水工環地質條件下邊坡穩定性分析評價

劉 想

（江西省核工業地質局二六三大隊，江西 吉安 343000）

地質勘察工作主要內容是對一定范圍內的地質條件和土層邊坡的穩固性進行測量，分析測量數據后得到相關施工參數。主要的測量檢查項目包括施工區域內的土層結構、地層分布狀況以及地層的力學特征等各項指標。除此之外還要查明施工區域內地層的擾動情況，地層的自然干擾程度及自然狀態下的發育規模；對施工區域的地下水情況進行幾項詳細調查，主要有：地下水的產生條件、水流是否對該區域的地層具有侵蝕性；另外，對施工區域還要進行其他方面的前期準備工作，例如評價地質條件；計算基坑邊坡的承受能力，挑選承受地層等；完成上述工作后可以初步開展施工設計任務，該任務主要是對地基進行設計方案的分析討論，最終得出科學合理的基礎設計方案。

1 工程概況

擬規劃實施的地質工程項目是一個新創建的地點。計劃所有地質工程項目的初始地形都不會發生顯著變化，并且各個施工地點都位于坡度平緩的區域。擬規劃設計的場地總體標高為619.0M。在進行實際勘探任務之前，已經發掘了地下空間，并將其平整至6.190M。地質工程施工場地寬闊平坦，根據地質工程施工現場的現狀，路面的設計標高和別墅地下室設計標高場地的紅桿的設計圖，將在該場地基坑的東，南，西和北端具有開挖后約8m處的臨時邊坡[1]。

2 擬建地質施工場地水工環地質條件

擬建的地質工程施工場地的土壤層沒有大中型積水體。根據對現場鉆探水位的觀察，深部勘探區沒有地表水。根據對地質場地及附近水力圈的地質調查，結合鉆探水位的觀測結果，田間地下水設計高程在590.83m以下。下部區域基坑是可溶的地質層，地質層中的裂縫相對較發達。地質場區存在水工環，且不具有穩定水位，是地質表層的滲透作用。同時規定了地質區域大體情況，該區域位于西南高處和東北部，為一個流體動力環面水流區域的斜坡區域。在地質和水力環境中，基坑墊層區域沒有地表水。經調查，該地質地點共有工程施工鉆孔54個，其中基坑鉆孔36個。與該地點相鄰的地質，水文，水利和地質基坑通常在1m到5m之間波動，有些區域超過5m，該場地地質水工環為中等發育。

3 場地地質工程特征

對于水工環技術的質量把控日益成為建筑施工環節中的關鍵一步，其受重視程度正在逐漸提升。為了更好的提升水工環技術的質量控制還要進一步要求施工人員從各個層面認識到該項技術的重要性，以便適應今后復雜且工難度較高的工程項目。場地地質工程包含諸多子項目，并且由于各項環節之間存在關聯性，若在施工后期發現前面其中任何一個環節的地質勘查出現紕漏，必然會引起整個工程項目連鎖式的反應，并且還伴隨著處理起來難度大的問題，對整個工程造成難以估量的影響。

3.1 勘查技術

（1）電法。電法由于具有較高的實用性是當前廣泛應用于地質勘查的一項重要技術方法。因此，電法的合理應用對于有效提高我國地質勘查工作水平有著及其重要的影響。在地質勘查方法不斷的發展、演進過程中，電法主要演化為兩種，第一是激發極化法，第二是高密度法。這兩種方法盡管有著類似之處但在使用范圍上完全不同[2]。

（2）GPR技術。GPR技術的作用原理是利用高頻脈沖波的折射實現對地層的勘察。具體是通過地面的發射站或者儀器向不同的地質層發射高頻脈沖波，然后通過地表的光波接受站接收其反射的光信號，由于不同的地質層所接受和反射的高頻脈沖波各有所不同，從而實現了對深層地質進行勘察。現階段國內主要將GPR技術應用于處在深層的地質情況勘查。

3.2 基坑邊坡穩定性分析

擬規劃建設場地的水工環地質勘探區域將開挖深度為-1F底標高(623.90m)后，在基坑周圍建設高度約為4m左右的。根據此前的勘察測量數據對該施工區域進行分析，該區域的臨時基坑邊安全等級應為二級，利用北京理正巖土計算6.5版軟件對上述開挖的地質半坡按照現場1:0.5的比率發掘，由計算可知基坑邊坡穩定安全系數為Ks=1.092，安全系數在1.20以下，水工環地質邊坡達到基本穩定的狀態。

4 邊坡穩定性評價方法及防治措施

4.1 構建計算模型

對工程邊坡崩塌滑坡采用定性分析方法，根據勘探鉆孔報告、土質邊坡允許坡率進行計算，采用公式進行定量計算。計算剖面的選取：本次計算選取填方區1-1’、2-2’、3-3’、4-4’剖面作為計算模型。

