某邊坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)分析及治理

向天兵 程蕓

1.中國電建集團(tuán)昆明勘測設(shè)計(jì)研究院有限公司；2.云南建投第一勘察設(shè)計(jì)有限公司

1 引言

邊坡的變形破壞、滑移失穩(wěn)一直是危害工程建設(shè)的一大問題，嚴(yán)重時(shí)更會(huì)危害生命安全。邊坡失穩(wěn)受多種因素影響，如巖土體類型、地形地貌、地質(zhì)構(gòu)造、地下水、地震和人類活動(dòng)等[1-2]，下雨往往又是誘發(fā)邊坡坍塌、坡體滑移、邊坡變形的重要因素。邊坡穩(wěn)定性分析與評(píng)價(jià)方法主要是定性方法和定量方法，定性方法主要有自然歷史分析法、工程類比法和圖解法，定量方法主要有極限平衡法和數(shù)值分析法。在穩(wěn)定性分析和評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)上，還要根據(jù)工程實(shí)際情況，提出加固支護(hù)、排水等方面的綜合治理措施[5]。

云南省昆明市某大型工業(yè)廠房西南兩側(cè)邊坡在連續(xù)暴雨后，發(fā)生多處滑塌，為保證邊坡及鄰近建、構(gòu)筑物的安全，需針對(duì)邊坡的穩(wěn)定性開展專項(xiàng)勘察、穩(wěn)定性評(píng)價(jià)并提出治理方案。

2 工程概況

2.1 基本情況

項(xiàng)目范圍為廠房南側(cè)及西側(cè)的邊坡，其中西側(cè)邊坡距離廠房3m～5m，坡高約20m，長47m～55m，邊坡坡度40°～70°；南側(cè)邊坡距離廠房5m～8m，坡高13m～18m，長約42m，邊坡坡度80～90°。邊坡工程安全等級(jí)為一級(jí)。

2.2 研究思路

通過地質(zhì)調(diào)查、鉆探、探槽、巖土取樣試驗(yàn)、原位測試等手段，查明場地邊坡范圍內(nèi)巖土的分布情況及其特征、工程地質(zhì)及水文地質(zhì)條件。通過計(jì)算分析評(píng)價(jià)邊坡現(xiàn)狀的穩(wěn)定性，提出合理的治理措施和建議。

2.3 勘察工作方案

本次勘察屬邊坡專項(xiàng)勘察，在邊坡范圍內(nèi)布設(shè)鉆孔13個(gè)，探槽14個(gè)。設(shè)計(jì)鉆孔深度為15m～25m，鉆孔間距6m～17m，設(shè)計(jì)探槽深度為2m～3m，探槽間距11m～17m。

3 地質(zhì)調(diào)查與分析

3.1 區(qū)域地質(zhì)概況

工程場地位于長蟲山山麓的斜坡地帶，處于小江斷裂帶與普渡河-西山斷裂帶之間相對(duì)穩(wěn)定的地塊上，場地所在區(qū)域地殼穩(wěn)定性劃分為次不穩(wěn)定區(qū)（Ⅱ2區(qū)）相對(duì)穩(wěn)定地塊。

3.2 場地地質(zhì)條件

擬治理邊坡地貌上處于長蟲山山麓的斜坡地帶，地勢(shì)總體上由北向南東緩傾?，F(xiàn)地面相對(duì)高差約21m，起伏較大。根據(jù)鉆探揭露的地層結(jié)構(gòu)及成因類型表明，場地地層結(jié)構(gòu)中等復(fù)雜。表層為人工填土，其下依次為第四系坡殘積相、殘積相的粉質(zhì)黏土層，下伏基巖為泥盆系中統(tǒng)組?？诮M（D2h）。典型地層剖面見圖1。

圖1 邊坡坡體典型剖面圖

3.3 地震效應(yīng)分析

采用剪切波波速測試儀進(jìn)行波速測試，鉆孔等效剪切波速υse分別為250m∕s和268m∕s，判定場地土為中硬土，Ⅱ類場地。場地可不考慮砂土液化的影響。因場地內(nèi)人工填土層分布不均勻，屬于對(duì)建筑抗震不利地段。場地抗震設(shè)防烈度為8度，設(shè)計(jì)基本地震加速度值為0.20g，設(shè)計(jì)地震分組為第三組。地震峰值加速度值為0.20g，反應(yīng)譜特征周期為0.45s。

4 場地地層力學(xué)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)結(jié)果

根據(jù)場地地層分布情況、巖性特征、土體的受力狀態(tài)，對(duì)黏性土分別選用固結(jié)快剪、直接快剪及浸水飽和快剪三種室內(nèi)剪切試驗(yàn)，統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表1。

表1 巖土體抗剪強(qiáng)度指標(biāo)

5 穩(wěn)定性分析評(píng)價(jià)

