高切坡特征及穩定性評價

(中國電建集團中南勘測設計研究院 湖南 長沙 410014)

高切坡特征及穩定性評價

唐磊陳安心

(中國電建集團中南勘測設計研究院湖南長沙410014)

高切坡是山丘地區社會經濟建設遇到的巖土工程，也稱人工削坡工程。“陡”、“高”是高切坡主要形態特征。強烈而連續的卸荷則是高切坡主要力學根源。高切坡具有漸變性、失穩性、突變性，本文將對其做簡要分析。

高切坡；地質特征；穩定性分析

一、概述

本高切坡位于重慶市萬州區某段西側，高切坡類型為Ⅱ類，屬巖土質坡，最大切坡高約14m，高切坡的變形破壞直接影響人數99人，影響建筑面積3000 m2，依據《三峽庫區高切坡防護工程地質勘察與初步設計技術工作要求》，邊坡失穩危害程度為較嚴重，高切坡防護工程安全等級為三級。規劃階段穩定性評價為穩定性較差(C級)。

二、高切坡的地質特征

(一)高切坡形態特征

高切坡區總體地形西高東低。高程202m～204m為崩塌堆積體，坡角約30°，高程204m～215.91m(切坡頂最高點)為切坡，最大切坡高約14m，詳勘核定坡面面積650 m2(勘測大綱審定坡面面積423 m2)。坡面走向N8°W，傾向NE，切坡角58°～75°。高程215.91m以上為坡度約18°的斜坡地。切坡南側為淺切沖溝，切坡北側為寬緩平地、高程202m。高切坡坡長35m，坡頂高程(最高點)215.91m，坡腳高程201m。

(二)高切坡物質組成

勘察區主要出露地層為侏羅系中統下沙溪廟組(J2xs)及第四系松散堆積物(Q)。第四系松散堆積物主要有崩坡積(Qcol)、地滑堆積(Qdel)、殘坡積(Qedl)。根據勘察成果分析，分為5層，分述如下：

①崩坡堆積物(Qcol):厚2m～3m，主要由紫紅色粉質粘土、粘土夾塊石、碎石組成，塊石成分以泥質粉砂巖為主，主要分布于高切坡腳一帶。

②地滑堆積物(Qdel):厚1m～3m，主要由紫紅色粉質粘土、粘土夾碎、塊石組成，分布于2-2’剖面以南局部地段。

③殘坡積物(Qedl)：厚0.5m～2m，主要由紫紅色粘土夾少量碎石組成，主要分布于高切坡頂及兩側沖溝。

④上沙溪廟組(J2s)紫紅色厚層狀泥巖，厚gt;13m。泥質結構，屬軟巖，耐風化性能差，遇水膨脹、浸水崩解、失水干裂，分布于高程205m以上。

⑤上沙溪廟組(J2s)紫紅色厚層狀泥巖夾泥質粉砂巖，厚gt;5m。泥質結構，屬軟巖，耐風化性能較差，分布于高程205m以下。

(三)高切坡結構

本高切坡為巖土質坡，巖層產狀：N30°E，NW∠10°，為單斜地層。高切坡巖體屬平緩層狀結構，為反向坡。

勘探查明，高切坡中上部巖性為侏羅系中統上沙溪廟組(J2s)紫紅色厚層狀泥巖(編號④)；下部為上沙溪廟組(J2s)紫紅色厚層狀泥巖夾泥質粉砂巖(編號⑤)。高切坡坡頂以上表部為厚0.5m～2m的殘坡積物(編號③)，2-2’剖面以南局部地段為地滑堆積物(編號①)，切坡腳為崩坡堆積物(編號②)。

該區地質構造較為簡單，斷層不發育，結構面主要為層面和節理面。節理主要發育2組：

①N10°～15°W，NE∠60°～75°，面較平，寬0.5cm～1cm，延伸長度約3m，卸荷張開；

②N70°E，SE∠70°，面粗糙，寬0.5cm，追蹤狀延伸，長度大于5m，張性裂隙。

通過赤平極射投影圖分析表明，高切坡區結構面無不利組合楔形體。

(四)高切坡水文地質條件

1.地表水

該高切坡坡頂為平緩地形，無天然水體分布，大氣降水匯水面積僅9721 m2,地表水以面流形式流向坡腳。

2.地下水

地下水類型為松散巖類孔隙潛水和基巖裂隙水兩類。前者接受大氣降水補給，經過松散介質孔隙向低處運動，后者主要賦存于基巖裂隙中，主要來源于地表水滲透，通過裂隙向下運移，在坡腳偶見有少量地下水量滲出。

根據本地區地質勘察資料，泥巖夾砂巖組成的地質體，滲透系數一般為1×10-6cm/s～1×10-5cm/s，屬微透水層。

地下水化學類型為“HCO3—Ca型水”，即重碳酸鈣型水，呈弱堿近中性，地下水對混凝土為無腐蝕性，對鋼結構為弱腐蝕。

(五)高切坡巖體分類

按照《建筑邊坡工程技術規范》(GB50330—2002)附錄A，根據高切坡巖體完整程度、結構面結合程度、結構面產狀和高切坡自穩能力，本高切坡巖體類型為Ⅲ類。

三、高切坡穩定性分析

(一)已經發生的變形破壞情況

根據工程地質測繪及勘探，高切坡南端(樁A～樁A+5m)，發育一淺層滑動，后緣頂點高程約214m，前緣在高切坡腳，滑動面為覆蓋層與基巖接觸面，滑動方向為N30°E，厚度3m～5m，面積70 m2，方量126 m3(見圖3.1-1)。

