探索高邊坡設(shè)計(jì)要點(diǎn)

楊樺YANG Hua

（遵義光明電力設(shè)計(jì)咨詢有限公司，遵義 563000）

（Zunyi Guangming Electric Power Design Consulting Co.，Ltd.，Zunyi 563000，China）

1 高邊坡的穩(wěn)定性評(píng)價(jià)方法

1.1 高邊坡穩(wěn)定性的影響因素

1.1.1 土質(zhì)邊坡的影響因素 ①土坡的原有狀態(tài)發(fā)生了變化，受外界作用力的影響，如在坡頂堆放建筑材料，或者在坡頂上承載構(gòu)筑物的壓力等打破了原有土層結(jié)構(gòu)的平衡，也可能由于地質(zhì)災(zāi)害、地震爆破等因素產(chǎn)生了結(jié)構(gòu)變化；②靜水力或者含水量等因素的影響，導(dǎo)致土坡結(jié)構(gòu)的抗剪強(qiáng)度發(fā)生了變化，同時(shí)土坡會(huì)受到測(cè)壓應(yīng)力，導(dǎo)致土體發(fā)生變動(dòng)；③地下基坑或者水壩對(duì)邊坡中的滲流力影響，導(dǎo)致邊坡出現(xiàn)失穩(wěn)現(xiàn)象。

1.1.2 巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性的影響因素 ①原有地形構(gòu)造對(duì)坡體的影響，特別是山區(qū)的構(gòu)造；②夾層順向坡由于失穩(wěn)出現(xiàn)滑移，導(dǎo)致坡體的崩落和熔隙，整體結(jié)構(gòu)就會(huì)發(fā)生扭曲和壓裂等現(xiàn)象。另外會(huì)受砂泥巖和膨潤土的作用，主要是由于砂泥巖被風(fēng)化或者出現(xiàn)嚴(yán)重的腐蝕現(xiàn)象，導(dǎo)致巖體滑落，如果是受膨潤土的影響，就會(huì)由于蒙脫石的作用而使坡體產(chǎn)生失穩(wěn)變形等現(xiàn)象。

1.1.3 地質(zhì)構(gòu)造 ①順向坡，當(dāng)坡體的層面結(jié)構(gòu)傾向于河流或者湖泊時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生順層失穩(wěn)和變形情況；②反向坡，如果此時(shí)地層的層面跟山體接近，傾向于山體方向，則會(huì)導(dǎo)致坡體失穩(wěn)、變形，出現(xiàn)裂隙層面，一般在砂泥巖的互層中體現(xiàn)為墜潰型失穩(wěn)狀態(tài)。③切向破，在坡體同層產(chǎn)狀之間的構(gòu)造關(guān)系影響著坡體的變形和失穩(wěn)形式，一般滑動(dòng)面會(huì)出現(xiàn)在節(jié)理面、層面、斷層面和不整合接觸面的軟弱面上。

1.1.4 自然環(huán)境因素 ①地下水的影響，過多的雨水滲入到裂隙中，水進(jìn)入坡體和巖土空隙中，不僅增加了單位體積的重量，還會(huì)增大剪應(yīng)力，潛水面升高，空隙的水壓力也會(huì)不斷增加，破裂面上的正應(yīng)力也就不斷的減小，所以抗剪強(qiáng)度會(huì)降低。②氣候因素，降雨量的增加會(huì)導(dǎo)致坡體重量增加，坡體失穩(wěn)和凍融現(xiàn)象。③地震和其他因素，地震會(huì)使坡體結(jié)構(gòu)變得松動(dòng)，導(dǎo)致弱面錯(cuò)位或者破裂面的出現(xiàn)，穩(wěn)定性降低，同時(shí)也會(huì)受其他人為因素的影響，開挖等。

1.2 高邊坡的穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

穩(wěn)定等級(jí)的劃分：通常將高邊坡的穩(wěn)定等級(jí)劃分為基本穩(wěn)定邊坡、穩(wěn)定邊坡、欠穩(wěn)定和不穩(wěn)定邊坡等類型。①穩(wěn)定邊坡。沒有地下水和不利結(jié)構(gòu)面的影響，符合整體坡面的強(qiáng)度要求，局部和整體系數(shù)達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)等。②基本穩(wěn)定邊坡。邊坡的坡率符合土體的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)，存在少量地下水，沒有不利結(jié)構(gòu)面，整體和局部較為穩(wěn)定，坡面存在落石、沖溝等現(xiàn)象，穩(wěn)定系數(shù)1.05 以上。③欠穩(wěn)定邊坡和不穩(wěn)定邊坡。欠穩(wěn)定邊坡整體較穩(wěn)定，但受到地下水的強(qiáng)烈作用，導(dǎo)致巖石的強(qiáng)度大大降低，局部有坍塌、變形現(xiàn)象，穩(wěn)定系數(shù)在1.0-1.05，而不穩(wěn)定的邊坡坡率基本不符合標(biāo)準(zhǔn)，開挖和堆載現(xiàn)象嚴(yán)重，結(jié)構(gòu)面發(fā)育不良，出現(xiàn)了地下水侵襲和巖體破碎現(xiàn)象，穩(wěn)定系數(shù)小于1.0。

