某土-巖組合邊坡勘察與穩定性分析

劉　平

(福建省建筑科學研究院　福建福州　350025)

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某土-巖組合邊坡勘察與穩定性分析

劉平

(福建省建筑科學研究院福建福州350025)

基于某土-巖組合邊坡的詳細勘察工作，為該邊坡的支護設計和施工提供必要的地質資料，分別采用圓弧滑動法和赤平投影法，分析了該邊坡的穩定性。結果表明：該邊坡的土質邊坡段存在滑移破壞危險，而巖石邊坡段穩定性相對較好。

土-巖組合邊坡；工程勘察；邊坡穩定性

1　工程概況

本次勘察擬支護邊坡位于福州某小區北側，主要為自然邊坡及已支護邊坡(該段邊坡預重新加固支護)，邊坡總長度約440m，坡體最大高度約為25m，為土巖組合型邊坡，邊坡走向呈近EW～近SN～近EW，坡度多在55°～75°，局部地形坡度較緩，坡度在15°～45°之間。

該邊坡距離小區住宅樓約為10～15m，邊坡破壞后果嚴重，故本工程重要性等級為一級，邊坡安全等級一級～二級，巖土工程勘察等級為甲級。

本次勘察共完成鉆孔35個和坑探點22個，并進行原位測試和土工試驗。

1.1地層巖性

根據勘察工作的結果分析，邊坡的巖土層主要有：

①-1素填土：灰黃色，松散～稍密，干燥～稍濕，主要由中粗砂堆填而成，含少量粘性土，成分分布不均勻，堆填時間不足1年。

①-2耕植土：褐黃色，松散，稍濕，主要由粘性土及中粗砂組成，含少量植物根莖。

②粉質粘土：黃褐色、紅褐色，可塑，局部為硬塑。顆粒成分以粘、粉粒為主，粘性較強，含少量中細砂顆粒，屬中等壓縮性土。

③殘積砂質粘性土：灰黃色，稍濕～濕，可塑～硬塑狀態。為花崗巖風化殘積形成，粘性較差，砂感較強，浸水后易軟化崩解。

④全風化花崗巖：灰黃、灰褐色，濕。風化劇烈，呈土狀，該層遇水易軟化、崩解。

⑤-1砂土狀強風化花崗巖：灰黃、灰褐色，飽和，風化強烈，呈砂土狀，礦物間粘聚力較弱，巖芯手捻即碎，該層遇水易軟化、崩解。

⑤-2碎塊狀強風化花崗巖：灰黃色，濕。風化不均，呈碎塊狀，部分位置該層巖芯呈碎粒狀，巖芯風化裂隙發育。

⑥層中風化花崗巖：青灰色、灰白色、肉紅色等，呈長柱狀，局部呈短柱狀和塊狀，中粗粒花崗結構，塊狀構造，質地較硬，節理裂隙發育，巖芯破碎，多呈短柱狀及塊狀，巖面新鮮，質硬，錘擊不易碎。

根據土工試驗結果統計分析，結合野外鉆探、槽探、物探等資料和相關規范[1～3]，綜合確定邊坡各土層物理力學參數見表1。

表1　各土層物理力學參數

1.2水文條件與地震

本場地所處地區屬亞熱帶海洋性季風氣候，溫和濕潤、雨量充沛、光熱豐富。場地地下水主要為賦存于①-1層素填土及①-2層耕植土的上層滯水，③層殘積砂質粘性土的孔隙潛水，以及下部花崗巖帶中的孔隙-裂隙弱承壓水。勘察期間，實測地下水混合穩定水位埋深為1.20～7.00m。

擬建場地位處抗震設防烈度6度區，地震動峰值加速度為0.05g，設計地震分組為第一組。

2　穩定性分析

由勘察成果可知，該邊坡類型為土質邊坡與巖質邊坡相結合的土巖組合邊坡。其中，K0+0～K0+55為土質邊坡，K0+55～K0+145為巖質邊坡， K0+145～K0+215為土質邊坡，K0+215～K0+245為巖質邊坡，K0+245～K0+315為土質邊坡，K0+315～K0+358為巖質邊坡，K0+358～K0+440為土質邊坡。土質邊坡與巖質邊坡的分布段的詳細情況見圖1“邊坡類型分布圖”。

2.1土質邊坡穩定性分析

根據邊坡滑動面的分布及邊坡現狀，選取2個典型剖面(位置見圖1，剖面10-10′：坡體由花崗巖風化層組成的邊坡；剖面21-21′：坡體上部由素填土、耕植土、粉質粘土、殘積砂質粘性土組成，下部由全風化花崗巖和砂土狀強風化花崗巖組成的邊坡)，通過SLIDE軟件采用圓弧滑動法進行模擬計算[4]。

(1)計算工況

本邊坡坡頂無建筑物和動荷載，可不考慮荷載影響，現狀邊坡存在地下水，且暴雨時可形成滲流面，另考慮地震暴雨同時發生的情況，故考慮地震作用與暴雨形成地下水滲流作用進行組合，故本邊坡穩定性評價的工況如下：