表1 典型剖面穩定性計算

4.2 邊坡穩定性評價

根據以上分析計算結果，并依據邊坡穩定性評價標準，可知北湖機場周邊治理與防護工程在EF段、GH段、IJ段、MN段、OP段地震工況均不穩定，天然工況達到穩定狀態，考慮最不利因素，五個地段填方區均為暫時穩定-不穩定，發生滑坡的可能性中等-大。

4.3 邊坡穩定性危害防治措施

（1）放緩坡度，設置平臺，逐步分層回填分層壓實，或采用外邊坡分層回填分層壓實，邊坡內側分層回填分層強夯處理。

（2）對坡體不高且沒有放坡空間的坡段可采用衡重式或扶壁式或樁板墻支護。

（3）場地存在軟弱土層，壓縮性高，堆填后工后沉降量大，表層或淺層軟土應清除，深層軟土可采用CFG樁或深層攪拌樁等方法進行地基處理。

（4）對場地邊坡應設置完整的截排水系統，坡面設置泄水孔或泄水盲溝，防止坡面被水沖刷。

（5）長期動態監測邊坡變形[3]。

5 水工環地質工程勘察主要技術及邊坡穩定性分析評價注意事項

5.1 綜合應用與工程特征相匹配的水工環地質工程勘察技術

5.1.1 GPR技術

針對深層地質勘察可考慮采用GPR技術。這一技術的工作原理及實現方式是借助高頻脈沖儀器，通過反射高頻脈沖波，對地質層的參數進行探測，相關參數信息由地表脈沖波接收站對反射而來的信號進行接收，然后經由地面高頻脈沖波發射站獲取并進行分析。GPR技術采用的高頻脈沖波因為具備極高的反射信號強度，物質不同時所反射的信號帶有差異性，據此分析可詳細獲得地質水工環狀況。

5.1.2 GPS技術

目前GPS技術是通過發射無線電形成衛星導航的定位系統，再根據無線電可以交會測距得原理，利用各個控制站及接受信號衛星的位置，由此得出地面接收站點的位置和距離信息。其工作方法為以GPS接收機作為信號接收基準站，然后借助相關無線電設備，對基準站的GPS接收機進行數據觀測，并做好參數的轉換工作，最后根據所接受的電信號計算坐標系，得出地質信息的三維坐標。

5.1.3 電法

電法作為地質勘察的重要手段之一，這一方法相比其他技術方法更具實用性，在操作復雜程度上更小。水工環地質勘察電法主要有瞬變電磁法及頻譜激電法兩類。其中，具有明顯技術優勢的瞬變電磁法在、防治災害和地質勘察等方面已經有了較為廣泛的應用范圍，這一技術的作用原理是利用脈沖電磁波進入地下的傳導方式來觀測地質勘查區域的二次渦流場。頻譜激電法也常稱作復電阻率法，通過對復電阻率進行觀測，實現勘察目標。工作原理為：通過電極裝置對多頻復電阻率測量，分析其空間分布規律，結合得出的頻譜特征，對工程地下地質構造進行勘察，這一方法在礦藏資源發掘上應用較為廣泛，在基坑邊坡穩定性計算上也尤其獨到之處。

5.2 分析邊坡穩定性時應注意的幾點事項

（1）擬建工程的邊坡形態、形狀及具體類型經過勘察技術確認后，要再次確認邊坡部位是否存在滑移現象及坍塌危害。在實踐中應密切關注邊坡巖土部位的自穩坡角。

（2）對擬建工程邊坡的形態、類型、形狀、坡角、高度、長度等參數加以確定。

（3）碎裂結構及其他類型的巖質邊坡要根據等效內摩擦角確定邊坡巖體類型，計算時依循相關公式。

（4）計算土質邊坡時主要采用圓弧滑動法，具體實施時采用極限平衡法進行計算統計。

（5）對邊坡的放坡條件加以確定，根據不同的方法采取相應的方案，如以分段及分級為主的施工方式，主要采用坡率法；如以錨桿防護為主的施工方式，注重采取坡面防護措施；如以直立為主的切坡方式，應采取排樁擋土墻支護方案。以上方案，根據實際情況選用，以保證坡面得到安全防護為基礎。

（6）需要進行剪切試驗時，根據相關數據及條件展開。

6 結論

綜上考慮上述因素，由于目前我國處理能源危機和能源改革的需要，水工環地質勘查水平還有待提高，與此同時，作為地質勘查重要手段的地質勘查技術也亟需得到改進。因此，筆者建議對水工勘察過程中的關鍵技術及步驟進行進一步的創新和完善，從而確保建筑施工達到優良狀態。具體而言，首先要做好邊坡施工的專項研究外，還要通過引進一流人才與設備，充分借助技術優勢，實現對施工區域所處的地質狀況的全面勘查。其次，在操作過程中需制定科學嚴謹的地質勘察規范并謹慎執行，妥善處理在勘察過程中不斷出現的新問題、新情況；最后，要加強工作人員的能力培養，提高工作質量，以及進一步完善和落實地質勘查過程中的相關責任制度，為提高邊坡開挖的精度做好充分的人員和技術支撐[4]。