場地存在高陡自然邊坡的巖土工程勘察

李揚清

(貴州省地質礦產勘查開發局114地質大隊，貴州 遵義 563000)

0 引 言

青杠坡中學整體搬遷項目為學校新建工程。擬建場地南側存在自然邊坡，該邊坡為自然邊坡，邊坡坡度較陡約67°～84°，高約22.0～50.0 m。由于擬建青杠坡中學距離該自然邊坡(陡坎)距離較近，最近處約12.0 m左右，加之邊坡坡高、坡陡，該邊坡對擬建思南縣青杠坡中學建設中及建成后皆存在較大的安全隱患。

1 地質構造及地震效應評價

勘察區大地構造位置位于塘頭開闊向斜北部翹起端東翼，思南-白馬洞走滑斷束活動帶上，晚近期構造活動較頻繁。該場地無地質構造通過，巖層呈單斜產出，巖層傾向23°，傾角14°。上覆土層為碎石土，下伏地層為二疊系中統棲霞茅口組(P2q+m)，巖性為深灰色、少量白色灰巖。該區屬震級較低、震率不頻繁，區域穩定性較好，場地類別為I1類。場地地震動峰值加速度等于0.05 g，地震反應譜特征周期為0.35 s。

2 水文地質條件

根據出露的地層巖性及地下水在含水介質中的賦存特征，勘察區地下水類型可分為第四系松散巖類孔隙水、巖溶裂隙水。

松散堆積層孔隙水：分布在松散層體內，其含水介質由為灰褐色、黃褐色含碎石粉質黏土組成，其孔隙連通性較好、滲透性較好，富水性弱，向地勢低洼處自然排泄。

巖溶裂隙水：指賦存于二疊系中統棲霞茅口組(P2q+m)灰巖中裂隙水，因受地形、巖性、構造的控制，基巖富水性強。地下水受降水補給，季節性變化較大。地下水主要接受大氣降水下滲補給，沿巖溶管道、裂隙等向地勢低洼處進行排泄。

3 邊坡周邊環境及不良地質作用

邊坡頂部為山地斜坡，地勢局部為斜坡，局部較平坦，邊坡頂部為擬建思南縣青杠坡中學校址，擬建思南縣青杠坡中學與本次勘察自然邊坡水平距離最近處約12.0 m，邊坡底部為304省道及少許居民房屋，目前人類工程活動主要為建筑建設平場等活動，人類工程活動強烈程度一般。從現場調查情況來看，自然邊坡坡腳有少量小方量塊石堆積，為邊坡坡面掉塊所致，另據當地居民介紹，該自然邊坡未發生過大規模崩塌、滑坡現象，偶有少許掉塊現象存在，這也與現場調查坡腳有少許小方量塊石堆積吻合。

4 邊坡基本特征

勘察區邊坡分為2段，即(A-B、C-D段)：A-B段邊坡延伸方向60°～100°左右，坡度較陡，68°～74°，邊坡長243.5 m，高25.0～50.0 m，該段邊坡頂部標高700.0～725.0 m，邊坡下部標高675.0 m，C-D段邊坡延伸方向56°～65°左右，坡度較陡，80°～84°，邊坡長295.0 m，高22.0～33.0 m，該段邊坡頂部標高672.0～683.0 m，邊坡下部標高650.0 m，2段邊坡皆為巖質永久性邊坡，邊坡巖層產狀23°∠14°，巖體發育3組節理，第一組L1：巖層傾向256°，傾角82°，節理面較光滑平直，無膠結，線密度每米約1～3條，延伸約0.5～1.0 m左右，為硬性結構面，結合差；第二組L2：巖層傾向162°，傾角80°，節理面較光滑平直，無膠結，線密度約0.2～0.5條/m，延伸約0.5～2.0 m左右，為硬性結構面，結合差；第三組L3：巖層傾向210°，傾角70°，節理面較光滑平直，無膠結，線密度約每米1～2條，延伸約0.1～0.5 m左右，為硬性結構面，結合差。根據現場調查結合邊坡高度、邊坡坡比及現有邊坡坡體現狀，按《建筑邊坡工程技術規范》(GB 50330—2013)表4.1.4對巖體類型的判斷條件(巖體的完整程度、結構面結合程度、結構面產狀、邊坡開挖后的自穩能力)，開挖邊坡巖體完整程度屬較破碎，裂隙面的結合程度差，邊坡結構面或結構面組合交線傾角多27°～75°，邊坡巖體類型為Ⅳ類。

