地災(zāi)治理中巖質(zhì)高邊坡穩(wěn)定性及其評價

鄧超

（十堰市建筑設(shè)計研究院 湖北十堰 442000）

地災(zāi)治理中巖質(zhì)高邊坡穩(wěn)定性及其評價

鄧超

（十堰市建筑設(shè)計研究院 湖北十堰 442000）

我國長期以來因地質(zhì)災(zāi)害造成眾多人員傷亡和巨大財產(chǎn)損失，而滑坡和崩塌災(zāi)害是所有地質(zhì)災(zāi)害中最為常見的形式。本文首先簡單介紹了巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性分析的一般過程，然后結(jié)合具體事例詳細分析計算了巖質(zhì)高邊坡穩(wěn)定性，并對其進行了評價，提出了預(yù)防處理措施，以期能夠降低發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害的概率。

地災(zāi)治理；巖質(zhì)高邊坡；穩(wěn)定性；評價

引言

我國受地質(zhì)災(zāi)害影響比較嚴重。長期以來，我國因為地質(zhì)災(zāi)害而造成眾多人員傷亡和巨大財產(chǎn)損失。滑坡和崩塌災(zāi)害是所有地質(zhì)災(zāi)害中最為常見的形式[1]。對巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性造成影響的因素是多方面的，總體而言可以分為外在因素和內(nèi)在因素，其中外在因素指的是人工（作業(yè)）活動、風(fēng)化及構(gòu)造等地質(zhì)作用、地下地表水的侵蝕等，內(nèi)在因素指的是巖石本身的物理力學(xué)性質(zhì)等，在這兩方面因素的綜合作用下導(dǎo)致邊坡出現(xiàn)變形最終引起破壞[3]。因此，對巖質(zhì)高邊坡穩(wěn)定性進行分析計算并評價，在此基礎(chǔ)上提出有效措施來預(yù)防災(zāi)害的方法具有重要的現(xiàn)實意義。

1 巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性過程分析

通常情況下都是通過以下三個主要步驟來分析評價一個邊坡的穩(wěn)定性：

（1）結(jié)合工程實際地質(zhì)勘測以及測繪資料，對構(gòu)造應(yīng)力及區(qū)域穩(wěn)定性等進行研究，在此基礎(chǔ)上來分析邊坡巖體結(jié)構(gòu)特點。對邊坡穩(wěn)定性進行判斷并預(yù)測邊坡巖體的破壞模式。

（2）綜合考慮邊坡巖體其邊界條件和受力條件等，根據(jù)選擇的巖體破壞模式，在室內(nèi)試驗或者現(xiàn)場勘測的基礎(chǔ)上明確巖石物理力學(xué)性質(zhì)，科學(xué)選擇計算參數(shù)，在結(jié)合一定的計算方法對邊坡穩(wěn)性實施分析計算，在計算結(jié)果的基礎(chǔ)上來分析評價邊坡安全穩(wěn)定性。

（3）在邊坡穩(wěn)定計算結(jié)果的基礎(chǔ)上，對邊坡巖體的現(xiàn)狀穩(wěn)定性以及以后可能出現(xiàn)的變形破壞形式進行總結(jié)，實現(xiàn)邊坡變形破壞以及發(fā)展趨勢的準確預(yù)測，尤其應(yīng)該分析環(huán)境因素以及時間因素對于邊坡穩(wěn)定性的綜合作用。針對那些現(xiàn)狀不穩(wěn)定的巖質(zhì)邊坡制定行之有效的工程治理措施以及建議。

2 工程概括

某危巖地處長江三峽巫峽上段北岸坡頂，被認定為大型高位危巖，危巖下方有一個村莊以及長江航道。前些年危巖出現(xiàn)了大量裂縫，主要是卸荷作用引起的構(gòu)造裂隙加寬。這種情況嚴重威脅到了下面村莊老百姓以及長江航道的安全。由于該危巖威脅到的對象較多，其地質(zhì)危害程度等級為Ⅰ級。危巖發(fā)育于坡頂陡崖位置，危巖陡壁頂高程以及坡腳陡巖底部高層分別在1220～1230m和1137～1147m范圍內(nèi)，兩者之間的高度差值在70～75m左右，整個分布的厚度平均為30～35m，長度為120m。涉及到的危巖體總體積大概為40×104m3。按照危巖結(jié)構(gòu)面及其變形狀況可以劃分兩大部分，如圖1所示。

圖1 危巖概況

①W1危巖處在西側(cè)，形成了一個獨立的石柱。其高度、長度以及寬度分別約為65m、8m以及6m，總的體積大概為3200m3，其平面形態(tài)呈現(xiàn)四邊形，其后緣已經(jīng)和目巖發(fā)生隔離；②W2危巖又可以細分為W2-1和W2-2兩部分，其中W2-1表示的是現(xiàn)在還沒有出現(xiàn)滑移的危巖，但是受到了壓力的作用，使得W2-1上面出現(xiàn)了一個楔形體，高度和厚度分別為50m和5～11m，總體積約為4000m3；W2-2部分是已經(jīng)出現(xiàn)崩塌掉落的巖塊，其高度、長度和厚度分別為70m、80m和10～15m，總的體積約為7×104m3。表1所示為危巖體特征總結(jié)。

表1 危巖體特征總結(jié)