5.1 邊坡變形機(jī)制分析

根據(jù)地質(zhì)調(diào)查、鉆探揭露的巖體物理力學(xué)性質(zhì)、地形地貌及現(xiàn)狀邊坡的主要變形特征分析，西側(cè)邊坡主要為表層坍塌，南側(cè)邊坡主要為沿接觸面的滑動(dòng)，均屬于推移式滑動(dòng)。在天然狀態(tài)下，邊坡土層處于地下水位以下，處于堅(jiān)硬至硬塑狀態(tài)，邊坡穩(wěn)定性較好。但當(dāng)長期暴露于雨水中，表層填土層土體松散，為雨水下滲提供了良好的通道。雨水的下滲一方面軟化土體，造成土體力學(xué)性質(zhì)的降低，同時(shí)在坡體內(nèi)部產(chǎn)生向下的滲透力，進(jìn)一步加劇了下滑，導(dǎo)致邊坡失穩(wěn)。

5.2 邊坡穩(wěn)定性計(jì)算及評(píng)價(jià)

選取典型縱向剖面6個(gè)進(jìn)行穩(wěn)定性計(jì)算，選用復(fù)雜土層圓弧形滑裂面進(jìn)行計(jì)算，按照天然工況（一般工況）、暴雨工況（邊坡土體飽和）和地震工況（考慮地震）分別進(jìn)行穩(wěn)定性驗(yàn)算。計(jì)算結(jié)果詳見表2。

經(jīng)穩(wěn)定性驗(yàn)算及分析，揭示出西側(cè)邊坡不穩(wěn)定滑動(dòng)面為①1、①2層人工填土與②、③層粉質(zhì)黏土接觸面滑動(dòng)面為圓弧形；南側(cè)邊坡不穩(wěn)定滑動(dòng)面在③粉質(zhì)黏土中，滑動(dòng)面為折線形或圓弧形。應(yīng)對(duì)邊坡采取相應(yīng)措施，綜合治理，確保建（構(gòu)）筑物、人員安全。

6 邊坡治理方案

6.1 邊坡治理及支護(hù)方案

擬在西側(cè)邊坡采用放坡噴混凝土+鋼筋錨桿支護(hù)，南側(cè)邊坡采用抗滑樁+擋板墻進(jìn)行支擋。由于場地限制，場地抗滑樁可選用人工挖孔灌注樁，樁徑以800mm～1200mm為宜，以④1全～強(qiáng)風(fēng)化砂巖層作為樁身嵌固段持力層。

抗滑樁有關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)列于表3，放坡噴混凝土+錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)參數(shù)建議值列于表4。

表3 抗滑樁設(shè)計(jì)參數(shù)

表4 放坡噴混凝土+錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)參數(shù)

6.2 邊坡截、排水措施

雨水的下滲是引起邊坡失穩(wěn)的關(guān)鍵因素。而西側(cè)邊坡現(xiàn)狀整體范圍內(nèi)未設(shè)置排水設(shè)施，南側(cè)邊坡現(xiàn)狀排水溝被雨水沖刷垮塌。如遇強(qiáng)降雨的情況下，地表水、生活用水長期滲入坡體，將會(huì)加劇邊坡土體的變形破壞。因此，應(yīng)加強(qiáng)截排水措施。在坡頂設(shè)置截水溝，坡腳、上下級(jí)坡面分界處設(shè)置排水溝，在擋板墻設(shè)置泄水孔，并做好坡面封閉措施，防止雨水下滲。

7 結(jié)束語

場地西南兩側(cè)邊坡現(xiàn)狀發(fā)生多處滑塌，危及周邊構(gòu)建筑安全。通過地質(zhì)調(diào)查、鉆探、槽探的方式對(duì)現(xiàn)場開展了邊坡專項(xiàng)勘察工作，結(jié)合室內(nèi)試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)結(jié)果，對(duì)邊坡進(jìn)行了穩(wěn)定性驗(yàn)算和安全性評(píng)價(jià)。分析認(rèn)為：（1）西側(cè)邊坡主要為表層坍塌，南側(cè)邊坡主要為沿接觸面的滑動(dòng)，均屬于推移式滑動(dòng)；（2）西側(cè)邊坡不穩(wěn)定滑動(dòng)面為①1、①2層人工填土與下層粉質(zhì)黏土層接觸面，滑動(dòng)面為圓弧形。南側(cè)邊坡不穩(wěn)定滑動(dòng)面在③粉質(zhì)黏土中，滑動(dòng)面為折線形或圓弧形；（3）根據(jù)西、南兩側(cè)邊坡破壞模式的不同，西側(cè)邊坡采用放坡噴混凝土+鋼筋錨桿支護(hù)，南側(cè)邊坡采用抗滑樁+擋板墻進(jìn)行支擋；（4）雨水下滲軟化是引起邊坡失穩(wěn)的關(guān)鍵因素，因此應(yīng)加強(qiáng)截排水和坡面封閉措施，防止雨水下滲。