基于瑞典條分法的土質(zhì)邊坡穩(wěn)定性分析及其治理

褚福永

(麗水學(xué)院工程與設(shè)計(jì)學(xué)院，浙江麗水 323000)

基于瑞典條分法的土質(zhì)邊坡穩(wěn)定性分析及其治理

褚福永

(麗水學(xué)院工程與設(shè)計(jì)學(xué)院，浙江麗水 323000)

結(jié)合某土質(zhì)邊坡工程實(shí)例，運(yùn)用瑞典條分法對(duì)其進(jìn)行了穩(wěn)定性計(jì)算，并根據(jù)計(jì)算結(jié)果提出了治理措施，結(jié)果表明，提出的截排水+格構(gòu)梁預(yù)應(yīng)力錨桿的支護(hù)方式能較好地增強(qiáng)邊坡的穩(wěn)定性，為類似工程提供了理論依據(jù)和借鑒。

邊坡，穩(wěn)定性評(píng)價(jià)，治理措施

0 引言

作為本文研究對(duì)象的邊坡原為丘陵坡地，后經(jīng)人工開(kāi)挖，堆填形成了填土邊坡。坡頂、坡腳均為平坦的場(chǎng)地，邊坡長(zhǎng)約210 m，坡高最大28m，大部分段大于20m。該邊坡兩端逐漸與原始山坡相連。由于坡面長(zhǎng)期裸露，故受雨水侵蝕影響顯著，根據(jù)有關(guān)資料，該工程已發(fā)生兩處微型崩塌，極有邊坡失穩(wěn)的可能，潛在危險(xiǎn)性非常大，因此，為防止其對(duì)附近居民的生活及安全造成不必要的影響，必須加以處理。

筆者在前人邊坡穩(wěn)定性理論［1，2］及邊坡支護(hù)技術(shù)［3］研究的基礎(chǔ)上，對(duì)所研究的邊坡進(jìn)行了穩(wěn)定性計(jì)算，在計(jì)算結(jié)果的基礎(chǔ)上提出了支護(hù)方案，并對(duì)支護(hù)方案的合理性進(jìn)行了驗(yàn)證。

1 邊坡工程地質(zhì)概況

1.1 邊坡巖土結(jié)構(gòu)特征

該工程原始地面類型為丘陵斜坡，后經(jīng)人工填土形成現(xiàn)有填土邊坡。邊坡坡腳場(chǎng)地高程約為82 m～84 m，坡頂場(chǎng)地高程約為101 m～110 m，坡高最高28 m，坡度約為26°～40°。邊坡西南端接自然山體，山體坡度約25°～33°。邊坡東北端邊坡逐漸隨地勢(shì)降低而消失。因此，該邊坡所屬地形地貌類型較復(fù)雜。

通過(guò)對(duì)邊坡進(jìn)行巖土工程勘察發(fā)現(xiàn)，邊坡區(qū)域分布有:人工填土層(Qml)、第四系殘積層(Qel);基巖由侏羅系凝灰質(zhì)砂巖組成。其中，人工填土層自上而下可分兩層，即7.7m～35.0m的雜填土層和5.4 m～5.75 m的素填土層;第四系殘積層(Qel)主要為粉質(zhì)粘土;侏羅系(J)自上而下也可分為兩層，即16.0 m～37.6 m的強(qiáng)風(fēng)化層和20.3 m～35.3 m的中風(fēng)化層。

根據(jù)區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造資料，場(chǎng)地附近有2條北東向斷裂(F105，F(xiàn)106)通過(guò)，距離100 m～200 m，受區(qū)域構(gòu)造的影響，勘查區(qū)內(nèi)節(jié)理裂隙發(fā)育。根據(jù)GB 50011—2001建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范的有關(guān)規(guī)定，本場(chǎng)地的抗震設(shè)防烈度為7度，設(shè)計(jì)基本地震加速度值為0.10g，設(shè)計(jì)地震分組為第一組;場(chǎng)地土類型為軟弱土～中硬場(chǎng)地土，以軟弱土為主，建筑場(chǎng)地類別為Ⅱ類，場(chǎng)地內(nèi)存在陡峭邊坡，并存在填土震陷問(wèn)題，本場(chǎng)地位于對(duì)建筑抗震不利地段。