A1：現狀邊坡

A2：現狀邊坡+地下水滲流作用

A3：現狀邊坡+地震作用

A4：現狀邊坡+地下水滲流作用+地震作用

(2)計算結果

在現狀邊坡情況下，對剖面10-10′和21-21′搜索坡體內最危險滑面結果見圖2～圖5，其計算結果見表2(僅列出各種條件下的最小安全系數值)。

在自然狀態下，剖面10-10′的穩定性系數KS=2.407，處于穩定狀態；剖面21-21′的穩定性系數KS=0.922，處于不穩定狀態(見圖2)。

在飽水狀態下，剖面10-10′的穩定性系數KS=2.036，處于穩定狀態；剖面21-21′的穩定性系數KS=0.649，處于不穩定狀態(見圖3)。

在地震狀態下，剖面10-10′的穩定性系數KS=1.607，處于穩定狀態；剖面21-21′的穩定性系數KS=0.623，處于不穩定狀態(見圖4)。

在地震+飽水狀態下，剖面10-10′穩定性系數KS=1.348，處于穩定狀態；剖面21-21′穩定性系數KS=0.438，處于不穩定狀態。(見圖5)

表2　邊坡穩定性計算結果

(3)穩定性評價

剖面10-10′所代表的邊坡在以上工況下的邊坡安全系數均大于相關規范規定的邊坡穩定安全系數[2-4]，穩定性較好，但素填土、耕植土、全風化花崗巖和砂土狀強風化花崗巖在長期降雨的情況下容易產生土體內粘性土流失的情況；剖面21-21′所代表的邊坡在以上工況下的邊坡安全系數均小于相關規范規定的邊坡穩定安全系數，穩定性差，勘察過程中，K0+358～K0+440中局部地段發生了輕微滑塌現象也說明了這點；另，素填土、耕植土、全風化花崗巖和砂土狀強風化花崗巖在長期降雨的情況下容易產生土體內粘性土流失的情況，粉質粘土及殘積砂質粘性土具有浸水易軟化的特點。

2.2巖質邊坡穩定性分析

本次勘察，邊坡多處地段基巖直接出露，為巖質邊坡，主要在K0+55～K0+115段和K0+355～K0+380段(其他地段也有基巖出露)，邊坡上部主要由①層素填土、⑤-2層碎塊狀強風化花崗巖和⑥層中風化花崗巖組成，其中①-1層素填土分布厚度較薄。這里選取兩個有代表性點位采用赤平投影法進行分析。

1)DO2點(具體位置見邊坡類型分布圖) 發育節理主要為①N58°E/NW∠60°，節理平行發育，節理面間距為10～20cm，裂隙面由鐵錳礦物充填；②N40°W/NE∠80°，節理平行發育，節理面間距為5～25cm，裂隙面由鐵錳礦物充填。邊坡產狀為N80°E/SE∠75°。其節理裂隙與邊坡走向的赤平投影圖見圖6。

2)DO3點(具體位置見邊坡類型分布圖) 發育節理主要為①N15°W/SW∠80°，節理平行發育，節理面間距為10～20cm，裂隙面由鐵錳礦物充填；②N20°E/SE∠85°，節理平行發育，節理面間距為5～30cm，裂隙面由鐵錳礦物充填；③N25°E/NW∠43°，節理平行發育，節理面間距為10～50cm，裂隙面由鐵錳礦物充填；④近EW/S∠64°，節理平行發育，節理面間距為20～40cm。邊坡產狀為N77°E/SE∠68°。其節理裂隙與邊坡走向的赤平投影圖見圖7。

由圖6與圖7可以看出，DO2點附近不存在結構面組合形成的楔型體破壞，邊坡穩定性較好；DO3點附近的裂隙①和裂隙④及裂隙②和裂隙④相交均可構成楔形體，邊坡易發生楔形破壞。

3　結論與建議

通過對邊坡的詳細勘察工作，結合本文所進行的分析，可得出以下主要結論：

(1)以10-10′為代表的邊坡，其坡體由花崗巖風化層組成，在天然狀態下屬于基本穩定狀態，但在土體飽和或地震等不利條件下，穩定系數有所降低，故亦需要對邊坡進行適當加固和防水處理。

(2)以21-21′為代表的邊坡，其坡體上部由素填土、耕植土、粉質粘土、殘積砂質粘性土組成，下部由全風化花崗巖和砂土狀強風化花崗巖組成，邊坡整體穩定性差，需加強支護，治理方案根據場地的工程地質、水文地質條件與邊坡的工作條件，可采用錨桿(索)擋墻進行支護，局部穩定性差地段可考慮采用抗滑樁的支護措施。

(3)巖質邊坡段沒有較大規模斷層通過，巖體完整性好，局部因節理結合可構成不穩定的楔型體，但規模不大，建議在邊坡開挖后對巖質邊坡采用隨機錨桿(索)進行支護，并采用混凝土噴面處理。

[1]GB50021-2001(2009版), 巖土工程勘察規范[S].

[2]GB50330-2013, 建筑邊坡工程技術規范[S].

[3]DBJ13-84-2006, 巖土工程勘察規范[S].

[4]王光進. 邊坡工程穩定與不確定性分析Slide程序的應用[M]. 北京: 冶金工業出版社, 2015.

劉平(1987.12-)，男，工學碩士，助理工程師，主要從事巖土工程勘察方面的工作。

Geotechnical Engineering Exploration and Stability Analysis of A Soil-rock Slope

LIUPing

(Fujian Academy of Building Research, Fuzhou 350025)

Based on detailed geotechnical engineering exploration of a soil-rock slope, the stability of the slope is analyzed by circular sliding method and stereographic projection method, respectively. The study results show that the soil slope has the risk of the potential sliding instability, and the stability of the rock slope is relatively superior. Then the necessary geotechnical data was provided for the supporting design and construction of the slope．

Soil-rock slope; Geotechnical engineering exploration; Stability of slope

劉平(1987.12-)，男，工學碩士，助理工程師。

E-mail:pl1013@qq.com

2016-01-02

TU47

A

1004-6135(2016)02-0087-04