土巖復合邊坡穩定性分析及評價

朱 媛

（山西華晉巖土工程勘察有限公司，山西 太原030006）

1 邊坡概況

受太原陽光城集團公司委托，擬在規劃的示范區范圍內天然邊坡上局部回填土方至整平標高修建售樓部，本次勘查邊坡處在場地西北側，從地形地貌來看，為一單斜巖層，巖層產狀51°∠15。售樓部邊坡長約98m，坡頂整平標高約為917.35m；坡底為高爾夫球場內部混凝土路及高爾夫球場草坪用地，現自然地面標高約900.26～903.19m，整體邊坡坡高約15m～20m。售樓部在邊坡坡頂，售樓部邊界距坡邊緣9m～10m。

2 邊坡地質條件

邊坡地貌屬低山丘陵區，位于山梁地帶，地形起伏較大，圖幅內地面標高最大值928 m，最小值893.4m，地表最大相對高差為33.6m。根據鉆孔、探井揭露及原始地貌出露地層情況可知，地層主要由第四系全新世的植被土，中、上更新統的粉土、粉質粘土，二疊系上統上石盒子組泥巖、砂質泥巖、砂巖組成。

3 邊坡節理發育

地層節理發育，根據統計成果，結合節理玫瑰圖可見優勢節理面有3組，產狀分別為：1#節理166°∠78°，2#節理200°∠65°，層理面60°∠15°。

4 邊坡穩定性計算

本邊坡為土巖復合邊坡，土體可能發生圓弧形滑動、巖體可能發生平面滑動、楔形滑動外，還可能沿著土巖結合面發生折線形滑動。

對巖質邊坡，先用赤平極射投影法進行穩定性分析，對赤平投影法評價為不穩定結構的結構面，采用定量評價法評價平面滑動法計算穩定性。

本次邊坡穩定性定量分析，根據建筑邊坡工程技術規范《GB50330-2013》5.2.3條“計算土質邊坡、極軟巖邊坡、破碎或極破碎巖質邊坡的穩定性時，可采用圓弧形滑面”。5.2.4條條文說明：對圓弧滑動面，建議采用簡化Bishop法計算邊坡穩定性。

4.1 定性分析

對于土質坡段定性分析以已開挖坡面、鉆孔和探井揭露邊坡地層巖性及野外調查邊坡所處地區的自然邊坡的坡率對比等方法相結合，在邊坡范圍未發現邊坡變形跡象，邊坡在現狀條件下整體穩定性較好，但在外界影響下，也存在破壞的可能性。土質邊坡易受降雨沖刷而產生局部滑塌，坡面穩定性相對較差。

對于巖質坡段定性分析主要通過判斷兩組節理結構面的投影交點落入的區域來判定邊坡的穩定性。邊坡巖體穩定性的定性分析可分為4種情況：①最穩定的：兩組節理結構面的投影交點處于邊坡面的另一側，此時結構面組合交線，傾向坡里；②穩定的：兩組節理結構面的投影交點處于邊坡面的同側，但在開挖面以外，此時結構面交線較邊坡陡；③較穩定的：兩組節理結構面的投影交點處于天然邊坡面以外，說明交線較邊坡平緩，但在邊坡上無出露點；④不穩定的：兩組節理結構面的投影交點處于開挖邊坡和天然邊坡之間。

4.2 定量評價

根據現場調查及勘查成果，以及定性分析情況，得出結論：在天然狀況下，各段邊坡巖質段均處于穩定狀態，土質邊坡處于基本穩定～穩定狀態，為了定量分析上部土質坡體及土巖結合面的穩定性，采用下面方法對該土巖復合邊坡段穩定系數進行計算。

計算結果如下：

（1）計算方法原理

土質邊坡穩定性計算采用《建筑邊坡工程技術規范》（GB50330-2013）推薦的簡化Bishop法，土巖結合面采用平面滑動法，最后根據不同情況下選用下列各式求算穩定性安全系數Fs。

a.土質邊坡計算公式如下：

式中：K—穩定安全系數；

在對企業管理人才進行培養過程中，實施培養工作的人員其自身的管理水平是非常重要的影響因素，但因為我國重視管理人才培養的時間比較短，所以，落實人才培養工作的人員其自身的專業化水平有限。且此培養工作的開展缺乏傳統經驗的支持，這樣就導致了工作人員需要在培養人才過程中自己不斷地摸索，人才培養難度較大。

b—單個土條的寬度（m）；

W—條塊重力（kN），浸潤線以上取重度，以下取飽和重度；

θ—條塊的重力線與通過此條塊底面中點半徑之間的夾角（°）；

C、φ—土的抗剪強度指標。

穩定安全系數K通過逐步逼近的方法求解。

b.平面滑動面穩定性系數計算

式中：Ks —穩定性系數；

c— 結構面的粘聚力（kPa）；

φ—結構面的內摩擦角（°）；

li—第i計算條塊滑動面長度（m）；

表1 邊坡穩定性計算土體參數建議表

表2 結構面抗剪強度指標標準值建議值

表3 邊坡土質坡段穩定性計算成果表

A—結構面的面積（m2）；

V—巖體的體積（m3）;

