土質邊坡穩定性技術分析探討

李占航

摘 要：土質邊坡穩定性技術分析方法較多，既各具特點又適用條件不一。根據吉林成功的土質邊坡工程實例，從巖土工程角度，對《建筑邊坡工程技術規范》中的常用的坡率法、赤平極射投影圖分析法、邊坡穩定性系數Ks計算法等進行了探討。

關鍵詞：土質邊坡；穩定性；技術分析

采用規范的方法對土質邊坡穩定性進行技術分析，是決定對土質邊坡進行處理整治的必不可少的重要環節，直接關系到建設方的經濟投入和安全。土質邊坡穩定性技術分析方法較多，既各具特點又適用條件不一，現結合吉林成功的土質邊坡穩定性工程實例，探討《建筑邊坡工程技術規范》（以下簡稱《規范》）中規范使用的技術方法。

1 坡率法

在《規范》中的“坡率”就是高寬比（高度與寬之比）。坡率法是指控制土質邊坡高度和坡度，無需對土質邊坡整體進行加固而自身穩定的一種人工邊坡設計方法。也可以反過來用此法分析土質邊坡是否符合技術要求或是否達到設計要求。

選取需評價土質邊坡中坡度最陡的位置，用全站儀測出土質坡頂和坡腳的垂直距離（高H）和水平距離（寬L），用高度H比寬度L（高寬比），以公式：求出X值，“”就是坡率。土質邊坡用“”對照比較《規范》中表12.2.1土質邊坡坡率允許值；巖質邊坡用“”對照比較《規范》中表12.2.2巖質邊坡坡率允許值，從而得出該“土質邊坡的高度和坡度是否符合技術規范要求”的結論。

2 赤平極射投影圖分析法

赤平極射投影圖分析法通過把結構面和邊坡坡面繪制于赤平極射投影網上，表示它們的走向、傾向、傾角和角距，解讀和分析它們之間的關系，就能對結構穩定性技術作出判斷。

2.1 作 圖

先準備一個等角度赤平極射投影網（又稱吳爾福網），若沒有現成的可利用CAD繪制一個如圖1的簡化網。再把邊坡坡面和結構面繪于簡化網上。

（1）先用有別于簡化網的顏色的圖層畫互相垂直的十字線，以十字線的交點為圓心，繪制一個與簡化網外圓直徑相等的不同顏色的圓，在十字線與圓的交點上標上東（E）、西（W）、南（S）、北（N）方向。

（2）將上步繪得的圖形全部移動到簡化網上，并使圓心、十字線、圓周分別與簡化網重合。

（3）繪走向線。在圓周的方向度數上，由N向E數40°（不足整10°的用內插法找），在該圓周點經過圓心O作一直徑線，在線的SW端標上AB，NE端標上CD，此直徑線即為裂面BHDO的走向線AC與坡面AGCO的走向線BD（因走向一致，故二者重合）。

（4）繪投影弧。保持簡化網不動，同時轉動上述三步所繪得的圖形，使走向線AC或BD與簡化網的90°直徑線重合，在簡化網的水平線（東西線）上找出傾角為45°和70°的點（傾向為NE、SE時在網的左邊找，傾向為NW、SW時在網的右邊找。不足整10°用內插法找），分別標上G、H，用弧線把AGC和BHD連結起來，便得到坡面AGCO的赤平極射投影弧和裂面BHDO的赤平極射投影弧。

（5）繪傾角線。延長OG、OH至圓周交于K點，KG、KH分別為即為坡面AGCO、裂面BHDO的傾角線，其長短不同就量化出傾角的大小。

3.1.6完善赤平極射投影圖。為取得較好的視覺效果，把圖形移出簡化網或把簡化網刪除，至此坡面AGCO和裂面BHDO的赤平極謝投影圖完成了，見圖2。

按以上方法還可以把2組或2組以上結構面描繪于同一個赤平極射投影圖上進行分析。

在圖2中，AC和BD的方向分別為坡面AGCO和裂面BHDO的走向；KG和KH的長度分別表示坡面AMCO和裂面BHDO的傾角；GO和HO的方向分別為坡面AGCO和裂面BHDO的傾向，不難看出它也是投影弧的弧向。

2.2 穩定性技術分析

利用赤平極射投影圖可以初步判斷邊坡的穩定性：

（1）當結構面或結構面交線的弧向（傾向）與土質邊坡坡面弧向（傾向）相反時，邊坡穩定。

（2）當結構面或結構面交線的弧向（傾向）與土質邊坡坡面弧向（傾向）基本一致，但其傾角大于坡角時，土質邊坡基本穩定。

（3）當結構面或結構面交線的弧向（傾向）與邊坡坡面弧向（傾向）之間夾角小于35°，且傾角小于坡角時，土質邊坡不穩定。

（4）當單獨一組結構面弧向（傾向）與土質邊坡坡面弧向（傾向）之間夾角大于35°，不論傾角大小，土質邊坡穩定。

3 土質邊坡穩定性系數Ks計算法

3.1 土樣采取

土質邊坡穩定性系數Ks計算需要邊坡土體的重度γ、粘聚力c和內摩擦角？準等物理力學性質指標。技術規范前應結合勘察、調查進行取樣。取樣應在邊坡最陡（最有可能滑坡）地段、垂直邊坡走向布置剖面線，沿剖面線布置取樣點，取樣數量應滿足統計要求（每條剖面線不少于6組）。考慮雨水是邊坡失穩的主要誘因，建議最好能在雨后取樣（當然要確保采樣人員的安全）。

3.2 土質邊坡穩定性系數Ks計算

土質邊坡穩定性系數Ks計算的原則、類型、方法、公式等，應執行《規范》中5.2.2～5.2.6的規定。限于篇幅，這里不再贅述。手工計算較繁雜，有條件的應使用正版軟件進行電算。

當利用邊坡穩定性系數Ks作安全技術評價時，要根據計算方法（滑動類型）和土質邊坡工程安全等級，用計算所得的邊坡穩定性系數Ks，對照《規范》中所規定的土質邊坡穩定安全系數。

若計算所得的邊坡穩定性系數Ks大于或等于邊坡穩定安全系數，則評定為“穩定”或“安全”；若計得的邊坡穩定性系數Ks小于穩定安全系數，則評定為“不穩定”或“不安全”，應對邊坡進行處理整治。

參考文獻

[1]GB50330-2002，建筑邊坡工程技術規范[S]，北京：中國建筑工業出版社，2002.

[2]李斌，公路工程地質（第二版）[M].北京：人民交通出版社1993.

[3]《工程地質手冊》編委會，工程地質手冊（第三版）[M]，北京：中國建筑工業出版社，1992.