場(chǎng)地內(nèi)地下水有第四系孔隙潛水和基巖裂隙水兩種類型。在場(chǎng)地內(nèi)兩處進(jìn)行鉆孔，對(duì)地下水取水樣并進(jìn)行室內(nèi)水質(zhì)分析，按GB 50021—2001巖土工程勘查規(guī)范有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)判定:兩處鉆孔得到的水樣，其水質(zhì)對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋無(wú)腐蝕性，但對(duì)鋼質(zhì)結(jié)構(gòu)具有弱腐蝕性。可以看出，場(chǎng)地水文地質(zhì)條件簡(jiǎn)單。

1.2 邊坡巖土物理力學(xué)性質(zhì)

根據(jù)室內(nèi)土工試驗(yàn)及現(xiàn)場(chǎng)和現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)結(jié)合的方式確定巖土層的物理力學(xué)指標(biāo)。

其中，雜填土、素填土和粉質(zhì)粘土的天然重度分別為18.5 kN/m3，18.3 kN/m3和18 kN/m3，飽和重度分別為19.0 kN/m3，18.8 kN/m3和18.5 kN/m3。雜填土、素填土和粉質(zhì)粘土的天然抗剪強(qiáng)度c和φ分別為19 kPa和18°，19 kPa和10°以及20 kPa和26°，飽和重度分別為12 kPa和14°，12 kPa和7°以及16 kPa和20°。

2 邊坡穩(wěn)定性分析

2.1 邊坡類型及安全等級(jí)

根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 50330—2002建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范規(guī)定，邊坡工程安全等級(jí)一級(jí)確定的土質(zhì)邊坡高度(＞15 m)，破壞后果嚴(yán)重，確定此邊坡工程的等級(jí)為一級(jí)，邊坡災(zāi)害治理的設(shè)計(jì)復(fù)雜程度為Ⅲ級(jí)。

因此，本邊坡確定為:安全等級(jí):一級(jí);安全系數(shù):對(duì)土質(zhì)邊坡，穩(wěn)定性分析多采用瑞典條分法，天然工況和暴雨工況安全系數(shù)K分別取1.30和1.10;邊坡工程重要性系數(shù):γ0=1.10。

2.2 邊坡穩(wěn)定性分析

為研究邊坡的穩(wěn)定性，根據(jù)實(shí)測(cè)剖面，對(duì)本工程勘察所得到的幾個(gè)典型剖面(即1—1'，2—2'，3—3'，4—4'剖面)進(jìn)行穩(wěn)定性驗(yàn)算。同時(shí)，由于本工程為土質(zhì)邊坡，故采用瑞典條分法進(jìn)行計(jì)算，并按總應(yīng)力法對(duì)天然工況和暴雨工況兩種工況下的邊坡穩(wěn)定性進(jìn)行其穩(wěn)定系數(shù)Fs的值，并將算得的結(jié)果列于表1中。

表1 天然及暴雨工況下邊坡穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果

由表1中可以看出，天然條件下1—1'，2—2'，3—3'和4—4'剖面穩(wěn)定系數(shù)分別為1.247，1.18，1.17和0.956:暴雨條件下1—1'，2—2'，3—3'和 4—4'剖面穩(wěn)定系數(shù)分別為 0.956，0.911，0.916，0.774。所以，四個(gè)典型斷面均不穩(wěn)定，需進(jìn)行治理。

3 邊坡治理措施及結(jié)果

3.1 治理措施

根據(jù)對(duì)邊坡的地質(zhì)條件及穩(wěn)定性分析的成果，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，邊坡治理的方案采取:截排水+格構(gòu)梁預(yù)應(yīng)力錨桿的支護(hù)方式。其中，錨桿起到整體加固的作用，格構(gòu)梁起到坡面加固兼錨桿外錨頭的錨固端的作用。預(yù)應(yīng)力錨桿在設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮滑坡的實(shí)際情況，錨桿的長(zhǎng)度必須能夠滿足抗滑的要求，即其基本的長(zhǎng)度須穿越滑動(dòng)層，進(jìn)入穩(wěn)定巖層。

