小議地下水作用下的邊坡平面滑動(dòng)法計(jì)算

王建能

摘 要：某住宅小區(qū)統(tǒng)一為-4F層地下室，平場開挖結(jié)束后將形成A-B、B-C、C-D、D-A四段臨時(shí)性基坑邊坡。擬建場地地下水埋藏較淺，地下水可使巖土體的含水量和容重增加，并且對(duì)巖土體產(chǎn)生物理和化學(xué)作用，使巖土體結(jié)構(gòu)面軟化，并改變巖土體性質(zhì)。文章采用自重+附加荷載（上覆土層及地表荷載）+地下水的方法，對(duì)該基坑邊坡的穩(wěn)定性進(jìn)行分析評(píng)價(jià)。

關(guān)鍵詞：地下水；平面滑動(dòng)法；穩(wěn)定性

中圖分類號(hào)：TV223.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2016）02-0050-01

1 工程概述

擬建該住宅小區(qū)，坪場標(biāo)高為1 248.55 m，整個(gè)小區(qū)統(tǒng)一為-4F層地下室，底板標(biāo)高為1 226.350 m。平場開挖結(jié)束后將形成A-B、B-C、C-D、D-A四段高約15.30～21.90 m的臨時(shí)性基坑邊坡。

2 邊坡場區(qū)的地質(zhì)環(huán)境概況

擬建場地為溶蝕洼地，場地為舊房拆遷址，地形相對(duì)較平坦，地面高程在1 241.70～1 247.00 m，相對(duì)高差在5.3 m左右。場地單斜構(gòu)造，出露地層為三疊系中統(tǒng)關(guān)嶺組（T2g）白云巖，場地被第四系覆蓋，未見基巖出露，據(jù)1/2.5萬區(qū)域地質(zhì)資料及現(xiàn)場踏勘，場地內(nèi)無構(gòu)造斷裂通過，次一級(jí)構(gòu)造亦不發(fā)育，地層傾向240 °，傾角15 °。

3 邊坡特征及類型劃分

該住宅小區(qū)開挖后，將形成高15.30～21.90 m臨時(shí)性基坑邊坡。現(xiàn)按成因、地層巖性、巖層傾向與坡向的關(guān)系分類，本文以A-B段切方邊坡為例，介紹穩(wěn)定性分析方法的有效實(shí)施。開挖完成后，將形成高度約15.3～19.30 m，長約122.50 m，坡向222 °，切坡坡度81 °的巖土混合邊坡，巖層產(chǎn)狀240 °∠15 °，順向坡，坡頂臨近道路，距離邊坡上口線最短水平距離約8.40m。坡頂分布紅粘土及素填土，厚4.90～11.30 m。出露基巖為三疊系中統(tǒng)關(guān)嶺組（T2g）白云巖，其中1-1'、2-2'、3-3'、4-4'、5-5'斷面分布強(qiáng)風(fēng)化白云巖，厚7.5～15.60 m，平均厚度為10.16 m。

根據(jù)《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》（GB 50330-2013）表4.1.4規(guī)定，A-B段邊坡有外傾結(jié)構(gòu)面，為巖層面，轉(zhuǎn)換視傾角為14 °，且結(jié)構(gòu)面結(jié)合差，巖體較破碎，邊坡巖體且場地地下水埋藏較淺，故綜合判斷該段邊坡巖體類型為Ⅳ類；B-C、C-D、D-A段邊坡無外傾結(jié)構(gòu)面，根據(jù)巖體單軸飽和抗壓強(qiáng)度平均值fr=26.756 MPa和現(xiàn)場鉆探巖巖芯直接鑒定及相關(guān)工程經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合《巖土工程勘察規(guī)范》（GB 50021-2001）附錄A.0.1表，巖石堅(jiān)硬程度為較軟巖，故綜合判斷此三段邊坡巖體類型為Ⅲ類。

4 邊坡穩(wěn)定性計(jì)算及評(píng)價(jià)

采用平面滑動(dòng)法對(duì)該切方邊坡的穩(wěn)定性進(jìn)行計(jì)算及評(píng)價(jià)。假定潛在滑面在最低臨空面位置，對(duì)A-B段邊坡取6-6'剖面，上覆土層及道路考慮為上部荷載。

確定浸潤線的軌跡原則為：由于地下水水位埋藏較淺，考慮到基坑尚未開挖，根據(jù)類似工程經(jīng)驗(yàn)，勘察期間水位觀測為 1 240.00 m，基坑降水到地下室底板以下0.5 m處，出于工程安全考慮，邊坡開挖降水后，浸潤曲線從坡腳緩慢上升總體呈剖拋物線分布，最后水平趨近于豐水期水位1 240.00 m。運(yùn)用水土合算原則采用平面滑動(dòng)法進(jìn)行穩(wěn)定性計(jì)算，水下部分巖土體重度采取浮重度。

備注：

①考慮動(dòng)水壓力；

②道路荷載均按寬度每延米荷載20 kPa參與計(jì)算；

③A-B段邊坡頂部青龍路對(duì)面民房荷載按500 kN參與計(jì)算。

對(duì)A-B段基坑邊坡巖體的穩(wěn)定性采用平面滑動(dòng)法進(jìn)行分析可知：由于A-B段基坑邊坡外傾結(jié)構(gòu)面（巖層面240 °∠15 °）與邊坡的坡向（A-B段坡向222 °）同向，轉(zhuǎn)換成視傾角，為14 °，而坡度為81 °，其結(jié)構(gòu)面的長度將遠(yuǎn)大于坡高，其安全系數(shù)也將遠(yuǎn)大于《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》（GB 50330-2013）表5.3.1中所要求的安全系數(shù)，又因?yàn)锳-B段巖體類型為Ⅳ類，等效內(nèi)摩擦角φe小于45 °+φ/2破裂角，為50 °，故分別計(jì)算破裂角取巖層面及等效內(nèi)摩擦角參與計(jì)算，兩種情況安全系數(shù)取小值，可得出計(jì)算結(jié)果見表1。兩種情況如圖1和圖2所示。

5 穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

由穩(wěn)定性計(jì)算及評(píng)價(jià)可知，總體屬于不穩(wěn)定結(jié)構(gòu)， 巖體可能會(huì)沿產(chǎn)生平面滑動(dòng)。坡頂青龍路由于距離邊坡上口線較遠(yuǎn)，雖對(duì)于穩(wěn)定性影響較小，但在開挖時(shí)，邊坡在卸荷裂隙與本身節(jié)理裂隙的組合切割作用下，巖體將形成獨(dú)立的塊體，在施工爆破等作用下，邊坡可能會(huì)產(chǎn)生局部的崩塌。并且該段邊坡由于強(qiáng)風(fēng)化層分布較厚，部分?jǐn)嗝鎺r土體可能會(huì)產(chǎn)生圓弧狀滑動(dòng)破壞邊坡的穩(wěn)定性，上述原因都會(huì)對(duì)坡頂?shù)缆芳捌履_施工安全造成一定影響，建議對(duì)該段邊坡進(jìn)行支護(hù)處理。

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