某棚戶區改造場平工程挖方邊坡穩定性分析

陳 璠

(貴州地礦基礎工程有限公司，貴州 貴陽 550000)

0 引 言

擬建工程項目邊坡底部平場標高為512.00～524.00 m，平場開挖后，將在西側形成長280 m、高約0.0～99.0 m的巖質邊坡，邊坡表層強風化部分易形成圓弧滑塌，中風化部分易沿節理裂隙面滑塌，邊坡穩定性較差，邊坡易失穩。強風化層分布在基巖上部，巖體破碎，巖質較軟，巖芯呈砂狀、碎塊狀、塊狀。巖體基本質量等級為Ⅴ類。

1 區域地質概況

1.1 地形地貌

擬建場地還未進行平場開挖，屬新征規劃建設用地，均為原始自然地貌，地貌類型為溶蝕、侵蝕低中山地貌。場地經平場后西側將形成0～99.00 m高的永久性場地邊坡。

1.2 地質構造

根據現場調查及已有區域地質資料分析，邊坡場地內無斷層通過，地層產狀225°∠30°，產狀較穩定，地層巖性較簡單，地質構造較簡單。但在場地南側500 m外有斷層通過，巖層呈單斜狀產出。場地受南側斷層影響，場地內基巖節理裂隙發育，地層分布連續，為元古界上板溪群Ptbmb板巖。

場地受南側斷層影響，基巖節理裂隙發育，根據場地北側道路開挖的邊坡調查，場地主要發育有3組節理，第Ⅰ組節理36°∠55°，第Ⅱ組節理175°∠70°，第Ⅲ組節理108°∠38°。

1)節理裂隙。場地有3組節理裂隙較發育：①Ⅰ組節理產狀為36°∠55°，密度3～5條/m，裂面平整，張開度為1～3 mm，間距0.2～0.4 m，一般間距0.3 m，可見延伸度0.3～1 m，節理面較粗糙，局部泥質充填。②Ⅱ組節理產狀：175°∠70°，發育間距0.3～0.7 m，一般間距0.5 m，可見延伸度0.5～1.2 m，一般可見延伸度0.8 m左右，層間一般張開度3 mm，節理面夾泥質充填，裂面較粗糙；③Ⅲ組節理108°∠38°，密度1～3條/m，裂面平整，張開度為1～3 mm，間距0.3～1 m，一般間距0.6 m，可見延伸度0.5～1.5 m，節理面較平整，局部泥質充填。根據規范判斷巖體結構面類型為硬性結構面，結合程度為結合差。

2)巖層層面。根據場地北側道路開挖揭露的邊坡地質情況統計，巖層為薄至中厚層狀，表面平直，無膠結，層面間斷性夾泥質充填，層面張開度1～3 mm，根據GB50330—2013《建筑邊坡工程技術規范》4.3.1條和4.3.2條，巖體結構面類型為硬性結構面，結合程度為結合差。

1.3 氣象

擬建場地屬亞熱帶高原季風氣候區，冬無嚴寒，夏無酷暑，氣候溫和，降水充沛，雨熱同期，有明顯的旱季和雨季之分。區內多年平均年降雨量1 050.5 mm，其中5-10月的降雨量占全年的80 %。多年平均氣溫為12.5℃，夏季平均氣溫為23.2℃，最冷1 月平均氣溫為1.9℃。無霜期280-300天。

1.4 水文地質條件

場地地勢較高，無地表水通過。場地地下水的埋藏條件受地形、地貌、地層巖性和水的補給來源控制，按地下水的埋藏條件場地地下水分為松散巖類孔隙水和基巖裂隙水。

1)松散覆蓋層孔隙水：含水層為松散素填土及第四系粉質土層，地下水類型為上層滯水，水量極小，其補給來源主要靠大氣降水，受季節性影響較大。

2)基巖裂隙水：場區含水層為板溪群板巖，其含水量小，含水性不均勻，且埋藏較深。根據場地鉆探完工24 h后進行鉆孔水位量測，各鉆孔內基本無水，大部分鉆孔為干孔，局部鉆孔有水為施工殘留水。場地地下水水位埋藏較深，擬建物基礎施工及基礎材料不受地下水的影響，其地下水水文地質條件簡單。

1.5 腐蝕性評價

根據鄰近工程資料及工程建筑經驗，場地土對混凝土結構、鋼筋混凝土結構中鋼筋具微腐蝕性。

2 巖土參數及邊坡巖土構成

出露地層為元古界上板溪群(Ptbmb)板巖。強風化板巖層單元：灰～深灰色，灰黃色，巖體破碎，層理發育，層間泥質膠結，節理裂隙極發育，裂隙面上泥質侵染。強風化層分布在基巖上部，巖體破碎，巖質較軟，巖芯呈砂狀、碎塊狀、塊狀。巖體基本質量等級為Ⅴ類。