3 危巖穩(wěn)定性分析

經(jīng)過推測認為巖體可能出現(xiàn)的變形破壞模式主要有兩種，分別為危巖出現(xiàn)下挫之后滑移崩塌以及巖體出現(xiàn)整體滑坡。下面主要針對后者進行計算。如圖2所示為計算模型。

圖2 W2整體滑坡計算模型

該危巖其地質(zhì)災(zāi)害防治工程等級被認定為Ⅰ級。其中防治工程安全系數(shù)F根據(jù)巖質(zhì)滑坡計算時候天然工況（工況一）以及暴雨工況（工況二）分別取1.25和1.20。另外，表2所示為穩(wěn)定性劃分標準。表3所示為各計算參數(shù)。

表2 穩(wěn)定性劃分標準

表3 穩(wěn)定性計算過程中用到的參數(shù)

按照現(xiàn)有變形狀況來確定已經(jīng)出現(xiàn)滑移的W2，根據(jù)折線滑動法也就是傳遞系數(shù)法進行計算，計算剖面采取的是典型剖面8剖面，針對危巖現(xiàn)狀計算內(nèi)容主要有：W2-2沒有出現(xiàn)滑移變形的時候W2整體穩(wěn)定性，如果W2-2出現(xiàn)了崩塌滑移之后W2-1的穩(wěn)定性；驗算了危巖削頂減載之后的狀態(tài)穩(wěn)定性。計算公式如下式所示：

（1）計算危巖現(xiàn)狀：針對W2-2沒有滑移變形的時候W2整體穩(wěn)定性；如果W2-2發(fā)生崩塌滑移之后W2-1的穩(wěn)定性。

基于傳遞系數(shù)法進行計算得到的結(jié)果如表4～5所示。

表4 W2整體穩(wěn)定性計算結(jié)果

表5 W2-2發(fā)生崩塌滑移之后W2-1的穩(wěn)定性計算結(jié)果

由表4～5的計算結(jié)果可以知道，在天然狀態(tài)下巖體處于欠穩(wěn)定狀態(tài)，但是如果遇到暴雨情況下則處于欠穩(wěn)定甚至是不穩(wěn)定狀態(tài)；如果W2-2發(fā)生了崩塌滑移則W2-1本身便會出現(xiàn)不穩(wěn)定問題，這主要是因為W2-2對W2-1起到了一定程度的支撐阻擋效果，一旦W2-2發(fā)生崩塌滑移，W2-1失去依靠自然會不穩(wěn)定。

（2）計算削頂減載之后的穩(wěn)定性：計算剖面采取的是8剖面，由上文的分析可以知道，在W2-2發(fā)生崩塌滑移前后，W2-1的穩(wěn)定性會受到很大的影響，這說明了W2-2對于W2-1起到了很好的壓腳作用。所以，在計算W2-1削頂減載之后穩(wěn)定性的時候。

同樣的利用傳遞系數(shù)法進行計算，得到的計算結(jié)果如表6所示。

表6 削頂減載之后W2-1的穩(wěn)定性計算結(jié)果

通過表6的計算結(jié)果可以知道，當(dāng)W2-1削頂減載之后，如果是一，也就是在自然狀態(tài)下，其穩(wěn)定性系數(shù)是1.19，該系數(shù)大于安全系數(shù)1.05，也就是基本處于穩(wěn)定狀態(tài)；同時在工況二，也就是在暴雨的狀態(tài)下，其穩(wěn)定性系數(shù)是1.16，該系數(shù)同樣大于安全系數(shù)1.05，也基本處于穩(wěn)定狀態(tài)。通過計算結(jié)果表明，采用對W2-1削頂減載這樣的治理效果非常顯著，采取這樣的治理措施之后邊坡基本上處于一個相對穩(wěn)定的狀態(tài)，但是還是無法達到絕對穩(wěn)定的要求，應(yīng)該采取其它更加有效的措施予以解決。

4 結(jié)束語

隨著我國社會經(jīng)濟增長需求，很多地方為了開發(fā)資源嚴重破壞了原有邊坡穩(wěn)定性或者是工程需要而人造邊坡，導(dǎo)致地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)，目前社會各界越來越關(guān)注邊坡問題[2]。由于巖質(zhì)高邊坡其穩(wěn)定性受到多方面因素的綜合影響，因此對其穩(wěn)定性進行準確計算特別重要，只有在制定預(yù)防措施時才有依據(jù)可循。本文結(jié)合具體事例詳細描述了巖質(zhì)高邊坡其穩(wěn)定性計算過程，并提出了處理措施。

[1]賀傳仁.巖質(zhì)高邊坡穩(wěn)定性分析及綜合治理的研究[D].中南大學(xué)，2013.

[2]韓建國.地災(zāi)治理中巖質(zhì)高邊坡的穩(wěn)定性分析與評價[D].山東大學(xué)，2012.

[3]姚環(huán)，鄭振，簡文彬，等.公路巖質(zhì)高邊坡穩(wěn)定性的綜合評價研究[J].巖土工程學(xué)報，2006，28（5）：558～563.

TU457

A

1004-7344（2016）11-0161-02

2016-3-28

鄧超（1979-），男，工程師，碩士研究生，主要從事邊坡治理、基坑支護與地基處理設(shè)計工作。