邊坡的具體設(shè)計(jì)方案大致包括以下幾個(gè)方面:

1)分級(jí)放坡。

對(duì)現(xiàn)有邊坡按照1∶1.5的坡率分級(jí)放坡。由于邊坡表層松散，坡腳線適當(dāng)后延，保證能夠?qū)⒈韺酉鄬?duì)松散的土體挖除。邊坡分2級(jí)～3級(jí)，每級(jí)邊坡高度不超過(guò)9 m。

2)格構(gòu)梁和預(yù)應(yīng)力錨桿。

邊坡開(kāi)挖放坡后經(jīng)人工清理坡面，在坡面設(shè)置井字格構(gòu)梁和預(yù)應(yīng)力錨桿。錨桿設(shè)計(jì)錨固長(zhǎng)度為 6.0 m，傾角為 20°，HRB335φ28高強(qiáng)錨桿，長(zhǎng)度為12 m，錨固段長(zhǎng)6 m，間距為2.5 m× 3 m。長(zhǎng)方形布置，沿坡高共布置8排，間距2.5 m。格型地梁采用C25鋼筋混凝土現(xiàn)澆，間距為2.5 m×3 m，尺寸為0.3 m× 0.3 m。

3)排水系統(tǒng)。

為消除水對(duì)土體抗剪強(qiáng)度的影響，按設(shè)計(jì)要求在邊坡外設(shè)置截水溝，在邊坡地表設(shè)置排水溝。

3.2 治理結(jié)果

治理措施實(shí)施后，天然條件下1—1'，2—2'，3—3'和4—4'剖面穩(wěn)定系數(shù)分別為1.701，1.518，1.507和1.421;暴雨條件下1—1'，2—2'，3—3'和 4—4'剖面穩(wěn)定系數(shù)分別為 1.456，1.341，1.276，1.240。

可以看出，各典型斷面治理后的穩(wěn)定性系數(shù)均達(dá)到規(guī)范要求。

4 結(jié)語(yǔ)

本文結(jié)合某土質(zhì)邊坡工程實(shí)例，及其相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范，對(duì)該邊坡治理進(jìn)行了初步設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)中，采用瑞典條分法進(jìn)行邊坡穩(wěn)定性分析，根據(jù)計(jì)算結(jié)果提出了截排水+格構(gòu)梁預(yù)應(yīng)力錨桿的支護(hù)方式。同時(shí)，為了減少地表水及地下水對(duì)邊坡土體抗剪強(qiáng)度的影響，設(shè)置了截水溝及排水溝。

總之，根據(jù)計(jì)算結(jié)果和相關(guān)設(shè)計(jì)原則，給出了合理的邊坡設(shè)計(jì)方案。

［1］ 李雙平.邊坡穩(wěn)定分析方法及其應(yīng)用綜述［J］.人民長(zhǎng)江，2010，41(20):12-15.

［2］ 季 凡，吳順川.土質(zhì)邊坡穩(wěn)定性安全系數(shù)計(jì)算方法探討［J］.山西建筑，2007，33(7):15-16.

［3］ 陳偉軍，何忠明，秦艷琪.基于極限平衡方法的邊坡錨桿最合理支護(hù)參數(shù)研究［J］.中外公路，2011，31(6):65-68.

Stability analysis and treatment of soil slope on the basis of Swedish slicemethod

Chu Fuyong

(College of Engineering and Design，Lishui College，Lishui323000，China)

Combining with the soil slope engineering example，the paper applies Swedish slicemethod and carries out stability computation，and puts forward processingmeasures according to the computation results.Results show that:the proposed supportmethod of cut-off drainage+latticed beam prestressed anchor can better enhance the slope stability，which has provided theoretical basis and guidance for similar engineering.

slope，stability evaluation，processingmeasures

TU413.62

A

1009-6825(2015)29-0066-02

2015-08-09

褚福永(1976-)，男，博士，講師