θ—結構面的傾角（°）。

（2）巖土指標選用按不利組合進行考慮，含水量、孔隙比、壓縮系數等選用大值，抗剪強度、壓縮模量等選用小值。 巖土抗剪強度參數的準確取值直接影響邊坡穩定計算與分析的可靠性。本報告以室內土工試驗成果為依據，根據邊坡坡型建立合理的模型進行試算，通過對坡體所處地層取原樣做抗剪強度試驗，獲得土的天然抗剪強度和飽和抗剪強度；再結合邊坡的穩定狀態進行強度參數試算分析，同時參考其它相似邊坡的經驗數據綜合確定計算參數，計算取值如表1、表2。

（4）計算結果。計算采用理正巖土軟件6.0中的理正邊坡穩定分析軟件（邊坡穩定性分析模塊），指定圓弧形滑面和土巖結合面計算安全系數，規范選定通用方法，對邊坡進行天然工況下及地震工況下的穩定性計算。據前述計算方法及參數對各段邊坡土質坡段的穩定性進行計算，并結合定性分析情況得出最不利的結果如表3所示。

根據以上分析評價，勘查區1和2兩個剖面滿足各種工況條件下的邊坡穩定性要求，但在長期暴露風化及降雨條件下坡體穩定性會降低，另外坡體主要為巖質邊坡，節理裂隙發育，存在落石可能，坡面穩定性差。

勘查區3剖面在施加附加荷載后，天然工況及地震工況均處于基本穩定狀態，但如遇暴雨或后期人類活動加劇（進一步開挖基坑，對坡體土擾動），坡體穩定性會降低可能處于欠穩定～不穩定狀態，不滿足穩定性要求。

勘查區4剖面在施加附加荷載后，天然工況處于欠穩定狀態，地震工況處于不穩定狀態，需要支護處理。

5 邊坡穩定性的綜合評價

通過工程地質調繪和勘探工作，結合穩定性計算結果，可以得出：在天然條件下，勘查區邊坡1和2剖面均處于穩定狀態，不會出現整體滑動，因臨空風化剝蝕影響，不排除發生局部巖塊崩塌現象，勘查區邊坡坡率較小，降雨沖刷形成的迎水面積較大，容易使邊坡的強風化巖體遭受雨水的侵蝕或沖蝕，所以首要的工程措施就是設置完善的防排水設施和強坡面防護，這對邊坡穩定非常重要。

在施加附加荷載條件下，勘查區邊坡3和4剖面均不滿足穩定性要求，需要進行支護處理。

6 邊坡防護及治理方案建議

根據本次邊坡工程地質勘查結果，綜合考慮邊坡變形現狀、場地利用現狀及邊坡潛在威脅對象等，建議清除邊坡陡坎頂部的粉土后，在場地邊坡坡腳設置衡重式擋土墻，增加邊坡的抗滑力，提升邊坡的安全系數。坡面采用漿砌片石骨架或水泥混凝土骨架植草護坡。

做好截排水工作，防止雨水或生活用水流入坡體內，在擋土墻內設置泄水孔，坡頂、平臺內側設置截、排水溝，以攔截順坡而下的地表水，防止對邊坡坡腳的沖刷。排水溝可采用M7.5水泥砂漿漿砌MU30片石加固，M10水泥砂漿勾縫，并在邊溝、滲溝及截水溝底部鋪設防滲土工布。由于坡底面局部為土層，擋土墻基礎作用在不同地基上，建議基礎在土巖分界處采用沉降縫分開，防止擋土墻因不均勻沉降而開裂。

監測措施：在邊坡后緣坡頂及場地兩側穩定區域設置地面位移監測基準點，坡體上沿邊坡傾向設置地面位移監測點，觀測周期為10天，施工期間監測時間為6個月，施工效果監測時間為一年，雨后或地表變形加劇時加密觀測次數。