圖3.1-1 中段(WZ0003)高切坡1-1'工程地質分析剖面

高切坡坡腳高程202m～206m，見崩坡堆積物，厚2m～3m，為高切坡巖體風化剝落、崩塌堆積形成(見圖3.1-2)。

圖3.1-2 中段(WZ0003)高切坡2-2'工程地質分析剖面

(二)預測的變形破壞模式

通過對高切坡區槽探的揭露，結合工程地質平面測繪和已有變形破壞情況分析，該高切坡的變形破壞模式，主要分為滑動破壞及崩塌變形破壞和泥巖風化剝落。

1.滑動破壞

發生在切坡南端(樁A～樁A+5m)及高切坡坡頂松散堆積物中，破壞形式為圓弧滑動破壞和沿基巖面的折線型滑動，規模較小。

2.崩塌和風化剝落變形破壞

組成高切坡的泥巖，變形特征表現為巖石的風化剝落，由于粘土礦物含量的不均一性，形成差異風化，在重力作用下，產生與高切坡臨空面近于平行的拉張裂隙，巖石松動，將造成高切坡外部巖體的傾倒和崩塌破壞。

高切坡中發育產狀為N10°～15°W，NE∠60°～75°順坡向陡傾角節理(第②組)，切坡坡度較大，邊坡巖石在自重的作用下，亦將產生崩塌。

結構面在高切坡區的組合用赤平極射投影圖分析，分析表明高切坡區結構面未發現不利組合楔形體。

(三)穩定性分析計算與評價

高切坡巖性為紫紅色厚層狀泥巖夾泥質粉砂巖，巖層產狀：N30oE，NW∠10o，屬反向坡，邊坡巖體內無大的構造面，節理不發育，具穩定的地質結構，該段切坡整體基本穩定。

1.滑動破壞穩定性分析

高切坡南端(樁A～樁A+5m)切坡主要由紫紅色粉質粘土夾碎、塊石組成，下伏厚層狀紫紅色泥巖夾紫灰色泥質粉砂巖，局部已產生滑動變形，其下滑面為松散堆積物的圓弧破壞及沿基巖面的折線型滑動，穩定性差，將產生小規模淺層滑動破壞，需進行工程處理。該區滑動破壞規模小(方量126 m3)，且切坡變形明顯。

2.崩塌和風化剝落穩定性分析

該邊坡巖石為軟硬相間的泥巖、泥質粉砂巖組成，泥巖軟弱，泥質粉砂巖強度相對較高，抗風化能力相對較強，紫紅色泥巖在干濕交替作用下易發生剝落，造成泥質粉砂巖常呈突出狀或倒懸。切坡巖體中見一組與坡面近于平行的節理(第②組)，當下部泥巖風化剝落深度較大時，上覆巖體在自重作用下，沿順坡向節理產生剪切破壞，或泥質粉砂巖發生剪斷，導致巖石塊體崩塌。崩塌形式為掉快，一般規模不大。

綜上所述，高切坡整體基本穩定。高切坡變形破壞模式為淺表部易產生風化剝落及崩塌破壞，高切坡南端(樁A～樁A+5m)松散堆積物將產生圓弧破壞及沿基巖面的折線型滑動破壞，因此切坡局部不穩定。

(四)高切坡發展變化趨勢及危害性預測

該高切坡若不加防治,砂巖局部將沿發育的卸荷裂隙產生傾倒、崩塌。表層泥巖將進一步風化剝落；松散堆積物在長期暴雨作用下，將產生局部失穩或形成泥流，堵塞市政排水系統，嚴重影響高切坡下龍寶龍安路移民安置房及過往行人及車輛的安全。

四、高切坡防治方案建議

(一)防治目標原則

(1)邊坡的防治設計與周邊的移民工程相結合，盡量與城市景觀環境相協調。

(2)高切坡防治措施應充分考慮施工條件及施工安全。防治措施應安全可靠、經濟合理，有利于生態環境保護。

(3)高切坡防治措施主要是針對高切坡的現狀進行防護。不考慮以后因工程建設對該邊坡進行進一步開挖形成的高切坡的防護。

(二)防治工程方案建議

建議對高切坡進行削坡處理，并進行坡面防護，設置截排水系統，對坡體卸荷裂隙及順坡向節理發育部位進行隨機錨桿支護。

[1]SL264-2001,水利水電工程巖石試驗規程[S].

[2]Bieniawski.Z.T著.吳立新,王建峰譯.工程巖體分類[M].中國礦業大學出版社,1993.

[3]劉佑榮,唐輝明.巖體力學[M].中國地質大學出版社,1998.

[4]潘別桐.工程巖體強度估算方法[J].地球科學,1985,10(1).

唐磊(1972-)，男，本科，高級工程師，主要從事工程地質工作。