受巖體強度控制的邊坡而言，對坡率起控制作用的不是抗滑穩定性而是拉裂變形。上述巖質邊坡坡率允許值表，對巖體完整、較完整或較破碎的永久巖質邊坡而言，在實際效果上可視為控制巖質邊坡拉裂變形造成危巖崩塌的坡率經驗值表。這個表的意義不是保證邊坡抗滑穩定性，而是限制邊坡拉裂變形，使之對永久邊坡而言不轉化為危巖崩塌。

坡高相同情況下巖質邊坡控制拉裂變形的坡率限值取決于巖體抗拉強度，而巖體抗拉強度取決于巖石堅硬程度和巖體完整程度或者說取決于巖體基本質量等級。

上述巖質邊坡坡率允許值表中邊坡巖體類別和巖石風化程度不能代表巖石堅硬程度和巖體完整程度，不能代表巖體基本質量等級，故不能作為控制拉裂變形的坡率限值的影響因素。

此外，表2中“Ⅳ類強風化巖包括各類風化程度的極軟巖”的注解與建筑邊坡巖體分類表中“完整的極軟巖可劃為III類或IV類”的注解矛盾：根據前者，極軟巖邊坡坡率按表2中Ⅳ類強風化巖邊坡取值；根據后者，完整的極軟巖劃為III類時，其邊坡坡率按表2中III類巖體邊坡取值。當巖石微（未）風化時，后者的坡率是前者的3倍；當巖石中風化時，后者的坡率是前者的2倍。

1.3 對按抗拉裂變形要求進行放坡的土質邊坡而言，坡率允許值表中碎石土部分不適用

從抗滑穩定角度而言，堅硬、硬塑粘性土邊坡也有一定的自穩高度。但如果不實施支護，這樣的邊坡也會發生明顯的拉裂變形，同樣給人不安全感，甚至引起垮塌。因此，對堅硬、硬塑粘性土邊坡進行放坡處理時，同巖質邊坡一樣，坡率不僅應滿足邊坡抗滑穩定要求，還應滿足邊坡不發生明顯拉裂變形的要求。上述土質邊坡坡率允許值表，對永久的堅硬、硬塑粘性土邊坡而言，在實際效果上可視為防范土質邊坡出現嚴重拉裂變形的坡率經驗值表。這個表的意義不是保證永久堅硬、硬塑粘性土邊坡抗滑穩定性而是限制其拉裂變形。

土體因抗拉強度很低常忽略不計，其實粘性土也是有抗拉強度的，粘性土抗拉強度與其粘聚力相伴而生，有粘聚力就有抗拉強度，沒有粘聚力就沒有抗拉強度，只是抗拉強度比粘聚力小。因此，可以認為，坡高相同情況下粘性土邊坡控制拉裂變形的坡率限值取決于土體粘聚力，而土體粘聚力取決于稠度狀態，土體越堅硬，粘聚力越大。故上述土質邊坡坡率允許值表中的粘性土部分用做防范土質邊坡出現嚴重拉裂變形的坡率限值表時依然可以將稠度狀態作為坡高相同情況下坡率限值的影響因素。

充填物為堅硬或硬塑粘性土的碎石土，其粘聚力應比同樣稠度的粘性土小得多，但在表1中其坡率允許值還大于粘性土。故表1中碎石土部分的坡率允許值不能視為防范土質邊坡出現嚴重拉裂變形的坡率限值，也就是說，對按抗拉裂變形要求進行放坡的土質邊坡而言，坡率允許值表中碎石土部分不適用。

1.4 對按抗拉裂變形要求進行放坡的邊坡而言，坡率允許值表對臨時邊坡不適用

本文第1.1節已經指出，對按抗滑穩定要求進行放坡的邊坡而言，坡率允許值表不適用，這當中自然包括了臨時邊坡。這里要指出的是，對按抗拉裂變形要求進行放坡的邊坡而言，上述兩個坡率允許值表對臨時邊坡不適用。這是因為：臨時邊坡工程是僅在主體工程施工期獨立使用的邊坡工程，存在時間短，邊坡拉裂變形的程度顯著低于永久邊坡，其放坡坡率應顯著大于永久邊坡。

