某邊坡穩定性分析評價

2016-08-11 08:02:52梁金武

大科技 2016年5期

梁金武

（湖南省輕工紡織設計院湖南長沙 410015）

某邊坡穩定性分析評價

梁金武

（湖南省輕工紡織設計院湖南長沙 410015）

查明邊坡地層巖性、地質構造、巖石的風化程度、邊坡的巖體類型和結構類型；結構面的產狀、規模、傾向路基的情況；沿線不良地質的發育及分布情況，及邊坡穩定情況。

地質；邊坡；滑動面；穩定性計算

1 引言

邊坡自然地貌屬于條形丘陵地貌，丘陵走向為北東走向，自然斜坡坡度15～40°不等，丘陵坡表植被發育，為毛竹林，頂部基巖出露，植被為松林。路線左側丘陵最高高程約250m。現狀邊坡處于穩定狀態，巖體風化作用強烈，全～強風化層厚度大，邊坡開挖不當易造成滑坡。

2 邊坡工程地質條件

（1）地層巖性

邊坡所在區域出露地層主要有：下白堊統硬質巖和崩坡積成因的第四系堆積物以及侵入巖脈，其巖性特征從新到老依次為：

①第四系

崩坡積層：物質成分為含碎石粉質粘土，褐黃色，棕黃色，可塑，其中含少量碎石和角礫，組份分布不均，韌性和干強度較差，層厚一般3～5.0m，屬普通土。

②下白堊統

下白堊統：邊坡所在區的主要地層，紫灰色、灰色，受構造影響，巖體破碎，風化強烈。全風化硬質巖，灰黃色、褐黃色，巖石結構構造已近徹底破壞，僅原巖外觀局部尚存，巖芯呈砂土狀、土柱狀，屬硬土；強風化硬質巖，褐黃色、棕褐色、灰黃色等雜色，結構尚清，巖質軟，節理裂隙極發育，巖芯呈碎塊狀、土柱狀夾碎塊狀，屬軟石；中風化硬質巖，紫灰色、灰紫色，凝灰質結構，塊狀構造，巖質硬，致密，節理裂隙較少見，巖芯呈柱狀，節長一般0.2～0.6m，屬次堅石。

③巖脈

巖脈：以巖脈形式與線路斜交，路塹范圍內有兩條巖脈出露，小里程段巖脈風化作用強烈，全強風化層厚度大，大里程段巖脈中風化基巖直接出露，巖體完整性好，巖質堅硬，節理裂隙發育。

全風化巖脈，灰黃色、褐黃色，巖石結構構造已近徹底破壞，僅原巖外觀局部尚存，巖芯呈砂土狀，厚7～8m，屬硬土，強風化巖脈，灰黃色、褐黃色，巖石結構構造大部分已被破壞，巖石色舊，巖芯為碎塊狀，局部為柱狀，該層見于鉆孔上部，巖脈內該層較厚，屬軟石；中風化巖脈，肉紅色，或淺紫紅色，正長結構，塊狀構造，巖質堅硬，致密，錘擊聲脆，反彈，巖石中節理裂隙發育，主要為豎直節理，特別是中上部節理較多，部分裂隙面上見鐵錳質氧化膜，巖芯總體較完整，節長一般30～50cm，最大節長達1.0m，屬次堅石。

（2）節理裂隙及構造發育特征

路塹范圍內有兩條巖脈出露，均為北東向分布，與丘陵走向一致，小里程段巖脈風化作用強烈，全強風化層厚度大；大里程段巖脈沿山脊發育，中風化基巖直接出露，巖體完整性好，巖質堅硬，節理裂隙發育。主要節理有：①205°∠85°，平直，閉合，1～2條/m；②246°∠82°，平直，閉合，l～2條/m；③225°∠20°，平直，閉合，1～2條/m；④348°∠74°，平直，延伸長；⑤308°∠85°，3～4條/m，平直，延伸長；⑥5°∠25°，1條/m，平直，延伸長。

