不穩定邊坡的評價方法分析

眭 鵬 程

(太原理工大學，山西 太原 030024)

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不穩定邊坡的評價方法分析

眭 鵬 程

(太原理工大學，山西 太原 030024)

通過平面滑動法，對杜兒坪礦原煤重介排矸車間擬建場址處的不穩定邊坡進行了評價，準確得出了該不穩定邊坡現狀和改造后的穩定性情況，為擬建車間的選址提供了可靠依據。

邊坡，平面滑動法，地質災害，穩定性

0 引言

為保障該項目的安全、正常建設和運營，避免工程遭受地質災害破壞，在地質災害易發區內進行工程建設必須在可行性研究階段進行地質災害危險性評估。對邊坡的穩定性分析及處置技術進行深入的研究具有重要的意義。本文通過平面滑動法對杜兒坪礦原煤重介排矸車間擬選址處的不穩定邊坡進行評價，得出該邊坡現狀條件下和改造后的穩定性，為擬建車間的選址提供了可靠依據。

1 杜兒坪礦原煤重介排矸車間擬建場址概況[1]

杜兒坪礦原煤重介排矸車間擬建場址位于杜兒坪礦工業廣場東北部，動篩排矸車間位于南側邊坡處，原煤重介排矸車間擬建場址北側緊靠現動篩排矸車間，擬建場址位于一邊坡之上，坡腳南側約15 m處為杜兒坪礦原煤筒倉。擬建場址西側有兩座選煤沉淀池，東側為杜兒坪原煤筒倉北部高陡邊坡。

原煤重介排矸車間是排矸系統工程中重要組成建筑，車間擬建場地東西方向長45 m，南北方向長18 m，占地面積810 m2，檐高26 m，共4層，建筑面積2 647 m2，埋深2.5 m(承臺)，鋼混凝土結構。根據工程布局和場地地形，設計在擬建場址邊坡上打樁78根，先將邊坡整平為標高1 116.01 m的地面平臺。在標高1 116 m平臺基礎上建設4層原煤重介排矸車間，樓面為現澆鋼筋混凝土結構，基礎暫定采用樁基承臺基礎，混凝土空心砌塊填充墻圍護。

2 不穩定邊坡地質特征[3,5,6]

原煤重介排矸車間擬建場址南側邊坡標高1 090 m～1 116.01 m，坡度65°～45°，為一高陡邊坡，邊坡斜長約35 m，坡寬約45 m～50 m，坡高約21 m～26 m，由上而下共分三級，見圖1。

第一級坡長約12 m～13 m，坡高約7 m～9 m，坡度55°～50°，表面有3 cm～5 cm的水泥漿面，下覆人工覆土(主要以第四系砂礫與亞砂土，局部含碎石或砂礫石透鏡體為主)，厚度分布不均，坡上種植了十多株樹木；下部巖性為二疊系下統山西組泥巖與砂巖互層。第一級邊坡坡腳與二級邊坡坡頂之間設寬75 cm～150 cm的人行臺階。

第二級坡長約8 m～9 m，坡高約6 m～8 m，坡度60°～65°，表面噴水泥漿，厚約5 cm，下覆人工覆土和二疊系山西組砂、泥巖，沒有植被。

第三級坡長約15 m～16 m，坡高約8 m～9 m，坡度50°～45°，主要以矸石、煤屑、礦井開挖棄渣為主，雜填土、粉質粘土夾塊石、碎石次之，未經壓實處理，沒有噴漿。坡腳有一棟2層樓建筑，有管道與筒倉相連。各級邊坡坡頂、坡面及坡腳截(排)水系統不完善。

3 不穩定邊坡現狀評估

杜兒坪礦原煤重介排矸車間工程擬建場址位于一高陡邊坡之上，因此，對該邊坡穩定性進行現狀評價。

3.1 擬建場址邊坡的性質

擬建場址邊坡為松散礫石及粘土覆蓋與軟硬巖交互巖質邊坡，巖體較完整，但結構面結合差，傾角55°～60°，總高度21 m～26 m，第一、第二級坡面及坡頂噴漿，噴漿厚度約5 cm，沒有發現裂縫。第三級主要以矸石、煤屑、礦井開挖棄渣為主，未經壓實處理，沒有噴漿；為自穩性差邊坡。根據GB 50330—2002建筑邊坡工程技術規范附錄A[2]，將第一、二級邊坡視為整體邊坡巖體類型為Ⅱ類，第三級邊坡巖體類型為Ⅲ類。

根據GB 50330—2002建筑邊坡工程技術規范表3.2.1[2]，第一、二級邊坡屬巖質邊坡，巖體類型為Ⅱ類，邊坡高度約13 m～17 m，破壞后果嚴重，安全等級二級。第三級邊坡屬巖土質邊坡，巖體類型為Ⅲ類，邊坡高度8 m～9 m，破壞后果嚴重，安全等級為二級。

由于該邊坡產生平面崩塌、滑動的可能性較大，因此根據GB 50330—2002建筑邊坡工程技術規范中5.2.4條[2]，采用平面滑動法對該建筑邊坡穩定性進行評價。

3.2 計算公式及參數選取

平滑滑動法邊坡穩定性系數按式(1)計算：

(1)

其中，Ks為邊坡穩定系數；γ為巖土體的重度，kN/m3;c為結構面的粘聚力，kPa;φ為結構面的內摩擦角，(°);A為結構面的面積，m2;V為巖體的體積，m3;θ為結構面的傾角，(°)。