中風化板巖單元：灰～深灰色，黑色，薄～中厚層狀，巖體層理發育，層間泥質膠結，節理裂隙較發育，裂隙面上鐵質侵染，巖芯一般呈塊狀、短柱狀、柱狀，巖芯采取率一般65 %～85 %。根據取樣試驗，中風化板巖自然單軸抗壓強度為28.4 MPa，屬較軟巖類，中風化板巖節理裂隙發育，巖體較破碎。綜合確定本單元巖體基本質量等級為Ⅳ類。

3 邊坡穩定性計算

3.1 邊坡特征

設計安全等級為一級，重要性系數YS=1.1。我公司受劍河縣城鎮建設投資有限責任公司委托，對其擬建的“劍河縣城中村棚戶區改造項目邊坡工程” 進行邊坡支護設計工作。

3.1.1 A-B段

該段為場地開挖平場后，將在場地西側形成的長167 m，坡高0.0～95.0 m的永久性場地邊坡。邊坡底標高512.00～518.00 m，坡頂標高611.0 m，主要為強風化、中風化板巖組成的巖質邊坡，開挖方向98°，擬開挖坡角51°，巖層傾向225°，傾角30°，逆向坡。坡頂為山地，坡腳還未進行開挖。

3.1.2 B-C段

該段為場地開挖平場后，將在場地西側形成的長113 m，坡高0.0～99.0 m的永久性場地邊坡。邊坡底標高518.00～524.00 m，坡頂標高617.0 m，主要為強風化、中風化板巖組成的巖質邊坡，開挖方向98°，擬開挖坡角38°，巖層傾向225°，傾角30°，逆向坡。坡頂為山地，坡腳還未進行開挖。

3.2 采用平面滑動法計算邊坡穩定系數Fs ：

1)BC段：放坡條件較好，邊坡按第3組節理面傾角放坡開挖后，邊坡無外傾結構面，但邊坡巖體較破碎，邊坡受第Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ組節理裂隙相互交割，易形成楔形體，邊坡易出現崩塌掉塊破壞。

2)AB段：根據GB50330-2013《建筑邊坡工程技術規范》規定，采用平面滑動法計算邊坡穩定系數Fs：

R=[(G+Gb)cosθ-Qsinθ-Vsinθ-U]tgφ+cL

(式2)

T=(G+Gb)sinθ+Qcosθ+Vcosθ(式3)

式中：T——滑體單位寬度重力及其他外力引起的下滑力(kN/m)；

R——滑體單位寬度重力及其他外力引起的抗滑力(kN/m)；

c——滑面的粘聚力(kPa)；

φ——滑面的內摩擦角(°)；

L——滑面長度(m)；

G——滑體單位寬度自重(kN/m)；

Gb——滑體單位寬度豎向附加荷載(kN/m)；方向指向下方時取正值，指向上方時取負值；

θ——滑面傾角(°)；

U——滑面單位寬度總水壓力(kN/m)；

V——后緣陡傾裂隙面上的單位寬度總水壓力(kN/m)；

Q——滑體單位寬度水平荷載(kN/m)；方向指向坡外時取正值，指向坡內時取負值；

hw——后緣陡傾裂隙充水高度(m)，根據裂隙情況及匯水條件確定。

邊坡擬按假設邊坡按1：0.75～1：1放坡開挖，其對1-1’～3—3′剖面進行穩定性系數計算，則穩定性計算示意圖見圖1，圖2，圖3。

圖1 1-1剖面穩定性計算圖

圖2 1-2剖面穩定性計算圖

圖3 1-3剖面穩定性計算圖

根據計算，1-1’，2-2’，3-3’剖面穩定性系數見表1。

表1 穩定性系數計算表

剖面編號1-1'2-2'3-3'T=G*sinθ5 686.17479.910 232.2穩定性系數Fs1.131.121.15穩定性評價基本穩定基本穩定基本穩定邊坡安全穩定系數γt1.351.351.35剩余下滑力1242.21708.12002.0

根據計算結果，邊坡按一定比例(1：0.75～1：1)放坡開挖后，1-1’，2-2’，3-3’剖面穩定性系數分別為1.13、1.12、1.15，則邊坡處于基本穩定狀態，邊坡穩定安全系數為1.35。

4 結 語

擬建工程項目地層巖性較簡單，出露地層為元古界上板溪群板巖。中風化板巖屬較軟巖類，中風化板巖節理裂隙發育，巖體較破碎，確定本單元巖體基本質量等級為Ⅳ類。B-C段邊坡按第三組節理面傾角放坡開挖后，邊坡無外傾結構面，本文不作詳細計算說明。A-C段，采用平面滑動法計算邊坡穩定系數Fs，分別采取三個剖面根據計算結果，邊坡按一定比例放坡開挖后，三個剖面穩定性系數分別為1.13、1.12、1.15，則邊坡處于基本穩定狀態，該邊坡為一級永久性邊坡，邊坡穩定安全系數為1.35，則對該邊坡需進行支護處理。