2 建議

根據上述分析，建議：

（1）取消用以取代抗滑穩定性分析評價的坡率允許值表，通過抗滑穩定性分析評價來確定設計坡率。

（2）將巖質邊坡坡率允許值表改造為永久巖質邊坡為控制拉裂變形所設的坡率限值表并以坡高和巖體基本質量等級為影響因素（見表3），要求設計坡率不僅滿足抗滑穩定要求，而且不超過為控制拉裂變形所設的坡率限值。

表3 永久巖質邊坡坡率限值J

表3在坡高25m范圍內在實際效果上與表2基本相當，表3與表2不同之處是：

①用巖體基本質量等級取代邊坡巖體類別和巖石風化程度。

②給出了坡高25m到50m范圍的巖質邊坡坡率限值。根據重慶高邊坡工程經驗，對坡高25m到50m范圍的巖質邊坡坡率按表中數據取用在防范邊坡拉裂變形造成危巖崩塌上是留有余地的。

（3）將土質邊坡坡率允許值表的粘性土部分改造為永久粘性土土質邊坡為控制拉裂變形所設的坡率限值表（見表4），要求設計坡率不僅滿足抗滑穩定要求，而且不超過為控制拉裂變形所設的坡率限值。

表4 由堅硬、硬塑粘性土組成的永久土質邊坡坡率限值J

（4）另行提供臨時巖質邊坡和臨時粘性土土質邊坡為控制拉裂變形所設的坡率限值。目前，臨時邊坡控制拉裂變形所需坡率限值的經驗還不多。根據臨時邊坡拉裂變形量遠小于永久邊坡、一些臨時邊坡直立開挖也未造成不良后果且對臨時邊坡控制拉裂變形要求低的實際情況，從偏安全的角度考慮，可考慮分別將設計使用年限不超過2年的臨時巖質邊坡和臨時土質邊坡為控制拉裂變形所設的坡率限值取永久巖質邊坡和永久土質邊坡相應坡率限值的一半；將設計使用年限不超過2年的臨時巖質邊坡和臨時土質邊坡為控制拉裂變形所設的坡率限值按設計使用年限取永久邊坡和設計使用年限不超過2年的臨時邊坡相應坡率限值的中間值。

3 結論

（1）現行坡率允許值表存在下列問題：①對按抗滑穩定要求進行放坡的邊坡而言，坡率允許值與邊坡穩定安全系數不匹配；②對按抗拉裂變形要求進行放坡的巖質邊坡而言，坡率允許值的影響因素選擇不當；③坡率允許值表對臨時邊坡工程不適用。

（2）建議：①取消用以取代抗滑穩定性分析評價的坡率允許值表，通過抗滑穩定性分析評價來確定設計坡率；②將巖質邊坡和土質邊坡坡率允許值表改造為永久巖質邊坡和永久土質邊坡為控制拉裂變形所設的坡率限值表（其中巖質邊坡的坡率限值改以坡高和巖體基本質量等級為影響因素），要求設計坡率不僅滿足抗滑穩定要求，而且不超過為控制拉裂變形所設的坡率限值；③臨時邊坡為控制拉裂變形所設的坡率限值根據設計使用年限取比永久邊坡小很多的值。

[1]中華人民共和國住房和城鄉建設部.GB50330-2013建筑邊坡工程技術規范[S].北京：中國建筑工業出版社，2014.

[2]中國建筑科學研究院.GB50007-2011建筑地基基礎設計規范[S].北京：中國建筑工業出版社，2011.

[3]付文光，羅小滿，孫春陽.淺議建筑邊坡工程技術規范中的若干規定[J].巖土力學，2012，增刊1:190-195.