重陽西站斷層帶深路塹邊坡穩(wěn)定性評價(jià)

李 艷 湘

(中鐵第四勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，湖北 武漢 430063)

重陽西站斷層帶深路塹邊坡穩(wěn)定性評價(jià)

李 艷 湘

(中鐵第四勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，湖北 武漢 430063)

針對重陽西站斷層破碎帶深路塹邊坡，參照臨近既有寧西線工點(diǎn)通過反演分析得到了巖土及層間力學(xué)參數(shù)，在此基礎(chǔ)上分別采用圓弧滑動(dòng)、順層滑動(dòng)兩種模式分析了重陽西站深路塹邊坡，表明設(shè)計(jì)措施較為合理，分析結(jié)果可為邊坡設(shè)計(jì)和施工提供一些有益的指導(dǎo)。

斷層破碎帶，順層邊坡，穩(wěn)定性分析

0 引言

邊坡穩(wěn)定性分析一直是巖土工程界的重要課題，由于地質(zhì)結(jié)構(gòu)、力學(xué)參數(shù)、破壞模式等方面的不確定性，常常導(dǎo)致分析結(jié)果具有一定的不確定性，因此邊坡穩(wěn)定性分析是一項(xiàng)多學(xué)科融合較差的復(fù)雜問題。對于斷層破碎帶邊坡、順層邊坡等復(fù)雜條件小的邊坡穩(wěn)定性評價(jià)，評價(jià)結(jié)果的正確與否直接關(guān)系到邊坡工程的成敗，其關(guān)鍵環(huán)節(jié)有兩個(gè)方面，一是巖土力學(xué)參數(shù)的合理選取，一是破壞模式的準(zhǔn)確評價(jià)。本文針對重陽西站斷層破碎帶深路塹邊坡，參照臨近既有寧西線工點(diǎn)通過反演分析得到了巖土及層間力學(xué)參數(shù)，在此基礎(chǔ)上分別采用圓滑滑動(dòng)、順層滑動(dòng)兩種模式分析了重陽西站深路塹邊坡，表明設(shè)計(jì)措施較為合理，分析結(jié)果可為邊坡設(shè)計(jì)和施工提供一些有益的指導(dǎo)。

1 工程概況

1.1 工程簡介

蒙西至華中地區(qū)鐵路煤運(yùn)通道三門峽至荊門段，連接三門峽西站(不含)至荊門北站(不含)，正線長度464.366 km。擬建重陽西站位于河南省南陽市西峽縣重陽鄉(xiāng)上坪村，車站起訖里程為DK833+200～DK835+900，采用路基方案通過，其中DK834+638～DK834+678段、DK835+435～DK835+785段為深路塹，挖方邊坡最深達(dá)42 m，右側(cè)塹頂仍為自然陡坡。

1.2 工程地質(zhì)條件

DK835+435～DK835+785段右側(cè)：1)線路右側(cè)40 m～110 m外出露基巖為Pt11大理巖：其中強(qiáng)風(fēng)化層厚2 m～6 m，其下弱風(fēng)化。右側(cè)邊坡巖體產(chǎn)狀：335°∠62°，巖層走向與線路走向夾角為43°，視傾角54°，傾向左側(cè)；橫斷面方向邊坡坡度不大于40°，邊坡坡度小于巖層視傾角，不存在順層問題。2)線路右側(cè)40 m～110 m為西官莊—鎮(zhèn)平大斷裂南支，表現(xiàn)為韌性剪切帶。根據(jù)物探及測繪成果，構(gòu)造破碎帶寬度10 m～30 m，斷層面產(chǎn)狀為50°∠60°，傾向線路左側(cè)。DK835+500斷面高密度電法等視電阻率斷面見圖1。

2 邊坡巖土力學(xué)參數(shù)取值研究

2.1 邊坡巖土力學(xué)參數(shù)反演分析原理

邊坡巖土強(qiáng)度參數(shù)的選取和計(jì)算方法的選擇對邊坡穩(wěn)定性評價(jià)結(jié)果具有較大影響，已有的研究表明，在邊坡穩(wěn)定計(jì)算中，參數(shù)選取不當(dāng)引起的偏差遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于由于計(jì)算方法不同而引起的計(jì)算結(jié)果偏差，因此，合理選擇邊坡強(qiáng)度參數(shù)對穩(wěn)定性評價(jià)具有重要的意義。邊坡巖土體抗剪強(qiáng)度指標(biāo)可通過現(xiàn)場試驗(yàn)、室內(nèi)試驗(yàn)、反演分析和工程地質(zhì)類比(經(jīng)驗(yàn)方法)等方法綜合分析確定。一般認(rèn)為反演分析獲取的強(qiáng)度參數(shù)是最為可靠的。

在行業(yè)規(guī)范[1]中建議了邊坡巖土體及結(jié)構(gòu)面的力學(xué)參數(shù)反分析解，一些期刊文章和實(shí)際工程建設(shè)中也引用來評價(jià)和分析邊斜坡穩(wěn)定性。其基本計(jì)算公式如下：

(1)

其中，C為結(jié)構(gòu)面或巖土體內(nèi)聚力，kPa；φ為結(jié)構(gòu)面或巖土體內(nèi)摩擦角，(°)；Ks為邊坡安全系數(shù)；Wi為第i條塊自重，kN；αi為第i條塊底滑面的傾角，(°)；L為滑動(dòng)面底長度，m。