5 巖土參數建議

在室內巖土試驗結果基礎上，結合“規范”及邊坡巖體結構、結構面結合程度、充填物等因素共同確定邊坡巖體力學參數。中風化灰巖參數為：γ=27.13 kN/m3，單軸抗壓強度43.645 MPa、C=277.1 kPa，φ=32.26°，巖體結構面為硬性結構面，結合差，根據《建筑邊坡工程技術規范》(GB 50330—2013)表4.3.1的取值范圍進行折減等綜合考慮結構面C=50 kPa、內摩擦角φ=18.0°。

6 邊坡穩定性分析

6.1 定性分析

AB段邊坡從結構面赤平極射投影圖分析，邊坡坡向與巖層傾向相反，屬于穩定結構，L2與邊坡坡向相相同，但其傾角大于坡腳屬穩定結構，L3、L4與坡面相切，屬有利結構面，巖層傾向與L2結構面所形成的楔形體底面交線傾向坡外，且傾角小于邊坡坡度，屬于不穩定體，易沿交線方向發生滑動。見圖1。

圖1 AB段邊坡赤平投影分析圖

CD段邊坡從結構面赤平極射投影圖分析，邊坡坡向與巖層傾向相反，屬于穩定結構，L2與邊坡坡向相相同，但其傾角小于坡腳屬不穩定結構，L3、L4與坡面相切，屬有利結構面，L3與L4結構面所形成的楔形體底面交線傾向坡外，且傾角小于邊坡坡度，屬于不穩定體，易沿交線方向發生滑動。巖層傾向與L2結構面所形成的楔形體底面交線傾向坡外，且傾角小于邊坡坡度，屬于不穩定體，易沿交線方向發生滑動。見圖2。

圖2 CD段邊坡赤平投影分析圖

6.2 定量分析

場區邊坡巖體類型為Ⅳ類，根據前文定性評價該A—B段邊坡不存在外傾不利結構面，不穩定體為結構面切割形成的楔形體，故穩定性計算三維楔形體穩定性計算進行分析計算。C-D段存在外傾不利結構面，且結構面切割形成的楔形體也存在不穩定體，故穩定性計算采用平面滑動法及三維楔形體穩定性計算模塊進行分析計算，見表1。

表1 2段邊坡穩定性計算統計表

通過計算分析，2段邊坡目前整體處于穩定狀態，無論是沿不利外傾結構面產生的平面滑動還是沿結構面交線所形成楔形體滑動穩定系數皆遠大于安全系數，與現場實際情況相符合，對該場地無影響。

7 孔樁埋深建議

根據現場鉆探情況，建議持力層為中風化灰巖，場地南側邊坡坡度較陡，高度較高，距離擬建建筑水平距離較近，雖整體穩定，但建筑上部結構會對自然邊坡進行加載，孔樁與孔樁壁之間的側摩阻也會對邊坡進行加載，該位置樁基應考慮穿過巖體潛在破裂面，建議靠近自然邊坡位置的孔樁基礎埋深按照穿過巖質邊坡最危險破裂面即45°+φ/2進行考慮，且各孔樁與孔樁壁之間應采用柔性材料進行阻隔，避免孔樁與巖壁之間的側摩阻力對邊坡加載。根據經驗值取灰巖φk=35°，破裂角為45+φk/2，為62°，陡坎距離擬建建筑最近水平距離12.0 m，巖體按潛在破裂面延伸至陡坎頂部后沒有超過12.0 m的水平距離，故該位置樁基滿足設計要求即可。

8 結 語

巖土工程勘察中，首先應考慮場地整體穩定性，查明場地存在的不良地質作用，文中擬建場地南側存在高陡自然邊坡，且擬建建筑與自然邊坡水平距離較近，因此應先評價自然高陡邊坡的整體穩定性及對擬建建筑的影響，建筑修筑后上部結構會對自然邊坡進行加載，孔樁與孔樁壁之間的側摩阻也會對邊坡進行加載，因此靠近邊坡位置樁基應考慮穿過巖體潛在破裂面，孔樁基礎埋深按照穿過巖質邊坡最危險破裂面即45°+φ/2進行考慮，期望能夠為類似工程建設項目借鑒。