侵入巖脈兩側基巖受平行于巖脈方向的構造影響，巖體風化作用強烈，全～強風化層厚度20～30m。

（3）不良地質

本路段不良地質為崩坡積體，主要為山頂巖脈巖體崩落形成，塊徑一般大于5m，山坡上部有松動大塊石分布，山坡上亦有巖脈風化剝蝕后殘留石柱。

侵入巖脈兩側基巖受構造作用影響，巖體風化作用強烈，全～強風化層厚度大，邊坡開挖不當易造成滑坡。

（4）水文地質條件

根據地下水的賦存條件和埋藏特征，調査區內地下水主要為第四系松散堆積層中的孔隙水和基巖裂隙水。孔隙水主要賦存于夾碎石殘坡積土中，地下水主要接受大氣降水補給，通過土體孔隙徑流，以向下伏基巖層排泄為主；但由于第四系厚度較薄，其富水性差。基巖裂隙水主要賦存于山體全_強風化基巖裂隙中，部分接受上伏第四系孔隙水補給，部分直接接受大氣降水補給。由于該段為條形丘陵，崩坡積體段兩邊凸起，中間凹，呈簸箕狀，雖然匯水面積小，但地形利于匯水，根據鉆探資料，水位基本位于第四系與全風化面處。

3 邊坡開挖方案及穩定性評價

3.1 邊坡開挖建議

據野外調査，左側邊坡為崩坡積體分布范圍，邊坡以崩坡積體及全～強風化基巖為主，為土質邊坡或巖土混合邊坡；大里程段邊坡以中風化巖脈為主，屬于巖質邊坡，現狀穩定性較好，未見整體性滑動破壞跡。邊坡坡體由全-強風化硬質巖、中風化巖脈及崩坡積體組成，強風化基巖較破碎，厚度大，厚達12m，自穩能力差，中風化巖脈巖質堅硬，巖體較完整，自穩能力一般。

1號橫斷面右側邊坡最大開挖約4m，建議一級開挖到頂，坡率為1：1.00；左側邊坡最大開挖高度為40m，采用五級開挖，下部設3m擋墻，二至三級邊坡坡率1：1.00，第四、五級坡率取1：1.25，二、三、四級坡高均取10m，第五級開挖至頂部，坡頂外設置截排水溝。

2號斷面左側邊坡最大開挖高度為13.6m，采用二級開挖，下部設3m擋墻，第二級開挖至頂，坡率從下往上依次為1：0.25、1：1.00。

3號斷面左側邊坡最大開挖高度為38.0m，采用四級開挖，第一至三級坡高10m，第四級開挖至頂部，坡率從下往上依次為1：0.50、1：0.75、1：1.75、1：1.00。坡頂外設置截排水溝。根據赤平投影分析，①③節理組合對邊坡不利。

3.2 開挖邊坡穩定性分析

開挖邊坡整體穩定性評價：

邊坡巖體風化不均，整體全強風化厚度大，且有構造發育，巖體完整性不均，較破碎，整體上地質條件較差，需對開挖成坡后的新邊坡進行穩定性驗算。

計算模型：

依據《建筑邊坡工程技術規范》（GB50330-2002），對較大規模的碎裂結構巖質邊坡易采用圓弧滑動法計算。計算模型及公式如下：

式中：K——整個滑體剩余下滑力計算的安全系數；

l——單個條塊的滑動面長度（m）；

W——條塊重力（kN），浸潤線以上取重度，以下取飽和重度；

φ——條塊的重力線與通過此條塊地面中點半徑之間的夾角；

c、θ——滑動面的內摩擦角和粘聚力。

（1）計算剖面的選擇

選擇邊坡開挖高度較大，風化層厚度大的剖面。

（2）計算工況

調查區內地下水主要為第四系松散堆積層中的孔隙水和基巖裂隙水。孔隙水主要賦存于夾碎石殘坡積土中，地下水主要接受大氣降水補給，通過土體孔隙徑流，以向下伏基巖層排泄為主；但由子第四系厚度較薄，其富水性差。基巖裂隙水主要賦存于山體強一中風化基巖裂隙中，部分接受上伏第四系孔隙水補給，部分直接接受大氣降水補給，順地勢向低注處排泄，總體富水性弱。因此僅選擇天然工況對邊坡整體穩定性進行計算。

（3）計算參數的選取依據巖土體物理力學實驗及經驗參數，同時參照《建筑邊坡工程技術規范》4.5.4條“巖體粘聚力、內摩擦角可由巖塊粘聚力、內摩擦角標準值按巖體裂隙發育程度乘以相應折減系數確定”。最終確定邊坡穩定性計算參數如表1。