軟巖高陡邊坡的穩定性分析評價

田 華

（核工業西南勘察設計研究院有限公司，四川 成都 610061）

軟巖高邊坡變形失穩的情況常常出現在山區工程建設當中，因為現在沒有完全認識到這種邊坡的變形破壞規律，所以無法定量的判斷錨固支擋工程的有效性，造成逐漸增多的該類邊坡的失效案例。因此有必須要針對軟巖高陡邊坡的穩定性進行分析評價，最終使山區工程建設的質量得到有效保證。

1 某軟巖高陡邊坡的工程概況

相對于粘性土以及膨脹土等邊坡而言，軟巖高陡邊坡非常容易被忽視，這是由于其會在坡面形成一段時間之后才會出現變形破壞，其往往會經過長期變形以及應力場的變化之后，受邊坡巖體結構的影響，在極端氣候或地震工況下，就有可能導致大規模整體式滑坡現象的出現，從而嚴重的影響到了治理工作的順利開展和治理效果。

1.1 前期變形破壞跡象

場區巖層產狀平緩，巖體結構較完整，層理發育一般，層面結合程度好，巖質邊坡的穩定性主要受節理裂隙面以及坡體巖體特征控制，尤其是風化脫落和水的作用對邊坡的穩定性影響最大。風化裂隙長時間發育后結構面力學性質變差、遇暴雨等不利因素作用下，易形成小型危石及風化松散巖塊。上覆表層土體在大氣降雨形成的坡面流沖刷下，使土體重度增加，抗剪強度減小，坡頂易產生小方量土體溜滑。

1.2 巖體結構與邊坡巖性

1.2.1 巖體結構

二疊系中下統風化泥巖屬于該邊坡的揭露地層，碎塊石土或者黃土狀粉質粘土是其坡頂的主要組成部分，而弱風化砂巖則是其坡腳地層的主要組成部分。

①碎石土：該邊坡的碎石土呈現出較雜的顏色、其狀態稍密、稍濕，有塊石不均勻的夾雜在其中，其中最大的能夠達到1.2m的直徑，具有6—10cm的厚度。

②強風化泥巖：主要表現為薄層狀，其主要的顏色為紅褐色，在風化的作用下，其已經變為碎塊狀以及魚鱗狀。

③弱風化砂巖：主要表現為中厚層狀，其主要的顏色為灰褐色，其性質屬于長石石英細砂巖，而且其構造為塊狀，受到的風化作用不明顯。

1.2.2 巖土結構

區內邊坡主要為巖質挖方邊坡，僅4段部分區段為填方邊坡。根據調查邊坡巖性主要為薄-厚層狀構造泥巖，局部夾薄層砂巖及泥質粉砂巖。巖層產狀173～178°∠7～9°，比較平緩，層理一般不發育，層面整體結合程度好，但局部段存在厚約0.1-0.4m的泥化夾層，可見潮濕狀滲水。據巖石物理力學試驗指標統計并結合區域資料來看，場區巖石屬極軟巖，具飽、脫水易軟化、風化、崩解的特性。土體主要分布于1-3段高邊坡頂部及4段填方區，其中1-3段土層厚度薄，厚約0.5-2.0m，為粉質粘土，僅15-15′～16-16′剖面坡頂堆填厚度約2m的素填土，松散狀；4段填方區厚度較大，最高約19m（槽谷地帶），為強-中風化泥巖塊、碎石土，土體松散-稍密，下伏軟-硬塑的粉質粘土，由于該填方土體位于平緩槽谷中，無滑移剪出的可能，雖進過一定的壓實，但密實度不高，易產生不均勻沉降。

1.3 水文地質

1.3.1 地下水富水性

邊坡地下水類型主要為基巖裂隙水，其次為土層孔隙水。因場區地處斜坡地帶，土層厚度薄，地形坡度大，無地表水體存在，加之基巖以泥巖為主，屬相對隔水層，故場區地下水較為貧乏。據地面調查邊坡區內未見有泉點等地表出水點，僅在高陡切坡局部坡體上泥質粉砂巖及節理裂隙發育帶呈潮濕浸水狀出水；鉆探揭露上覆土層多呈干燥及稍濕狀，鉆孔多為干孔，僅4段邊坡下部坡腳一帶鉆孔靜止水位在2.30～18.10m，埋深變化較大，且無統一地下水面，以上均可說明本區勘察范圍內地下水不豐富。

1.3.2 地下水補給、徑流、排泄條件

區內地下含水層主要受大氣降水補給，上覆土層松散，孔隙大，強風化基巖裂隙較發育，加之高陡切坡地形，其徑流、排泄條件好，補給條件差，場地富水性弱，水文地質條件屬簡單類型。

