霍州市七里峪某處巖質邊坡穩定性分析與評價

寧國英

(1． 太原理工大學，山西太原030024; 2． 山西省勘察設計研究院，山西太原030013)

1 工程概況

霍州市七里峪某巖質邊坡位于霍州市東部霍山腹地七里峪村，場地南側緊臨上霍線，西側與山西省森林公園公安局太岳山分局七里峪派出所隔路相望，北側為山體。擬建宿舍樓建設期間開挖北部山坡的坡腳，形成長約50 m，高度介于10 m～26 m的人工邊坡。坡腳切坡高2 m～10 m，坡向西南，坡度約75°。邊坡主要為巖質邊坡，表層巖體在節理切割和人工開挖影響下變得較破碎，偶有落石。

2 邊坡工程地質條件

2.1 地形地貌

地貌單元屬侵蝕構造中低山區，微地貌為一條狀突出的山嘴，走向東西，地表油松等植被發育較好，覆蓋率達80%以上。邊坡長約50 m，邊坡高度介于10 m～26 m，其中坡腳人工切坡高2 m～10 m，邊坡走向東西，傾向200°，人工邊坡坡度約75°，坡頂地形坡度25°～48°左右，坡腳標高1 567 m左右，坡頂標高介于1 579.99 m～1 593.00 m之間，見圖1。

2.2 邊坡巖土構成及巖性特征

邊坡巖性主要為強～中風化片麻巖(Ar2z)，肉紅色～灰黑色，巖性主要為條帶、條紋狀混合巖化黑云角閃斜長片麻巖，礦物成分以黑云母、角閃石、斜長石為主，粗粒變晶結構，片麻狀構造，巖體破碎～較完整。

2.3 邊坡地質構造特征

該區域地質構造較為簡單，主要受霍山背斜影響，片麻巖巖體主要發育了三組構造裂隙，分別為J1(15°∠70°)組、J2(255°∠63°)組、J3(297°∠36°)組。J1(15°∠70°)組裂隙屬于剪裂隙，呈閉合狀，條數平均為2條/m，結構面略有起伏、較粗糙、鐵質膠結，結合好，貫通性好；J2(255°∠63°)組裂隙屬于張裂隙，張開度小于1 mm，條數平均為2條/m，結構面略有起伏、較粗糙、巖屑充填，結合一般，貫通性好；J3(297°∠36°)組裂隙屬于剪裂隙，呈閉合狀，條數平均為2.5條/m，結構面略有起伏、較粗糙、鐵質膠結，結合好，貫通性一般。

區內除構造裂隙較發育外，風化裂隙和植物根劈亦較為發育，風化裂隙產狀雜亂無章，根劈裂隙主要沿原有構造裂隙發展，在根劈作用下，構造裂隙張開度增加，可達到2.0 cm～5.0 cm，影響深度達到2 m～3 m，主要集中在山體表層的強風化巖體中。

總體評價邊坡巖體較完整，坡面巖體破碎～較破碎。

2.4 邊坡巖體類型

根據邊坡巖體的完整程度，結構面結合程度，結構面產狀與坡向的關系，依據GB 50330—2013建筑邊坡工程技術規范表4.1.4確定邊坡強風化段的巖體類型為Ⅳ類(巖體破碎～較破碎)，中風化段的巖體類型為Ⅲ類(巖體較完整，外傾結構面視傾角為48.4°，結構面結合一般)。

2.5 邊坡水文地質特征

邊坡地層巖性主要為變質巖石。由于表層強風化巖石風化裂隙發育，降雨易滲入地下，中風化變質巖的節理裂隙多為閉合型，透水性差，形成相對隔水層，因此在雨季巖質邊坡表層變質巖內易形成層間裂隙水。

