貴州某市政公路高邊坡穩定性分析及設計支護建議研究

徐呈祥，楊益彪，林全坤

(貴州省交通規劃勘察設計研究院股份有限公司地質勘察設計分院，貴州 貴陽 550001)

1 邊坡工程地質條件

該邊坡上覆土層為第四系殘坡積層(Qel+dl)含碎石粉質粘土；下伏基巖為二疊系峨眉山玄武巖(P3β)。其中含碎石粉質粘土：可塑狀，約含15%～30%碎石，碎石主要為全～強風化玄武巖，粒徑約2～15 cm，場區均有分布，厚1.5～11.8 m。根據巖體的節理裂隙發育程度、強度與完整性，將邊坡巖體劃分為全、強、中風化三層。全風化玄武巖：節理裂隙很發育～極發育，巖體破碎～極破碎，厚4.2～19.5 m。強風化玄武巖：節理裂隙很發育～極發育，巖體破碎～極破碎，厚2.8～31.1 m。中風化玄武巖：節理發育～很發育，巖體較破碎～破碎。場區玄武巖節理面有多組，相交呈網格狀，其中相對較具代表性的兩組節理的產狀為：J1：40°∠53°，J2：295°∠65°。強風化層結構面較平直光滑，節理間距1～10 cm，節理裂隙多呈張開狀，多無充填，局部充填粉質粘土，無膠結，結合很差，巖體被節理裂隙切割成碎塊狀；中風化層內節理面多起伏粗糙，間距20～40 cm，多呈閉合狀，無膠結，結合一般。

場區年平均降雨量1 227.1 mm，年內分配不均，多集中于4～9月；最大日降雨量171.6 mm(1963年8月22日)。場區旱季無地表水，雨季可見坡面徑流。場區地下水類型為第四系松散巖類裂隙水和孔隙水、基巖裂隙水。

2 邊坡穩定性評價及分析

2.1 定性評價

邊坡開挖后上部含碎石粉質粘土及全風化玄武巖在強降雨作用下易發生圓弧滑動破壞。

下部強風化層巖體節理裂隙很發育～極發育，呈網格狀分布，巖體多呈碎裂狀。對兩組相對有代表性的節理面J1和J2作赤平投影分析，J1和J2的交點位于開挖坡面投影大圓的內側(詳見圖1)，說明J1和J2兩組結構面組合交線傾角大于開挖坡面坡腳，邊坡不會沿該兩組節理面發生楔形破壞。據《建筑邊坡工程技術規范》(GB 50330-2013)5.2.3和其條文說明，由于該邊坡在強風化層內節理面呈網格狀交叉分布，結構面發育3組以上，且不存在優勢外傾結構面組，巖體在宏觀工程力學特性上基本呈各向同性；考慮到邊坡開挖高度大、規模大，強風化玄武巖可能按近似圓弧滑面發生破壞，同時強風化層受節理裂隙切割易產生碎落、掉塊。

圖1 邊坡赤平投影圖

2.2 定量分析

綜合地質調繪、巖土樣室內試驗、工程類比，參考《建筑邊坡工程技術規范》(GB 50330-2013)、《公路路基設計規范》(JTG D30-2015)，經綜合分析，推薦巖土物理力學指標如下：含碎石粉質粘土：γ=18[fao]=160，c=33，Φ=8.5；全風化玄武巖：γ=19 [fao]=200，c=38，Φ=19；強風化玄武巖：γ=24[fao]=500，c=44，Φ=21；強風化玄武巖結構面：c=35Φ=1；中風化玄武巖：γ=26.5[fao]=2000，c=610，Φ=49；中風化玄武巖結構面：c=110，Φ=31。

其中各指標含義及單位如下：容重γ(kN/m3) 地基土承載力基本容許值[fao](kPa) 粘聚力c(kPa) 內摩擦角Φ(°)。

根據《公路路基設計規范》(JTG D30—2015)相關要求，采用簡化Bishop法進行穩定性分析，計算簡圖見圖2。

圖2 邊坡穩定性分析簡圖

選取典型地質斷面進行邊坡穩定性計算，邊坡穩定性計算結果見表1。

表1 典型地質斷面挖方邊坡穩定性計算結果

計算中考慮了正常工況(邊坡處于天然狀態)和非正常工況Ⅱ(處于地震等荷載作用下)下邊坡的穩定性。可見，以上三種潛在滑動情況的穩定性系數均不滿足《公路路基設計規范》(JTG D30-2015)和《建筑邊坡工程技術規范》(GB 50330-2013)中穩定安全系數的相關要求，邊坡開挖臨空后，若不及時采取工程措施，長期暴露臨空受風化及雨水沖刷軟化等作用，邊坡巖體極易垮塌失穩。

3 邊坡設計支護建議

(1)措施一：放緩邊坡，并對坡面進行防護。坡面防護方案建議采用錨索，將潛在滑體錨固入中風化玄武巖巖體內。措施二：設置抗滑支擋，并對坡面進行防護。抗滑支擋措施推薦采用抗滑樁，同時考慮到邊坡高度較大，若采用抗滑樁方案，建議根據設計計算分析結果對單排抗滑樁和雙排抗滑樁方案做技術經濟比選后綜合確定。其坡比及抗滑支擋加固措施由計算確定。同時，考慮到邊坡開挖高度大，同時邊坡存在沿每級邊坡坡頂滑移剪出的可能，應綜合考慮放坡坡率及抗滑支擋措施進行邊坡支護設計。

(2)該邊坡全～強風化較厚，開挖后坡面為含碎石粉質粘土和全～強風化玄武巖，巖土體遇水易軟化、崩解，降低巖體抗剪強度，須加強邊坡區的防排水措施，確保坡體安全。

(3)邊坡開挖須自上而下逐級開挖、逐級防護，并對坡體加強監測。

4 結束語

公路建設中出現的高邊坡由于坡體規模較大，加之部分邊坡工程地質情況復雜，若未采用有效的支護方案可能誘發坡體失穩，繼而帶來較大經濟損失甚至人員傷亡，因此，高邊坡建設中須重視地質勘察工作，采用合理的設計支護方案，施工中嚴格按照設計文件和相關規范的規定進行。

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