GB 50330—2002建筑邊坡工程技術規范4.5.5條規定邊坡巖體等效內摩擦角按當地經驗確定，當無經驗時，按表1確定。

表1 邊坡等效內摩擦角標準值

1)第一、二級邊坡(B1)計算參數選取：按照表1可得邊坡巖體的等效內摩擦角(相當于臨界坡角)在70°～60°，根據坡頂裂縫的發育情況，擬建場址在第一級、第二級邊坡上打樁，第一、二級邊坡坡高13 m～17 m，計算取15 m，坡度55°～65°，計算取65°。等效內摩擦角定為60°，這也是邊坡破裂角。

2)第三級邊坡(B2)計算參數選取：內摩擦角取50°,邊坡高度8 m～9 m，計算取9 m，坡度45°～50°，計算取50°。

邊坡穩定安全計算參數取值見表2。

表2 邊坡穩定安全計算參數取值表

3.3 計算結果

根據式(1)計算得出擬建場址第一、二級邊坡(B1)的穩定系數為1.074，第三級邊坡(B2)的穩定系數為1.196。根據GB 50330—2002建筑邊坡工程技術規范表5.3.1[2]，二級邊坡利用平面滑動法計算的穩定系數大于1.30，屬于穩定邊坡。從邊坡的變形傾向和自穩性來看，擬建場址邊坡自然條件下處于不穩定狀態。

該邊坡自穩性較差，屬不穩定邊坡。但現狀條件下未形成地質災害，未造成人員傷亡或財產損失，危害小，危險性小。評估區內未發現崩塌、滑坡地質災害。

4 不穩定邊坡預測評估

原煤重介排矸車間擬建場址位于邊坡之上，標高1 090 m～1 116.01 m，最大相對高差26 m，第一、第二級坡度50°～65°。根據工程布局和場地地形，《杜兒坪礦原煤重介排矸系統可行性研究報告》[4]設計在第一、第二級邊坡上打樁78根，將邊坡整平為標高1 116.01 m的地面平臺。在平臺基礎上建設高26 m，共4層的原煤重介排矸車間，預計原煤重介排矸車間工程建設的挖填方規模約3 850 m3，該項目尚處于可行研究階段，擬建場址預測地質剖面圖見圖2。原煤重介排矸車間擬建場址邊坡在建設和運營過程中，由于可能存在對破體進行開挖、坡頂加載、施工用水等因素，

將破壞坡體的完整性，極易引發崩塌、滑坡地質災害發生。因此，對該不穩定邊坡進行預測評估。

不穩定邊坡危險性預測評估是在分析排矸車間擬建場址的工程地質條件的基礎上，同時考慮不穩定邊坡遭遇強降水和施工用水(造成巖體抗剪強度指標降低)及坡頂增加荷載的最不利情況下，結合現狀評估利用平滑法對不穩定邊坡的穩定性進行分析。

在以上不利因素影響下巖體抗剪強度指標降低，巖體的完整性將遭受嚴重破壞，在強降水入滲至裂隙形成的動、靜水壓力作用下，形成小塊體的撒落；巖石塊體具備沿節理裂隙面產生滑移破壞的空間條件和動力條件，邊坡的穩定性將會更差，穩定系數將遠小于穩定安全系數。因此，該不穩定邊坡在以上因素的作用和影響下，工程建設過程中將加劇引發滑坡地質災害的可能性，發生崩塌、滑坡地質災害的可能性極大。

建設過程中如發生崩塌或滑坡地質災害，預計造成擬建原煤重介排矸車間和坡下2層建筑物的損毀，直接經濟損失將超過1 000萬元。排矸車間工程建設施工作業時的人員預計每班有20人～30人。不穩定邊坡如發生滑坡、崩塌地質災害，預計受威脅的人數約20人～30人，造成的地質災害危害程度較大，危險性較大。

5 結語

1)擬建場址邊坡工程建設挖、填方引發崩塌、滑坡等地質災害可能性大，危害程度大，危險性大；該項目擬建場址區為地質災害危險性“大”區，對擬建場址邊坡必須采取有效的防治措施后方可進行建設，地質災害防治難度大，土地適宜性為“適宜性差”。

2)根據擬建場址高陡邊坡穩定性的評價，評價結果為擬建場址邊坡處于不穩定狀態，工程建設中邊坡自穩定性較差，必須進行加固和有效防治措施治理。治理方法應采用錨桿加預應力錨索，二次高壓注漿，外鋪雙層金屬網，并噴射15 cm厚混凝土，邊坡上下及馬道設截、排水溝，減少降水對巖體破壞等施工方案。

3)當以上防治措施難以實施時應另選場址。

[1] 張曉亮.杜兒坪礦原煤重介排矸車間建設項目地質災害危險性評估報告[R].太原：山西省煤炭地質水文勘查研究院,2013.

[2] GB 50330—2002，建筑邊坡工程技術規范[S].

[3] 杜兒坪礦生產任務樓1號綜采庫巖土工程勘察報告(詳勘)[R].太原：西山煤電集團公司設計院，2013.

[4] 杜兒坪礦原煤重介排矸系統可行性研究報告[R].北京：中礦國際工程設計研究院有限公司，2013.

[5] 太原市萬柏林區地質災害核查報告[R].太原：太原理工大學，2010.

[6] 太原市萬柏林區地質災害調查與區劃報告[R].太原：山西煤炭地質研究院，2006.

Analysis on evaluation method of unstable slope

Sui Pengcheng

(TaiyuanUniversityofTechnology,Taiyuan030024,China)

Evaluation of slope instability based on sliding plane method in Du’erping coal mine gangue heavy medium workshop site. The present situation and the stability of the unstable slope are obtained. It provides a reliable basis for the site selection of the proposed workshop.

slope, plane sliding method, geologic hazard, stability

1009-6825(2016)27-0074-02

2016-07-13

眭鵬程(1983- )，男，工程師

P694

A