3 邊坡穩定性計算

3.1 邊坡穩定性宏觀分析

邊坡屬于巖質邊坡，高度介于10 m～26 m，其中坡腳人工切坡高2 m～10 m，邊坡走向東西，傾向200°，人工邊坡坡度約75°，坡頂地形坡度25°～48°左右，坡頂植被發育，主要為油松。根據野外地質調查結果，片麻巖巖體主要發育了三組構造裂隙，分別為J1(15°∠70°)組、J2(255°∠63°)組、J3(297°∠36°)組。根據邊坡傾向、節理裂隙分布，作結構面赤平投影圖如圖2所示。

根據赤平投影圖進行穩定性分析如下：J1，J3傾向與坡向相反，為穩定結構；J2傾向與坡向呈55°相交，節理傾角小于邊坡坡角大于坡頂面坡度，屬于順坡結構面，為不穩定結構。根據以上分析得出邊坡巖層可能J2節理面順層滑動。坡面受到人工開挖坡腳的影響，擾動裂隙發育，可能產生落石。

3.2 邊坡穩定性分析計算方法

該邊坡穩定性主要受J1，J2，J3三組構造裂隙的影響。根據赤平極射投影分析，該巖質邊坡可能發生平面滑動，故計算方法采用平面滑動法。地震基本烈度為8度，邊坡穩定性計算時應考慮地震力的作用。計算公式如下：

1)平面滑動法計算公式如下：

R=[(G+Gb)cosθ-Qsinθ-U]tanφ+cL；

T=(G+Gb)sinθ+Qcosθ+Vcosθ;

2)地震力計算公式:

Qei=awGi。

3.3 荷載組合與計算工況

3.3.1荷載組合

1)自重。

坡體無集中荷載。本次計算主要考慮坡體自重。

2)地下水作用力。

邊坡體范圍內未見地下水，巖質邊坡基本為不透水層，碎石土邊坡為透水而不含水層，整體穩定性計算時巖石邊坡只考慮強風化層的張裂隙充水。

3)地震力。

場地地震烈度為8度，地震動峰值加速度為0.20g，邊坡綜合水平地震系數取0.050。

3.3.2工況組合

本次對天然狀態下和地震力作用下的邊坡穩定性均進行了計算。并對邊坡處于暴雨或連續降雨情況下的工況進行了穩定性校核。

3.4 邊坡穩定性計算參數的選取

巖體結構面的結構面抗剪強度指標標準值建議值根據GB 50330—2013建筑邊坡工程技術規范表4.3.1確定見表1。片麻巖計算時天然重度采用25 kN/m3，飽和重度采用26 kN/m3。

3.5 邊坡穩定性計算結果

根據邊坡穩定性赤平投影分析，邊坡巖層可能沿J2節理面順層滑動，還可能沿風化界面滑動。按照上述計算公式和工況組合，對邊坡整體穩定性進行定量計算。計算沿J2節理面順層滑動時，考慮坡頂風化層張裂隙的影響，飽水時張裂隙充滿水。計算結果見表2。

表1 結構面抗剪強度指標標準值建議值

表2 邊坡穩定性計算結果表

4 邊坡穩定性分析評價

GB 50330—2013建筑邊坡工程技術規范見表3。

表3 邊坡穩定安全系數Fs

邊坡一般工況條件下的安全系數介于1.39～4.39之間，大于1.35，滿足規范要求，地震工況條件下的安全系數介于1.28～4.18之間，大于1.15，滿足規范要求，邊坡穩定狀態為穩定。在強降雨作用或地震作用下坡面存在局部崩塌的可能性，表層分布的薄層碎石土亦有可能發生滑坍。

5 邊坡治理工程措施建議

1)邊坡采用信息法施工，及時了解和分析監測信息，反饋施工情況，設計方應根據實際狀況進行設計調整，必要時補充施工階段專項勘察。2)從經濟合理、技術可行、場地條件綜合考慮優先采用采取坡面防護措施，建議采用錨噴法或擋土墻結合坡率法進行支護。3)整個邊坡區應設置完善的截、排水系統，并對裸露基巖進行封閉處理。防止地表水對地面產生沖刷和滲透破壞。4)施工期間至施工結束一年內，邊坡應定期進行觀測，直至變形穩定。