2 該高陡邊坡整體穩定性評價

有很多的復雜因素能夠影響到高陡邊坡整體穩定性，而且受到不同組合條件的影響，這些因素會對邊坡穩定性產生不同的敏感度。軟巖高陡邊坡整體穩定性會受到這些因素之間耦合作用以及相互作用的各種影響，而且往往呈現出非線性的特點。截止到現在，有很多方法能夠評價分析高陡邊坡整體穩定性，但是同時也具有較多的問題。

在對軟巖高陡邊坡整體穩定性進行評價的時候，必須要選擇多種手段和方法，其中廣泛運用的方法就是赤平投影法，同時這種方法也是最為有效的一種方法。立足于該方法，能夠開展極限平衡法計算，在定量計算分析軟巖高陡邊坡整體穩定性的時候非常適用。

2.1 采用赤平投影法的運用

利用赤平投影法首先可以將工程當中的可能不穩定塊體找出來，這種塊體具有較大的出現崩滑的可能性，然后要對其中能夠將崩滑體形成的側邊界找出來，同時計算出崩滑體的滑移面以及崩滑體的后緣裂縫。

2.2 等效內摩擦角評價法的運用

在該高陡邊坡9m高度的邊坡當中，除了具有風化掉塊的情況，，裂縫基本上沒有存在于坡頂之上，具有較為穩定的特點，然而其12m高度的邊坡具有較差的自穩性，而且沒有明顯規律存在于結構面當中，但是具有十分良好的結合，屬于一種碎裂鑲嵌型巖體。根據測算，我們最終確定60°～50°屬于其邊坡巖體的等效內摩擦角的范圍，然后以裂縫在坡頂的發育情況為根據，確定53°為其邊坡的等效內摩擦角。根據這些結果，得出不穩定邊坡就是其中大于53°坡度的邊坡的結論。

2.3 Sarma法為根據驗算其穩定性

以前面分析評價的邊坡巖體的優勢面特性以及其結構類型作為根據，我們可以得出以下結論，在計算分析評價該高陡邊坡整體穩定性的時候采用Sarma法是非常合適的。其結構面抗剪強度參數的取值見表1。

在計算的時候利用Sarma法，可以計算出其不穩定塊體具有大于1.066的穩定系數，而且其屬于一種極限平衡狀態，符合邊坡的變形，同時也表明了在計算該高陡邊坡其他段穩定性的時候可以采用該計算參數。

2.4 應對措施以及治理效果

利用上述方法評價算該高陡邊坡的整體穩定性，可以得出以下結論，該高陡邊坡屬于一種極限平衡狀態，具有比較差的穩定性，因此需要對其實施加固處理。

利用錨桿加預應力錨索實施治理，并且進行重復高壓注漿，將雙層金屬網外鋪在上面，同時利用混凝土噴射出一定的厚度，將截水溝以及排水溝設在邊坡上下及馬道的位置，同時采用必要的減少降水對巖體破壞的措施。在治理的過程中，需要注意以下幾點要求。

1）邊坡支護措施的使用年限不低于場地內擬建物的使用年限。

2）應采用動態法設計，信息法施工，邊坡開挖后應立即進行支護。

3）一級邊坡支護結構設計中，應充分考慮其頂部擬建筑物基礎的水平荷載、垂直荷載對邊坡支護結構的不利影響。

4）支護結構基礎應置入穩定的中風化之下基巖內，并滿足抗滑、抗傾覆穩定要求。

<1)，且各件產品是否為不合格品相互獨立．

5）采用錨桿錨固措施時，錨固端應嵌入完整的中風化一下基巖內。

6）對切坡面頂部、中部應設置足夠寬度的落石平臺及護欄，攔截上部落石。

7）由于邊坡高度較大，切忌無序作業，并應預留1～2m進行人工開挖。

8）施工期間對切坡面存在的欠穩定巖土體建議進行清除。

在實施對該軟巖高陡邊坡的治理措施之后，具有非常明顯的效果。經過該治理工程，我們認為分析評價該軟巖高陡邊坡的穩定性具有十分可靠的特點，而且具有十分合理的設計施工，最終使該礦井的安全性得到了有效的保證。

結語

計算技術方法、巖石力學以及工程地質學等很多學科在分析評價軟巖高陡邊坡的穩定性的時候都得到了運用，如果單純的利用力學以及數學方式很能完成對其的計算論證和評價。在分析評價軟巖高陡邊坡的穩定性的時候需要掌握第一手的地質環境條件資料，這是做出準確評價的關鍵。以此為基礎，針對軟巖高陡邊坡的穩定性進行計算，能夠有效的保證邊坡加固設計的準確性，并且能夠使治理效果得以提升。

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