2.2 參數(shù)反演分析

根據(jù)現(xiàn)場測繪調(diào)查，DK838+500～DK838+700左側(cè)300 m處為一處既有寧西線高邊坡工點(diǎn)，所處區(qū)域?yàn)榍鹆甑孛玻匦屋^陡，自然坡度30°～50°，相對高差30 m～50 m，下伏基巖為砂礫巖強(qiáng)風(fēng)化，巖層產(chǎn)狀28°∠64°，橫斷面方向視傾角為22.5°。既有線右側(cè)路塹邊坡在2010年發(fā)生整體垮塌，下方漿砌片石擋墻仍在，上方邊坡采用噴錨防護(hù)。目前邊坡較為穩(wěn)定。假定其安全系數(shù)為1.25，采用滑坡推力法反演順層層間力學(xué)參數(shù)，采用圓弧滑動(dòng)法反演邊坡巖體力學(xué)參數(shù)。反演分析斷面形式及力學(xué)參數(shù)反演分析表如圖2，表1所示。

表1 力學(xué)參數(shù)反演分析表

層間參數(shù)C/kPa0510?/(°)27．725．623．7安全系數(shù)1．251．251．05巖體參數(shù)C/kPa52550?/(°)36．226．017．3安全系數(shù)1．251．251．25

2.3 邊坡力學(xué)參數(shù)取值

粉質(zhì)黏土采用試驗(yàn)指標(biāo)；砂礫巖巖體及層間力學(xué)指標(biāo)采用反演指標(biāo)；斷層破碎帶采用經(jīng)驗(yàn)指標(biāo)；各巖土層力學(xué)指標(biāo)詳見表2。

表2 巖土層物理力學(xué)參數(shù)采用值

3 邊坡穩(wěn)定性分析

3.1 工程措施

坡面防護(hù)：邊坡高8 m一級，邊坡坡率為1∶0.75，邊坡平臺寬2 m，坡面采取框架錨索防護(hù)，一般地段錨索長20 m，DK835+550～DK835+750段斷層破碎帶附近錨索加固至斷層破碎帶外不小于10 m。在清除坡表局部散布的松動(dòng)危巖落石后，局部設(shè)置被動(dòng)防護(hù)網(wǎng)。

錨固措施：邊坡坡腳設(shè)C35鋼筋混凝土錨固樁+樁間墻錨固措施。

排水措施：在塹頂5 m以外設(shè)截水溝，防止地表徑流流入邊坡而沖刷坡面。坡面排水通過設(shè)置排水溝、邊溝平臺截水溝、急流槽等將水引入自然溝中。邊坡平臺采用M10漿砌片石對其進(jìn)行封閉，以保證其安全可靠。

隔水措施：基床表層底部設(shè)置0.1 m厚中粗砂+復(fù)合土工膜隔水。

3.2 邊坡穩(wěn)定性分析

DK835+435～DK835+785段為斷層破碎帶軟巖順層深路塹，軟巖深路塹邊坡的穩(wěn)定性宜采用圓弧法進(jìn)行分析計(jì)算，此外還需考慮順層滑動(dòng)的穩(wěn)定性，以及斷層破碎帶與層面共同組成的滑面的穩(wěn)定性，邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)均按不小于1.25控制。

分析表明：DK835+700斷面整體穩(wěn)定安全系數(shù)為1.524；由順層邊坡穩(wěn)定性計(jì)算原理知：順層邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)大于tanφ/tanα=tan25°/tan12°=1.26；DK835+700斷面沿著斷層破碎帶與層面共同組成的滑面的穩(wěn)定安全系數(shù)為1.305；故DK835+435～DK835+785段邊坡穩(wěn)定性滿足規(guī)范要求。圓弧法及順層滑動(dòng)穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果見圖3，圖4。

4 結(jié)語

本文針對重陽西站斷層破碎帶深路塹邊坡，參照臨近既有寧西線工點(diǎn)通過反演分析得到了巖土及層間力學(xué)參數(shù)，在此基礎(chǔ)上分別采用圓弧滑動(dòng)、順層滑動(dòng)兩種模式分析了重陽西站深路塹邊坡，分析表明在設(shè)計(jì)措施條件下邊坡穩(wěn)定性較好，設(shè)計(jì)措施較為合理，分析結(jié)果可為邊坡設(shè)計(jì)和施工提供一些有益的指導(dǎo)。

[1] 鐵道部工務(wù)局.鐵路工務(wù)技術(shù)手冊——路基[M].北京：中國鐵道出版社，1995.

[2] DZ/T 0219—2006，滑坡防治工程設(shè)計(jì)與施工技術(shù)規(guī)范[S].

[3] Luo, Z.，Atamturktur, S.，Juang, C.H.，et al. Probability of serviceability failure in a braced excavation in a spatially random field：Fuzzy finite element approach[J].Computers and Geotechnics，2011，38(8)：1031-1040.

[4] 陳世剛.鐵路隧道進(jìn)出口段落石沖擊力計(jì)算分析[J].鐵道工程學(xué)報(bào)，2012(5)：35-39.

Stability evaluation of deep cutting slope Chongyang west station near fault zone

Li Yanxiang

(ChinaRailwayNo.4SurveyandDesignGroupCo.,Ltd,Wuhan430063,China)

According to the deep cutting slope at Chongyang west station, the paper concludes the geotechnical and interlayer dynamic parameter, analyzes the deep cutting slope at the station by adopting the smooth sliding and circular sliding based on the previous points, proves the design measures are reasonable, and proves by the analysis that it provides instruction for slope design and construction.

fault zone, smooth sliding slope, stability analysis

2015-03-24

李艷湘(1963- )，女，工程師

1009-6825(2015)16-0165-02

TU443

A