貴陽市黔春大道某邊坡穩定性分析及治理措施研究

謝朝貴，邵如意，周文喜

（1.貴州省地質礦產勘查開發局111地質大隊，貴州貴陽550081；2.貴州地質工程勘察設計研究院，貴州貴陽550081）

隨著近些年我國經濟持續發展，全國各地的基礎設施不斷加速建設，尤其是公路、鐵路等基礎設施的建設，大大改善了西部山區的出行環境。邊坡穩定性問題在山區公路工程建設中普遍存在，其直接影響公路建設和運營的安全[1]。邊坡穩定分析是當前地質災害防治的一項重要內容，對其進行科學的分析、評估和論證，提出科學有效的治理措施，可有效提高公路邊坡結構的穩定性，有效避免滑坡、崩塌等斜坡類地質災害帶給人民的生命財產損失[2-3]。

1 工程概述

本次選擇貴陽市黔春大道公路某路段邊坡進行研究，該切方邊坡長約378.5m，高約4.95～38.40m，邊坡工程安全性等級為一級，地質環境中等復雜。由于道路平場開挖后，形成高邊坡嚴重危害擬建道路及邊坡坡頂附近花果園五里沖棚戶區、危舊房改造項目L區中學、消防道路，為確保邊坡坡頂建筑物、坡腳過往車輛及住戶生命財產安全，本文根據邊坡規模、特征，采用1∶500工程地質測繪、工程測量、鉆探等多種勘察手段相結合的勘察方法，查明工程地質、水文地質等條件，評價邊坡的穩定性，并提出邊坡整治設計方案。

2 地質環境條件

2.1 氣象水文條件

貴陽市屬于亞熱帶濕潤氣候，氣候濕潤，雨水充沛，季節分明，年平均氣溫為15.3℃，年平均相對濕度為77%，年平均總降水量為1129.5mm。

2.2 工程地質條件

研究區為溶蝕殘丘—洼地地貌，該邊坡地形起伏較大，為南高北低的緩斜坡地形，北面為斜坡陡坎，陡坎下為貴黃公路，高程為1091.00～1137.00m，最大高差46.00m。該邊坡總長為378.5m，按坡向、巖土構成等因素可分為A-B、B-C、C-D三段。

A-B段：邊坡走向約為339°，坡長約119.9m，坡高為9.9～23.3m，坡度約為73.3°；B-C段：邊坡走向約0°，坡長187.5m，坡高為18.8～38.4m，坡度約為73.3°；C-D段：邊坡走向約14°，坡長71.1m，坡高為5.0～20.1m，坡度約為73.3°。

2.3 地質構造特征

根據現場地質調查、鉆探揭露，邊坡場區內無構造斷裂及次一級構造發育，出露地層自上而下為第四系（Q）、上二疊統龍潭組（P2l）及下二疊統茅口組（P2m），分述如下：

第四系（Q）：主要為素填土，局部可見耕表土（Qpd）和紅粘土（Qel+dl）。其中褐黃色、灰色、黑色素填土由粘土、碎石組成，夾少量塊石，為欠固結新近回填土，平均厚度為5.71m。

強風化上二疊統龍潭組：巖性為灰巖，巖質極軟，主要呈砂狀，少量呈碎塊狀，節理裂隙極發育，局部地段夾有中風化石灰巖或泥質白云巖，平均厚度為9.56m。

中風化上二疊統龍潭組：巖性為薄—中層狀灰巖，呈灰色、灰白色砂狀、碎塊狀和柱狀，節理裂隙較發育，巖體較破碎，局部地段夾有白云巖。巖質較硬，巖石飽和單軸抗壓強度在32.76～40.12MPa之間，標準值35.42MPa，巖體基本質量等級為Ⅳ級。

強風化下二疊統茅口組：巖性為淺灰色灰巖，巖石破碎呈碎塊狀、砂狀，僅在局部分布，厚度在1.90～14.30m，平均厚度為8.85m。

中風化下二疊統茅口組：巖性為薄—中厚層狀灰色、灰白色灰巖，呈碎塊狀、柱狀及砂狀，節理裂隙較發育。巖質較硬，巖石飽和單軸抗壓強度在35.56～41.48MPa之間，標準值36.56MPa，巖體基本質量等級為Ⅳ級。

通過地質勘察及地質追索法發現龍潭組（P2l）及茅口組（P2m）灰巖總體發育2組裂隙較密、切割較深的節理，產狀分別為169°∠72°和58°∠19°，長度多大于0.5～1.2m，節理間距1.0～0.3m。邊坡場區沿線巖溶主要形態為溶洞及溶蝕裂隙，通過鉆探勘察，綜合判斷該邊坡場區總體為巖溶微發育—中等發育。

2.4 水文地質條件

邊坡場區地表水不發育，主要靠大氣降水補給，地下水主要是素填土層中的松散孔隙水及基巖溶洞裂隙水，受降雨入滲補給影響較大，季節性特征強。場地豐水期最高水位為1074.6m，而路面設計高程在1091.1～1098.1m之間，豐水期地下水水位低于路面設計高程，故地下水對該邊坡的穩定性不構成直接影響。

3 邊坡可能破壞方式及穩定性分析

3.1 擬開挖邊坡平面布置

邊坡巖體不可能產生大規模的滑移，但切坡后巖體受卸荷裂隙與本身節理裂隙的組合切割，將會形成獨立的塊體，在施工爆破等作用影響下，邊坡可能會產生局部的崩塌，同時由于邊坡巖土構成為強風化巖層及上覆土層，可能會產生圓弧狀滑動。

