東山土質邊坡地質特性研究

夏 榮 立

(中國國際工程咨詢公司,北京 100048)

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東山土質邊坡地質特性研究

夏 榮 立

(中國國際工程咨詢公司,北京 100048)

以成都市東籬山莊邊坡工程項目為例，介紹了項目工程概況，基于以極限平衡理論為依據的折線形滑面條分法和傳遞系數法，通過現場試驗數據的反算及敏感性分析選取演算參數，對該邊坡工程三條縱剖面的穩定性結果進行了分析，提出了邊坡的治理方案。

邊坡穩定性，水文地質，抗剪強度，滑坡

為了保證實際施工過程中人工邊坡的穩定性，基于工程場地的踏勘以及現場試驗參數的選取，通過極限平衡法可得到邊坡的穩定性系數。按照邊坡穩定性的分布以及邊坡工程周邊的地形地貌，可提出不同的支護方案，進行穩定性評價及監測網的布設，進而為工程項目的順利開展提供安全穩定的施工條件[1-3]。

1 工程概況

所涉及的工程場地邊坡均為土質邊坡。斜坡區的人工邊坡可分為原有邊坡和工程建設中開挖或回填將形成的邊坡。斜坡區內單體建筑修建時將在建筑物后部進行人工切坡，局部在單體建筑前部進行填方。另外場地內道路修建時，沿線局部存在人工切坡或填方將形成人工邊坡。酒店修建時將在酒店后部和中部的斜坡處進行人工切坡，酒店后部切坡高度6.0 m～9.7 m，中、前部切坡高度5.0 m左右。建筑物側向形成高約5.0 m～9.0 m的三角形邊坡。小區道路邊坡則對應各段路面高程及相對位置的地形標高，初步估計約2 m～5 m。

根據實地勘察可知，該工程場地的邊坡穩定性影響因素如下：

1)邊坡巖土特征。

邊坡土層主要為含卵石粉質粘土和含粉質粘土卵石，土層密實程度較好，未發現軟弱夾層，有利于邊坡穩定。

2)水文地質條件。

邊坡區地下水的來源主要為大氣降水，由于地處斜坡地帶，地層賦水條件差，其分布不連續，無統一地下水位。勘察期間在鉆孔中未發現地下水。邊坡區內未見泉點出露。

3)工程因素。

自然邊坡上修建酒店、單體建筑和道路時，進行人工切坡或填方將改變邊坡的形態，同時建筑物修建后將增加坡頂荷載。這是影響邊坡穩定性的最大因素。

2 邊坡穩定性分析

根據類似地質條件的研究，擬合滑動面略呈波狀弧形，主要為分布于含卵石較少的粉質粘土與含粉質粘土卵石交接部位，3個選定剖面如圖1所示。根據滑面的形態，基于極限平衡理論計算滑坡的穩定系數[4]。

穩定性計算公式：

(1)

Ψj=cos(θi-θi+1)-sin(θi-θi+1)tgθi+1

(2)

其中，φi為第i條塊內摩擦角,(°)；θi為第i條塊滑帶傾角,(°)；Fs為穩定系數。

計算參數的選取合理與否，是計算評價邊坡穩定的關鍵所在，其中邊坡土體抗剪強度的取值更是至關重要[5]。邊坡土體抗剪強度以現場大剪試驗值和邊坡體重塑土試驗值為基礎，并通過反算數據對比確定。

1)試驗數據分析取值。由項目現場大剪試驗值結果可知，峰值及殘余粘聚力與內摩擦角分別為:c=18.7 kPa，φ=21.5°,c=6.2 kPa,φ=11.9°。對含卵石粉質粘土和含粉質粘土卵石剔出大于20 mm的粗顆粒后重塑土試驗結果統計可知，含卵石粉質粘土天然抗剪強度為c=26.4 kPa,φ=8.6°，飽和抗剪強度為c=25.2 kPa,φ=8.3°；含粉質粘土卵石天然抗剪強度為c=26.0 kPa,φ=8.7°，飽和抗剪強度為c=24.9 kPa,φ=8.4°。

邊坡土體重度：表土按天然重度為19.5 kN/m3取值，含卵石粉質粘土天然重度為20.8 kN/m3，含粉質粘土卵石天然重度為21.5 kN/m3，計算時取平均重度為21.0 kN/m3。

試驗數據分析：現場大剪試驗由于試驗過程中試坑底滲水，試驗時試塊含水量大于天然狀態時含水量，達到飽和狀態，其試驗值可作為飽和強度指標。含卵石粉質粘土和含粉質粘土卵石在剔除大于20 mm的粗顆粒后進行剪切試驗，試驗結果抗剪強度中粘聚力c值比實際值偏大，內摩擦角φ值比實際值小。

2)反算法及敏感性分析。根據滑坡的形態特點，邊坡體滑動后現階段處于不穩定～欠穩定過程中，可視為飽和狀態下邊坡處于極限平衡狀態，對其進行反分析。穩定性系數取1.0，反算其c,φ值確定滑坡體沿現滑面的綜合抗剪強度指標(見表1)。c,φ值對穩定性系數敏感性分析如表2所示。

