高路塹邊坡滑坡成因分析及應急處置

鄒文橋

【摘要】由于參數獲取便利、物理意義明確，極限平衡法被廣泛應用于邊坡穩定分析中，積累了大量的工程經驗。Autobank作為邊坡穩定分析工具，操作方便，為工程設計提供有效的技術支撐。某工程路塹邊坡在施工開挖過程中，坡面出現一些不規則裂縫并發生局部變形與滑移，基于極限平衡法，通過采用Autobank軟件進行計算，通過放緩開挖坡比，挖除滑坡體并采取支護措施，對滑坡體邊坡進行治理，通過實際工程檢驗，工程措施得當，變形發展變緩至基本停止。

【關鍵詞】開挖邊坡變形與滑移；Autobank軟件；極限平衡法

1、工程概況

某工程路塹邊坡在施工開挖過程中，坡面出現一些不規則裂縫并發生局部變形與滑移。該裂縫是由于地質構造影響、巖石風化較深及連續降雨的影響而引發的山體邊坡變形，初估該滑體涉及土石方量約50萬m3。該段山體邊坡變形對附近的省道S222線、韓江航道、施工用電線路N33～N36塔架等的安全運行及工程施工安全造成較大威脅，需對其進行應急搶險，消除安全隱患，兼顧永久治理。

2、滑坡成因分析

本路段范圍內巖體受構造影響，巖石風化普遍較深，強風化帶巖石破碎軟弱，風化界面起伏變化大，地質情況復雜，工程地質條件差；邊坡以中粗粒花崗巖全風化成的礫質、砂質粉土、粉質黏土為主，黏性差，邊坡中間發育沖溝，局部土質邊坡較陡，局部發育中緩傾角煌斑巖脈軟弱夾層；坡腳巖質邊坡較低矮，裂隙發育，巖體破碎，邊坡開挖較陡，邊坡施工開挖后，順坡裂隙形成臨空面，對巖土體穩定不利；開挖期間雨水偏多，邊坡開挖后雨水直接滲入邊坡土體，加重了土體重量，另一方面降低了土體抗剪強度，在出現裂縫時正值有降雨。在以上幾個因素綜合作用下，局部較陡、較厚的土質邊坡上部土層產生坐落式滑動破壞，在坡頂、坡面不同部位產生拉裂縫，在坡面產生擠壓鼓漲現象，坐落滑動發生在不同時間和不同部位，由多段小滑移體疊加成大變形體，擠壓下部土體產生變形和失穩，屬淺層土體坐落式分段滑移變形。

3、邊坡治理方案及分析

3.1 滑坡處理方案

考慮到邊坡基本為土質邊坡且地質條件復雜，在現有的開挖邊坡的基礎上對邊坡進行放緩坡比開挖，把滑坡體清除后再對邊坡進行支護。開挖坡比為1：1.5以及1：1.75，邊坡支護方式采用C25鋼筋砼框格梁土釘支護。（詳見 圖1）

3.2 邊坡穩定計算

（1）計算斷面

本次計算采用Autobank軟件進行計算，計算方法采用Bishop法。

根據治理方案，選取裂縫出現位置最高、治理后邊坡最高的設計斷面為計算斷面。地質專業根據現場邊坡實際情況，推測邊坡處理后局部仍有殘留變形體。

（2）計算工況

計算工況分正常工況、施工工況、地震工況、暴雨工況進行計算。工程區地震峰值加速度為0.1g，地震基本烈度為Ⅶ度。

（3）邊坡抗滑穩定安全系數

根據《水利水電工程邊坡設計規范》（SL386-2007），本工程邊坡級別為4級，可得相應邊坡抗滑穩定安全系數：正常運用條件為1.15～1.10，非正常運用條件Ⅰ為1.10～1.05，非正常運用條件Ⅱ為1.05～1.00。

根據《公路路基設計規范》（JTG D30-2015），本道路等級為二級公路，可得相應邊坡抗滑穩定安全系數：正常運用條件為1.15～1.25，非正常運用條件Ⅰ為1.05～1.15。

（4）計算參數

（5）計算參數設定

考慮殘留變形體已經產生滑動變形，其土體強度計算參數按表1-1原強度值的70%或60%采用，暴雨工況考慮地下水位在勘察地下水位基礎上提升10m。

因此分以下幾種參數設定進行分析計算。

①全斷面為原狀土體，其強度計算參數采用表4-2參數值。

②原狀土體采用表4-2參數值，殘留變形體強度采用表4-2參數值的70%。

③原狀土體采用表4-2參數值，殘留變形體強度采用表4-2參數值的60%。

④原狀土體采用表4-2參數值，殘留變形體強度采用表4-2參數值的60%+C25鋼筋砼框格梁土釘支護。

（6）計算結果與分析

1）計算結果與簡圖

2）結果分析

由表2可知，參數①，當按全斷面皆為原狀土體情況計算的時候，所選斷面的計算結果的最小安全系數均大于規范規定的最小安全系數要求，滿足規范要求。

參數②，當殘留變形體采用原狀土體參數值70%的時候，所選斷面的計算結果的最小安全系數相應滑弧出現在殘留變形體處，但其安全系數也均大于規范規定的最小安全系數要求，仍滿足規范要求。

參數③，當殘留變形體采用原狀土體參數值60%的時候，所選斷面的計算結果的最小安全系數相應滑弧出現在殘留變形體處，其安全系數小于規范規定的最小安全系數要求，不滿足規范要求，需作支護加固處理。

參數④，當殘留變形體采用原狀土體參數值60%+土釘支護的時候，所選斷面的計算結果的最小安全系數相應滑弧出現在殘留變形體處，但其安全系數均大于規范規定的最小安全系數要求，加固后斷面的抗滑穩定滿足規范要求。

邊坡變形屬淺層土體坐落式分段滑移變形，對邊坡變形體進行削坡挖除，并對下部邊坡及局部殘留變形體邊坡采用C25鋼筋砼框格梁土釘支護的邊坡處理方案，經穩定計算和分析該方案是合適及安全可靠的。建議繼續加強對該路段及邊坡的安全巡查及監測，做好相關安全警戒措施與應急預案，根據山體滑移變形情況做好有關交通管制工作。

4、結論及建議

極限平衡法歷經多年的工程實踐檢驗，能夠較為準確的判斷邊坡的穩定性，在設計過程中被廣泛使用，針對地質條件較為復雜的邊坡，需進行準確的地質判斷的基礎上進行計算復核才能得到準確的結論。針對高邊坡穩定這個古老的技術難題，經過多年的反復研究，極限平衡法也不斷的發展出新的研究成果來為設計工作提供指導。

在設計過程中，盡量避免地質復雜的地段，加強工程施工過程中和完工后的監測，盡量早的發現問題，保證建筑物的安全運營。

參考文獻：

[1] 水利部水利水電規劃設計總院. SL386-2007 水利水電工程邊坡設計規范.北京：中國水利水電出版社，2009.

[2] 中華人民共和國交通運輸部. JTJ D30-2015 公路路基設計規范.北京：人民交通出版社，2015.

[3] 水利部水利水電規劃設計總院. GB50330-2013 建筑邊坡工程計算規范.北京：中國水利水電出版社，2013.