3.2 邊坡穩定性分析計算

開挖形成的永久性切方邊坡為巖質邊坡、巖土混合邊坡，綜合邊坡的規模和破壞程度，估算其滑塌范圍將波及至坡頂已建建筑物，同時邊坡垮塌后會危及貴黃路及擬建橋梁工程，根據邊坡工程重要性規定，該邊坡安全性等級為1級。

（1）計算參數。根據室內土工試驗及類似工程經驗綜合確定邊坡各巖土體在天然條件下的抗剪強度及容重，詳見表1。

表1 邊坡巖土體計算參數表

（2）穩定性計算。選擇最不利荷載組合“自重+地表荷載”工況對該切方邊坡的穩定性進行計算及評價。假定潛在滑面在最低臨空面位置，覆土層及建筑物考慮為上部荷載，選取A-B段邊坡1個剖面，B-C段邊坡5個剖面，C-D段邊坡2個剖面，運用平面滑動法進行穩定性計算分析（詳見表2）。采用簡化畢肖普法，利用理正巖土軟件按自動搜索最危險滑面，對B-C段邊坡2個土層剖面、1個強風化層及土層剖面、C-D段邊坡3個強風化層及土層剖面，運用圓弧滑動法進行穩定性計算分析（詳見表2）。

表2 穩定性計算結果

由計算可知，A-B段切方邊坡總體屬于不穩定結構。無外傾結構面，產生大規模滑移的可能性較小，但在開挖時，邊坡在卸荷裂隙與本身節理裂隙的組合切割作用下，巖體將形成獨立的塊體，在施工爆破等作用下，邊坡可能會產生局部的崩塌，可能會對貴黃路及擬建橋梁工程，造成較為直接的危害。

B-C段切方邊坡總體屬于不穩定結構，上覆土體容易產生圓弧狀滑動，且該段邊坡開挖將拆除原有邊坡支護體系（抗滑樁+樁間擋板），同時由于該斷面素填土較厚，雨季上層滯水同樣會對其穩定產生直接破壞作用。邊坡一旦失穩不僅會對坡頂花果園五里沖棚戶區、危舊房改造項目L區中學及消防道路等建筑物造成破壞，也會危及坡腳貴黃路及擬建橋梁工程，危害較大。

C-D段切方邊坡總體屬于不穩定結構，部分斷面巖土體及上部土層均可能會產生圓弧狀滑動，邊坡一旦失穩不僅會對坡頂已建的操場等建筑物造成破壞，也會危及坡腳貴黃路及擬建橋梁工程，危害較大。

4 治理措施

由于該邊坡為超限邊坡且穩定性較差，邊坡一旦失穩不僅會對坡頂建筑物造成破壞，也會危及坡腳貴黃路及擬建橋梁工程，危害較大。且由于該地區地下水埋深較大，在邊坡坡腳以下，故地表水疏排工作是支護工程的重中之重。治理措施建議如下：

（1）AB段支護措施。AB段邊坡為切向巖質邊坡，巖層產狀為105°∠45°，邊坡坡向為339°，故邊坡無外傾結構面，節理裂隙較發育，巖體較破碎，且為層狀結構邊坡，按1∶0.30放坡（坡度約為73.3°），邊坡巖體不可能產生大規模的滑移，但切坡后巖體受卸荷裂隙與本身節理裂隙的組合切割，將會形成獨立的塊體，在施工爆破等作用影響下，邊坡可能會產生局部的崩塌。采用截排水溝+錨桿掛網噴射砼支護。見圖1。

圖1 AB段支護代表斷面圖（1-1）

（2）BC段支護措施。BC邊坡為巖土混合邊坡，巖層產狀為105°∠45°，邊坡坡向為339°，故邊坡無外傾結構面，節理裂隙較發育，巖體較破碎，且為層狀結構邊坡，按1∶0.30放坡（坡度約為73.3°），邊坡巖體不可能產生大規模的滑移，但切坡后巖體受卸荷裂隙與本身節理裂隙的組合切割，將會形成獨立的塊體，在施工爆破等作用影響下，邊坡可能會產生局部的崩塌，但上部填土及強風化層較厚，易產生圓弧滑動。采用截排水溝+上部錨拉樁板墻支護，下部中風化巖1∶0.3放坡后錨桿掛網噴射砼支護。見圖2。

圖2 BC段支護代表斷面圖（2-2）

（3）CD段支護措施。CD邊坡為巖土混合邊坡，巖層產狀為105°∠45°，邊坡坡向為14°，此段邊坡強風化層厚度大，易形成圓弧法滑動，采用截排水溝+錨拉樁板墻支護。見圖3。

圖3 CD段支護代表斷面圖（3-3）

5 結論

在工程建設中，邊坡的穩定性直接關系到工程的建設以及人生財產安全，做好山區公路邊坡穩定性的分析和評價，才能夠找到相應的治理措施，本文對貴陽市黔春大道某邊坡進行勘察及穩定性計算分析，按坡向、巖土構成等因素將該邊坡分為A-B、B-C、C-D三段，邊坡高約4.95～38.40m，邊坡安全性等級均為一級，運用平面滑動法和圓弧滑動法計算評價，三段邊均不穩定，可能會對坡頂的建筑物和坡腳貴黃路及擬建橋梁工程造成較大危害。綜合各段邊坡不同的巖土構成，可能的破壞模式及現場施工條件，對各段邊坡采取對應的支護措施，對邊坡安全、造價、工期產生良好的效果，對同類邊坡具有一定借鑒作用。