西南地區某邊坡工程穩定性分析與評價

雷 松 王燕強 彭 肖

核工業西南勘察設計研究院有限公司 四川 成都 610000

1 概述

該邊坡治理項目位于南充市嘉陵區文峰大道旁，該場地場平后將在場地東北側形成人工開挖邊坡，開挖邊坡以巖質邊坡為主。將擬開挖邊坡各區段特征列于下表。

表1 場地擬開挖邊坡各區特征參數表

2 工程地質條件

2.1 地形地貌

建筑紅線內場地地形地貌以人工填土斜坡為主；南側、東側部分為原始斜坡地貌，表層植被較發育；北側收臨近建設工程活動影響，局部形成人工開挖基巖邊坡，邊坡高度一般8～30m，坡度一般53°，局部近直立。

2.2 地質條件

2.3 水文地質條件

場地內無地表徑流通過。場地地下水主要考慮基巖裂隙水，由于場地地形起伏較大，周邊工程建設活動開挖、回填等工程活動，均影響基巖裂隙水的排泄活動，基巖裂隙水埋深、分布受裂隙發育、地形起伏影響很大。地下水位埋深約2.5～32.3m，分布高程約275.35～324.78m。

3 邊坡穩定性評價

3.1 邊坡等級

根據邊坡的形態特征、變形失穩破壞模式等因素，Ⅰ區、Ⅱ區、Ⅲ區、Ⅳ區邊坡主要為巖質挖方邊坡，局部挖方高度達44.1m，邊坡破壞后果很嚴重，邊坡工程安全等級為一級。

3.2 邊坡特征

Ⅰ區邊坡：邊坡開挖成型后長度約85m。斜坡地貌，坡腳高程約281～290m；坡頂高程約313～316m；斜坡中部可見基巖出露；斜坡坡向約15°，坡高16～26m，坡面呈“下陡上緩”型，原始斜坡平均坡度約33～37°，坡體植被較發育。層產狀約150～170°∠1～2°，巖層傾向與開挖邊坡坡向相反，坡體結構類型為反傾層狀坡體結構。Ⅰ區開挖邊坡主要發育有4組裂隙：LX1：產狀為265～285°∠77～84°；LX2：產狀為350～360°∠75～80°；LX3：產狀為295～315°∠12～16°；LX4：產狀為290～300°∠20～26°。

Ⅱ區邊坡：邊坡開挖成型后長度約110m。現狀地貌西側整體較平緩，高程一般305～317m，坡度一般小于10°；東側為緩斜坡地貌，坡頂高程約318～329m，坡腳為原始地貌，坡腳高程約316～322m；斜坡坡向約200°，坡高6～12m，斜坡平均坡度約15～25°。巖層產狀約150～170°∠1～2°，巖層傾向與開挖邊坡坡向相反，坡體結構類型為反傾層狀坡體結構。Ⅱ區開挖邊坡坡體中等風化泥巖主要發育有5組裂隙：LX1：產狀為180～200°∠78～84°；LX2：產狀為275～303°∠75～85°；LX3：產狀為322～340°∠65～80°；LX4：產狀為278～290°∠20～26°；LX5：產狀為270～300°∠12～16°。

Ⅲ區邊坡：邊坡開挖成型后長度約115m。現狀地貌為斜坡地貌，坡頂高程約320～340m，坡腳高程約325m，坡向約270°，坡面呈“下陡上緩”型，下部緊鄰坡腳為天然基巖陡砍，陡坎高約10～12m，坡度近直立，上部連斜坡坡頂整體度坡度約20°，微地貌為較緩平臺和基巖陡坎組成，基巖陡坎一般高1～1.5m。斜坡中上部植被較發育。巖層產狀約150～170°∠1～2°，巖層傾向與開挖邊坡坡向相反，坡體結構類型為反傾層狀坡體結構。Ⅲ區開挖邊坡坡體中等風化泥巖主要發育有5組裂隙：LX1：245～255°∠76～85°；LX2：產狀為280～318°∠76～86°；LX3：產狀為330～350°∠82～85°；LX4：產狀為286～303°∠12～16°；LX5：產狀為288～317°∠20～26°。

Ⅳ區邊坡：邊坡開挖成型后長度約132m。現狀地貌為斜坡地貌，高程一般288～317m，東南部現狀位于原始斜坡坡腳，高程一般322m～329m，坡腳地形較為平緩，局部可見約1～1.5m基巖陡砍，斜坡坡頂高程一般338～345m，坡向約250°，坡高8～15m，原始斜坡植被較發育。巖層產狀約150～170°∠1～2°，巖層傾向與開挖邊坡坡向大角度相交，坡體結構類型為層狀坡體結構。Ⅳ區開挖邊坡坡體中等風化泥巖主要發育有4組裂隙：LX1：產狀為320～340°∠70～80°；LX2：產狀為15～20°∠75～78°；LX3：產狀為290～315°∠20～25°；LX4：產狀為285～309°∠12～16°。

3.3 邊坡穩定性評價

3.3.1 邊坡穩定性定性評價

對開挖邊坡穩定起控制作用的因素是巖體結構面，場地內巖體結構面主要為層面和節理裂隙，層間結合緊密且傾角近水平，無泥化夾層，對陡直邊坡的穩定不起控制作用，而節理裂隙較發育，對邊坡的穩定起控制作用。