表1 c,φ值反算計算表

表2 c,φ值對穩定性系數敏感性分析計算表

土抗剪強度取值：根據上述情況及資料，土飽和抗剪強度按現場大剪試驗值和反算值分別為0.4和0.6的權重，最終確定交界面土的飽和抗剪強度，即飽和抗剪強度指標c=17.1 kPa，φ=21.1°；根據重塑土試驗、現場大剪試驗及天然條件下的穩定狀態，確定臨界面天然抗剪強度c=20.0 kPa，φ=24.0°。

本項目修建時將在酒店后部和中部的斜坡處進行人工切坡，酒店后部切坡高度9.7 m左右，中部切坡高度6.3 m左右；單體建筑前部局部區域將進行人工填方；小區道路修建時預計最大切坡高度達8.0 m以上。人工邊坡的穩定性計算結果見表3。

表3 人工邊坡的局部穩定性計算結果

上述分析計算說明，該人工開挖形成的陡坡不穩定，需要進行治理。

3 邊坡治理分析評價

根據現場施工現狀結合計算結果綜合考慮，確定該邊坡工程的支擋處理措施[6]。

1)支擋位置的選擇。根據邊坡剩余下滑力大小、特征及現狀及工程建設情況，采取分級分段治理，以保證邊坡的整體穩定性符合規范要求，建議采用二級支擋,第一級支擋設置在酒店前部；第二級支擋設置在斜坡區后部，通過支擋控制邊坡的變形，進而保證工程的順利進行。

2)支擋方案的選擇。根據相關施工經驗，此處提出抗滑擋墻及抗滑樁板墻兩種支擋方案。當選擇重力式擋土墻進行支擋時，需選定穩定地層(以含粉質粘土卵石或卵石層)作為基礎持力層，由于基礎埋深大，施工時基坑開挖深度大，可能造成邊坡失穩。在邊坡體前沿進行大面積邊坡開挖，將影響邊坡體的穩定，可能誘發滑坡，影響防治對象的安全。當選擇抗滑樁板墻時，可根據邊坡體推力大小、邊坡體的含水情況，采用一排或多排抗滑樁。抗滑樁施工面不大，易于支護、排水，可分批、跳樁施工開挖。抗滑樁對邊坡體的整體穩定性影響有限，且抗滑效果比較好，建議在該處布設抗滑樁，并根據實際計算荷載要求加入錨索，以增加樁體穩定性。邊坡區內的邊坡治理，考慮最不利組合進行治理。不論采用何種治理措施，均應考慮斜坡的整體穩定性。在邊坡排水方面，可考慮設置盲溝、排水孔對滲水區進行排水處理。此外，為了對施工過程中邊坡的動態信息進行掌控，需對邊坡工程進行實時監測[7]，應涵蓋邊坡體位移監測、沉降監測、裂縫監測、支擋結構監測、地下水監測等方面。

4 結論與建議

邊坡在天然狀態下處于基本穩定狀態，考慮暴雨因素將處于欠穩定狀態。場地開挖平整形成的人工邊坡同時遇暴雨狀態下局部處于不穩定狀態，應對其進行防護治理。建議對邊坡采取排水與支擋相結合的措施進行綜合治理。在邊坡后緣及中部修建截水溝，在其縱向及兩側修建排水溝，將雨水迅速排出坡體。邊坡治理可根據邊坡不同的部位及高度分別采取挖孔樁板墻+錨索、重力式擋墻和坡率法進行治理。支擋位置可結合場地平整和下滑推力綜合考慮，建議在工程后側、前緣，單體建筑的后側等區域設置支擋結構。

[1] 張倬元，王士天，王蘭生，等.工程地質分析原理[M].北京：地質出版社，2016.

[2] 王魯琦.談基于物聯網技術的山體滑坡監測預警系統[J].山西建筑,2015,41(10):50-52.

[3] 高 垠，王科峰，朱奎衛.復雜巖體邊坡治理工程的綜合加固措施研究[J].巖土工程學報,2007(5):760-764.

[4] 黃志全.邊坡工程非線性分析理論及應用[M].鄭州：黃河水利出版社，2005.

[5] 劉漢東，姜 彤，劉海寧，等.巖土工程數值法計算[M].鄭州：黃河水利出版社，2011.

[6] 李永樂，李日運，黃志全.巖土工程勘察[M].鄭州：黃河水利出版社，2004.

[7] 石振明，孔憲立.工程地質學[M].北京：中國建筑工業出版社，2015.

The survey and design research on soil-slope of Dong height

Xia Rongli

(ChinaInternationalEngineeringConsultingCorporation,Beijing100048,China)

Based on the project of Dongli height in Chengdu, the general situation of project engineering is introduced, mechanical calculation method is adopted by maximum balance theory which is based on data and the method of article delivery. Using the calculation parameters that are selected by calculation and sensitivity analysis, the stability results of three longitudinal were analyzed. According to the measurement data and quantitative analysis, the slope governance were proposed.

slope stabilization, hydrogeology, shear strength, landslide

1009-6825(2017)17-0067-02

2017-03-28

夏榮立(1977- )，男，高級工程師

P624

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