2 高邊坡設(shè)計(jì)中的問題分析

2.1 穩(wěn)定系數(shù)跟安全系數(shù)分析 穩(wěn)定系數(shù)主要能夠反映邊坡的穩(wěn)定狀態(tài)，是理論破裂面或者危險(xiǎn)破壞面中的抗滑力跟下滑力的比值。在進(jìn)行穩(wěn)定系數(shù)確定時(shí)需要根據(jù)《巖土工程勘察規(guī)范》進(jìn)行確定，一般對(duì)于重要工程則選擇1.30-1.50，普通工程選擇1.15-1.30，其他工程則采用1.05-1.15 即可。

①安全系數(shù)KS，邊坡對(duì)安全性的要求，通常來說安全系數(shù)小于等于穩(wěn)定性系數(shù)。在邊坡工程的穩(wěn)定性驗(yàn)算時(shí)一般會(huì)將安全系數(shù)設(shè)置為1.20-1.35，若超出要求需要對(duì)其進(jìn)行處理。②按照《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50330—2002 規(guī)定，滑坡的安全系數(shù)需要根據(jù)工程的影響因素確定，甲級(jí)建筑采用安全系數(shù)為1.25，乙級(jí)為1.15，丙級(jí)則為1.05。邊坡安全系數(shù)對(duì)其他因素的影響：

表1 邊坡安全系數(shù)

對(duì)于短暫時(shí)期比較穩(wěn)定的邊坡安全系數(shù)設(shè)定為1.3，永久性的則設(shè)置為1.5。

2.2 理論破裂角

2.2.1 土質(zhì)邊坡理論破裂角θ ①圓弧形滑動(dòng)圖紙邊坡，主要是計(jì)算劃分水平線跟圓弧切線的夾角；②沿巖土界面呈折線形圖紙滑動(dòng)邊坡，計(jì)算出劃分條塊處于巖土界面的坡角的平均值；③預(yù)估塌滑區(qū)，一般破裂角取為（45°+φ）/2，其中φ 表示為土體的摩擦角。

2.2.2 巖質(zhì)邊坡的理論破裂角θ 無外傾結(jié)構(gòu)面的巖質(zhì)邊坡采用45°+φ/2 的方式來確定破裂角，通常I 類巖體設(shè)置為75°。有外傾硬性結(jié)構(gòu)時(shí)選擇45°+φ/2 和外傾結(jié)構(gòu)傾角中的最大值。軟弱結(jié)構(gòu)面的巖質(zhì)邊坡采用45°+φ/2 分外傾結(jié)構(gòu)傾角中的最小值。另外對(duì)于超高巖質(zhì)邊坡破裂角會(huì)在計(jì)算的基礎(chǔ)上乘以小于1.0 的折減系數(shù)。

2.3 力學(xué)參數(shù)的選擇 ①結(jié)構(gòu)面參數(shù)，根據(jù)原位試驗(yàn)來確定抗剪強(qiáng)度的指標(biāo)。②巖體內(nèi)摩擦角，采用標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)摩擦角乘以裂隙發(fā)育程度中的折減系數(shù)。③土質(zhì)邊坡的強(qiáng)度指標(biāo)，按照水土合算需要考慮土的自重固結(jié)抗剪強(qiáng)度；若不按水土合算，地下水位之下的需要采取有效抗剪強(qiáng)度。④鋼筋、鋼絞線和砂漿之間的粘結(jié)強(qiáng)度，該強(qiáng)度可以根據(jù)錨桿的性能試驗(yàn)進(jìn)行確定。⑤等效內(nèi)摩擦角分為土質(zhì)邊坡和巖體邊坡的內(nèi)摩擦角，巖體可以采用下面公式進(jìn)行計(jì)算：φD=arctg（tgφ+cL/（Wcosθ）），其中巖體邊坡的等效內(nèi)摩擦角如表2 所示。

表2

3 結(jié)束語

高邊坡加固和處理在建筑工程中主要是起到保證邊坡結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性作用，由于高邊坡的穩(wěn)定性受地質(zhì)構(gòu)造、地層巖性、破體結(jié)構(gòu)、巖體結(jié)構(gòu)和水文地質(zhì)條件等因素的影響，再加上施工工藝和施工條件的復(fù)雜性，所以要想保證高邊坡的穩(wěn)定，就需要加大對(duì)高邊坡穩(wěn)定性特征的研究和探討，制定有效的技術(shù)方案。

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