貴州某高速公路順層巖質邊坡穩定性分析與支護措施探討

摘 要：隨著西部地區大規模工程建設的開展，在施工過程中不可避免的形成了大量的路塹順層巖質邊坡，文章將從地層巖性、巖體結構、工程環境等方面對貴州某高速公路順層巖質邊坡的穩定性進行分析，并結合工程實際提出支護措施，結論對順層邊坡的開挖防護有一定的參考價值。

關鍵詞：順層邊坡；巖體結構；穩定性

近年來，隨著我國加大對西部地區高速公路建設的步伐，在建設過程中出現了大量的順層巖質路塹邊坡，如何評價其穩定性對公路的順利建設至關重要。但由于邊坡的變形破壞模式與地層巖性、巖體結構、地質構造、地形地貌、水文地質特征及人類工程活動等密切相關。根據前人的研究經驗，順層巖質邊坡可分為緩傾角順層邊坡（巖層傾角<20°）、中等傾角順層邊坡（巖層傾角為20°～40°）及陡傾角順層邊坡（巖層傾角>40°）。緩傾角順層邊坡開挖后邊坡的自穩性較好，在貴州的山區道路建設中，較多出現的是以中等傾角的順層邊坡，偶爾會出現“夾心餅干”式的邊坡結構，而陡傾角順層邊坡由于巖層傾角大于坡角，常發生彎折-潰曲破壞。

文章選取貴州某高速公路某段順層巖質邊坡，在對其工程地質環境條件及邊坡基本特征分析的基礎上，對邊坡穩定性進行分析并提出支護措施。

1 某高速公路工程地質條件

1.1 地形地貌

該高速公路場區為低中山溶蝕洼地地貌，東南高，北西低，邊坡范圍內地形標高889.23～968.75m，相對高差79.52m，地形坡度較陡，一般為20～45°，最大坡度54°。

1.2 地層巖性

根據地質調繪、鉆探、物探資料，該段公路出露的地層為第四系灰褐色耕植土，結構松散；第四系殘坡積粉質粘土，褐黃色，硬塑，含礫石5%～11%；寒武系牛蹄塘組頁巖，強-中風化，泥質結構，塊狀構造，局部節理發育，見有方解石充填；震旦系燈影組白云巖，強-中風化，隱晶質結構，中厚層構造，節理發育，裂隙面見水質侵染。

1.3 水文地質條件

邊坡區位于溶蝕洼地，地表無長年性水流，僅在雨季有短暫地表徑流；地下水由上部土層孔隙潛水和深部基巖裂隙水組成，含水量較小，其補給來源主要靠大氣降水的入滲補給，排泄基準面為兩岔河河面，根據現場鉆孔測得地下水位0.5m。

1.4 地震

根據《中國地震動參數區劃圖》（2001年）高速公路沿線地震動加速度值為0.05g，地震動反應特征周期為0.35s，地震基本設防烈度為Ⅵ度。

1.5 不良地質

施工區段有張性斷層F1與擬建路線呈10°斜交，長度大于7km，寬約5至20米，東西走向，傾向N，傾角約為82°，斷面陡直，組成物質為破碎變余石英砂巖、冰積砂礫巖、板巖、白云巖、粘土質頁巖，局部強硅化；此外，場區內未發現有崩塌、滑坡等不良地質現象。

2 邊坡的基本特征與破壞模式分析

2.1 邊坡的形態特征

場區邊坡形態為臺階狀，左側路塹邊坡高約20.5～51.6m，邊坡長度約108m，坡向318°，坡度38°～45°，上覆粉質粘土，局部泥質頁巖出露。鉆孔揭露邊坡頁巖中夾中層狀白云巖，節理裂隙發育，裂隙充填物為方解石，在雨季，坡面局部有水滲出，在施工過程中極易發生崩塌或局部滑移破壞。

2.2 邊坡破壞模式

根據鉆探揭示和現場工程地質調查，該段路基開挖后，上部出露為耕植土、殘坡積粘性土層，厚度較小，其下部為強-中風化白云巖，路塹邊坡為巖土組合邊坡，以巖質邊坡為主。邊坡開挖后，將使山體的應力重新分布，坡腳會導致應力集中，在大氣降雨（尤其是突發性大暴雨）的作用下，巖（土）體結構面的抗剪強度將顯著降低，坡腳應力集中和巖土強度降低而產生的沿相對軟弱面（順向的節理面、風化界面）的坍塌滑動變形或圓弧形滑動變形，不利于邊坡的穩定性。

場地巖層產狀為132°∠22°，巖石節理裂隙較發育，主要見有2組：354°∠84°，274°∠82°。根據赤平投影圖分析，巖層傾向與邊坡呈順向坡，對邊坡的穩定性不利，易發生順層滑動，J1節理面、J2節理面與開挖面易形成不穩定楔形體，對邊坡的穩定不利（如圖1所示）。該段邊坡在天然工況下處于欠穩定狀態，在邊坡開挖過程中極易發生崩塌或局部滑坡破壞，尤其在暴雨工況下，更易發生順層滑移。

圖1 結構面赤平極射投影圖

3 邊坡支護措施

目前，邊坡的治理措施較多，主要常用的有抗滑樁、框架預應力錨桿（索）、重力式擋土墻等。其中，抗滑樁治理措施一般適用于巖層較為破碎的邊坡，且造價較高；框架錨桿治理措施一般適用于土質邊坡，加固效果較好；重力式擋土墻一般用于邊坡護腳。根據地勘資料顯示，邊坡頁巖與白云巖交界層面較薄弱，粘聚力系數和內摩擦角較低。由于該段邊坡的穩定性主要受順層的巖層面控制，考慮到邊坡高度較高且坡度較陡，建議邊坡放坡按1：0.75分級放坡，馬道寬不小于3.0米，分級坡高不大于8.0米，分級開挖分級支護，并做好坡面防水，坡頂截水及坡底排水系統，坡腳設置擋墻、邊坡中部采用錨桿支護。

4 結束語

通過赤平極射投影法對邊坡結構面的分析，確定了邊坡主要為順層滑動破壞為主，楔形體滑移為輔的破壞模式，并在開挖過程中采用緩坡放坡，坡頂設置截水系統，邊坡中部采用錨桿支護，坡腳設置擋墻的綜合治理措施，對該類邊坡的治理可以取得很好的效果。

參考文獻

[1]鮮學福.層狀巖體破壞機理[M].重慶：重慶大學出版社，1989.

[2]李云鵬，楊治林，王芝銀，等.節理巖體邊坡穩定性分析方法[J].巖體力學，2009，30（6）：1639-1642.

[3]張倬元，王士天，王蘭生.工程地質分析原理[M].北京：地質出版社，1994.

[4]喬俊宇.結構面對層狀巖質邊坡穩定性影響機理分析[J].中國科技信息，2010（9）：50-51.

作者簡介：魏中華（1987，2-），男，廣東省梅州市人，成都理工大學環境與土木工程學院，碩士研究生，研究方向：建筑與土木工程。