某匝道邊坡穩定性分析與評價

王　輝,洪　昀

(安徽省交通規劃設計研究總院股份有限公司, 安徽 合肥　230088)

?

某匝道邊坡穩定性分析與評價

王輝,洪昀

(安徽省交通規劃設計研究總院股份有限公司, 安徽 合肥230088)

摘要：文章通過對該段邊坡工程地質條件及采空區的研究，分析評價了采空區性質、影響范圍及穩定性等，結合地形地貌、巖性、挖深、采空區及水文地質等條件，采用定性和定量的方法分析評價邊坡穩定性，并提出處治建議。

關鍵詞：邊坡；穩定性；分析與評價

0引言

本挖方段開挖長度約為100 m，路基寬為10.5 m，為雙側開挖，左側最大開挖深度為13 m，右側最大開挖高度約為26 m，挖方區分布小煤窯采空區，地表有塌陷跡象。路塹挖方邊坡主要工程問題為挖方形成的高邊坡及采煤形成的采空塌陷，穩定性差，對工程影響較大，應查明深挖路段工程地質條件[1]，特別是采空區性質、特征和分布等[2]，并對其穩定性進行分析評價和提出處治措施。

1場地工程地質條件

(1) 地形地貌。邊坡區微地貌屬低丘，地面標高一般在22～67m之間，其自然山坡坡度較緩，一般在12°～25°，植被茂密，主要以竹及灌木為主,本段挖方從低丘中下部通過。

(3) 地質構造和新構造運動。項目區未見斷層構造，場地新構造運動以振蕩式差異升降運動為主，場地地震動峰值加速度為0.05g。

(4) 水文地質條件。項目區地下水主要有上部松散層孔隙水，下部基巖裂隙水。第四系松散層孔隙水含水層主要為粉質黏土層，以潛水為主，地下水對混凝土及鋼筋混凝土結構中鋼筋具微腐蝕性。

(5) 小煤窯采空區。該采空區開采時間較久遠，現場調繪可見2個井口依然存在，洞口尺寸約為1.6 m×1.9 m，現在洞口已經坍塌，被植物覆蓋。當時采掘條件較差，幾乎全部靠人工開挖，巷道用木材等支撐，開采深度較淺，開采巷道均為沿洞口向上10°～15°方向掘進，采出量較小。

2邊坡穩定性分析與評價

2.1采空區的影響范圍

采空區的塌陷變形對路線影響范圍按文獻[3]確定，通過計算，采空區沿路線縱向方向處治長度約為14.86 m，橫向處理范圍為34.36 m，主要分布于擬開挖的右側邊坡。

2.2采空區穩定性評價

(1) 場地穩定性評價。采空區的穩定性評價采用極限平衡分析方法,計算維持巷道頂板穩定的臨界深度Hcr[3]為31.53 m，采空區的開采深度為2.4～6.0 m之間，顯然Fs<1.0，采空區的頂板不能滿足上覆巖層穩定性的要求，該采空區為不穩定。

(2) 地基穩定性評價。國外早在19世紀末開始研究采空區變形計算方法[4-6],目前在采空區地面變形計算領域主要有經驗計算方法和理論計算方法[7]。

本次地表變形估算主要采用理論和經驗計算方法進行預測，最大沉降量為2 550 mm，最大剩余沉降量為510 mm，最大剩余傾斜量為340 mm/m，最大剩余水平位移為±69.83 mm/m，最大剩余豎曲率為±353.9 mm/m2。

根據采空區允許變形值的規定，該段采空區處于不穩定狀態，需要進行處理。

2.3挖方邊坡的穩定性分析與評價

根據邊坡巖土工程條件，采用定性和定量分析相結合的方法進行[8]。

(1) 定性評價。開挖后形成左右側邊坡，主體為粉質黏土、全風化炭質灰巖及強風化炭質灰巖工程，為類土質坡，左側邊坡高度約為13 m，邊坡高度較小，開挖主體為全強風化炭質灰巖，且未有采空區分布，在合適的坡率下總體較穩定；右側邊坡高度較大，最大挖深達26 m，由于開挖切坡，產生臨空面，破壞了坡體原有的應力平衡，挖方區匯水面積較大，且局部分布采空區。綜合邊坡高度、巖性、地形地貌、降水及采空塌陷等不利因素影響，右側邊坡穩定性總體較差。

(2) 定量評價。邊坡穩定性分析選取代表性斷面，按天然工況和飽水工況2種工況進行計算。其巖土層參數和計算結果見表1所列。 對于斷面1(左側)，其天然工況和飽水工況的穩定系數分別為1.655和1.40；對于斷面2(右側)，其天然工況和飽水工況的穩定系數分別為1.213和1.09。

通過定性分析和定量計算，左側邊坡高度較小，在合適的坡率下，總體較穩定，右側邊坡高度較大，穩定性較差，飽水工況為欠穩定狀態，應進行邊坡的穩定性治理。

表1　邊坡穩定性計算參數和計算結果

(3) 計算模型。左側、右側坡體計算模型(天然工況) 分別如圖1、圖2所示。

圖1　左側坡體計算模型

圖2　右側坡體計算模型

3邊坡處治方案

該邊坡右側為欠穩定邊坡，破壞形式主要為全風化巖層產生圓弧滑動。小煤窯采空區處理措施主要有回填或壓力灌漿[9]，本采空區根據其性質和特征，建議采用回填和注漿法綜合處治。對右側欠穩定邊坡具體放緩邊坡，分級開挖，并采用錨桿(錨索)格構支擋加固，同時結合防排水等措施綜合整治。

4結論

(1) 采空區主要分布挖方邊坡右側，埋深淺，規模較小，處于不穩定狀態，對工程有一定影響，需進行處治。

(2) 該路塹左側邊坡高度較低，在合適的坡率下，總體較穩定，右側邊坡高度較大，且存在采空區，穩定性較差，飽水工況為欠穩定狀態，應進行邊坡綜合治理。

(3) 該邊坡可先回填結合注漿加固采空段，再對右側欠穩定邊坡放緩邊坡，分級開挖，并采用錨桿(錨索)格構支擋加固，同時結合防排水等措施綜合整治。

〔參考文獻〕

[1]JTG C20-2011，公路工程地質勘察規范[S].

[2]李景山.小煤窯采空區工程地質勘察幾點認識[J].科技與交流，2006(4)：30-33.

[3]JTG/T D31-03-2011,采空區公路設計與施工技術細則[S].

[4]陽軍生,劉寶琛，陽生權.豎井建設引起地表移動及變形[J].巖石力學及工程學報，1999,18(3):101-103.

[5]New B M,Bowers K H.Ground movement model validation atthe heathrow express trial tunnel[J].Tunnelling,1994(3):301-329.

[6] Holla L.Ground movement due to longwall mining in highrelief areas in new south wales, australia[J]. 1997,34(5): 775-787.

[7]劉寶琛,繆國華.煤礦地面移動的基本規律[M].北京:中國工業出版社, 1965.

[8]GB 50330-2013,建筑邊坡工程技術規范[S].

[9]林宗元.工程地質手冊(第4版)[M].合肥：合肥工業大學出版社，2007.

收稿日期：2016-03-10；修改日期：2016-03-18

作者簡介：王輝(1974-)，男，安徽六安人，安徽省交通規劃設計研究總院股份有限公司高級工程師．

中圖分類號：U419

文獻標識碼：A

文章編號：1673-5781(2016)02-0242-02