利用赤平極射投影圖，對各區巖質邊坡的穩定進行定性分析如下：

Ⅰ區邊坡：根據圖1可知，邊坡巖層近水平，傾向與坡向大角度相交，屬于基本穩定結構；節理裂隙除LX2與坡向大角度相交外，其余都與坡向相反，均屬于基本穩定結構；其中LX1與LX3、LX1與LX4、LX3與LX4形成的楔形體的組合線傾角均比坡角緩，與邊坡坡向小角度相交形成外傾結構面，但楔形體的組合線傾角較為平緩，均小于10°，屬于基本穩定結構。但是由于泥巖具有遇水易軟化、易風化的特征，邊坡開挖后坡體結構在風化作用和結構面及結構面組合切割下，坡面易發生掉塊或小型崩塌，綜合評價其破壞模式為崩塌型。

Ⅱ區邊坡：根據圖2可知，除結構面LX3傾向與坡向小角度相交形成外傾結構面外，巖層和其余結構面傾向均與坡向大角度相交或相反，但由于結構面LX3傾角大于坡角，屬于較穩定結構面組合；除結構面LX2與LX3組合切割形成楔形體的組合線傾向與坡向小角度相交外，不存在其它不穩定組合結構體，但結構面LX2與LX3組合切割形成楔形體的組合線傾角大于坡角，為較穩定結構面組合。但是由于泥巖具有遇水易軟化、易風化的特征，邊坡開挖后坡體結構在風化作用和結構面及結構面組合切割下，坡面易發生掉塊或小型崩塌，綜合評價其破壞模式為崩塌型。

Ⅲ區邊坡：根據圖3可知，除巖層層面、結構面LX3傾向與坡向大角度相交外，其余結構面傾向均與坡向小角度相交或與坡向相同形成外傾結構面，但結構面LX1、LX2傾角大于坡角，屬于較穩定結構面組合；結構面LX4、LX5傾角小于邊坡坡角，對邊坡穩定性不利，易形成平面滑動；同時結構面LX3與LX4、LX3與LX5組合切割形成的楔形體組合線傾向于坡向小角度相交，且傾角小于坡角，形成且穩定結構，對邊坡穩定性不利，易形成平面滑動。同時由于泥巖具有遇水易軟化、易風化的特征，邊坡開挖后坡體結構在風化作用和結構面及結構面組合切割下，坡面易發生掉塊或小型崩塌，綜合評價其破壞模式為崩塌型、滑移型。

Ⅳ區邊坡：根據圖4可知，巖層層面、各結構面傾向與坡向均大角度相交或相反，屬于穩定結構面組合。其中結構面LX1與LX3、LX1與LX4組合切割形成的楔形體組合線傾向與坡向小角度相交，傾角小于坡腳，且傾角較平緩，屬于基本穩定結構，其余結構面組合切割形成的楔形體組合線傾向與坡向小角度相交，但坡角一邊小于3°，近平緩，屬于穩定結構。同時由于泥巖具有遇水易軟化、易風化的特征，邊坡開挖后坡體結構在風化作用和結構面及結構面組合切割下，坡面易發生掉塊或小型崩塌，綜合評價其破壞模式為崩塌型。

圖1 Ⅰ區邊坡極射赤平投影圖

圖2 Ⅱ區邊坡極射赤平投影圖

圖3 Ⅲ區邊坡極射赤平投影圖

圖4 Ⅳ區邊坡極射赤平投影圖

3.3.2 邊坡穩定性計算

針對Ⅰ區邊坡部分段為土質邊坡，按照 GB 50330-2013《建筑邊坡工程技術規范》附錄A.0.1，圓弧滑動穩定性計算均按簡化畢肖普法進行穩定性計算。除Ⅲ區邊坡存在有傾角小于坡角的外傾結構面外，其余邊坡均無傾角小于坡角的外傾結構面, 按照 GB 50330-2013《建筑邊坡工程技術規范》附錄A.0.2,采用平面滑動法，以外傾結構面及潛在破裂面作為滑面對巖質邊坡進行穩定性計算[1]、[5]、[6]、[7]。

（1）計算工況及荷載組合

場地內地下水位埋深較大，地下水對邊坡影響較小，主要降雨對地層穩定性有較大影響，因此本次勘察穩定性計算選用工況Ⅰ天然狀態：坡體自重+地表荷載，穩定性安全系數Fst=1.35；工況Ⅱ暴雨作用：坡體自重+地表荷載+暴雨作為穩定性計算工況，穩定性安全系數Fst=1.15[2]、[3]、[4]。

（2）計算參數

根據工程地質調查和測繪、現場及室內試驗，結合地區經驗綜合確定計算參數，詳見表2。

表2 邊坡穩定性計算參數

（3）計算結果

表3 土質邊坡穩定性定量計算結果表

3.3.3 邊坡穩定性綜合評價

綜合宏觀定性分析、極射赤平投影法和定量計算等多種方法對擬開挖邊坡穩定性進行的分析評價，Ⅰ區土質邊坡在暴雨工況下不穩定，易沿填土內部發展整體或局部的滑動破壞，影響坡體下擬建構建物；Ⅱ區、Ⅲ區、Ⅳ區在無放坡空間或放坡空間有限的條件下，放坡高度過大或者直接放坡坡率大于規范建議值，其長期穩定性較差。

4 防治措施

表4 邊坡支護方案一覽表

5 總結

（1）邊坡所在區域地層巖性、地質構造簡單，為單斜構造，節理裂隙較發育，對邊坡的穩定起控制作用，在暴雨及連續降水不利的情況下影響邊坡長期穩定性。

（2）土質邊坡按圓弧滑動法計算、巖質邊坡按平面滑動法計算，邊坡在無放坡空間或放坡空間有限的條件下，放坡高度過大或者直接放坡坡率大于規范建議值，邊坡處于不穩定，需要治理。

（3）采用放坡+格構錨桿，再結合植草，同時注意設置排水系統綜合防護對該邊坡進行治理。實踐證明，該治理措施效果良好。