某公路邊坡變形破壞分析

王小林 蘭州鐵道設計院有限公司,甘肅 蘭州 730000

某公路邊坡變形破壞分析

王小林 蘭州鐵道設計院有限公司,甘肅 蘭州 730000

以某高速公路邊坡為例，對高邊坡工程地質勘察報告進行整理，結合現場地質調查，探討高邊坡的工程地質特征、高邊坡巖體穩定性分析與評價，結果表明：該邊坡穩定安全系數為1.361，正常工況為穩定邊坡，建議在邊坡開挖過程中及時進行地質調查和監測。

高速公路；邊坡；變形；破壞；穩定性

引言

邊坡變形破壞機理和穩定性分析是邊坡設計和施工的重要內容[1-3]，本文以某高速公路邊坡為例，對現有合同段高邊坡工程地質勘察報告進行整理，結合現場地質調查，探討高邊坡的工程地質特征、高邊坡巖體穩定性分析與評價和主要工程地質問題，擬得到相應的結果為工程實踐提供參考。

1 工程地質條件

該邊坡長度87米，最大挖方高度42.5m。

1.1 地形地貌

場區地貌屬于構造剝蝕丘陵地貌。該路塹邊坡位于山體斜坡地帶，線路大致呈東南～西北方向通過，與山體等高線平行～大角度相交，坡度10°～40°，坡面傾向南東，地形起伏較大，地表植被稍發育，以林地和旱地為主。

1.2 地層巖性

該路塹高邊坡因建設用地暫未交付使用，邊坡尚未開挖。通過實地地質調查及對兩階段施工圖勘察、設計資料的分析，認為該邊坡地層自上而下依次為：上覆土層為第四系更新統覆蓋層(Qel+dl)，下伏前震旦系（Ptbn2l）基巖。其中第四系土層為殘坡積粉質黏土，下伏基巖為淺變質砂質板巖，巖層產狀160°∠25°，節理5組：J1135°∠80°，密度6～10條/ m，J2350°∠62°，密度5～10條/ m，J30°∠42°，密度約10條/ m，J4200°∠55°，密度約10條/ m，J5220°∠70°。

參照鉆孔ZK-Ⅲ08-隧道01揭露地層巖性及厚度如下：

粉質黏土（Qel+dl）：褐黃色，稍濕，硬塑，主要成分為粘粒和粉粒，土質較均勻，含少量碎石，厚約1.0m，是邊坡的主要組成部分；

全風化砂質板巖（Ptbn2l）：褐黃色，巖石風化劇烈，已基本風化呈土狀，原巖結構清晰，稍具殘余結構強度，揭露厚度11.8 m，是邊坡的主要組成部分；

強風化砂質板巖（Ptbn2l）：褐黃色，巖石風化強烈，節理裂隙特別發育，巖石破碎，巖質軟，揭露厚度14.0m，是邊坡的主要組成部分；

中風化砂質板巖（Ptbn2l）：褐灰色，巖質較硬，巖石變余結構，板狀構造，裂隙較發育，該層未揭穿，揭露最大厚度12.5m，是邊坡的主要組成部分。

1.3 水文地質條件

場區地下水由上部土層孔隙潛水和下部基巖裂隙水組成，均接受大氣降水補給。上部殘坡積土層和全風化層含水性及透水性均較差，為弱透水層、相對隔水層，含水量??；中下部強、中風化基巖，節理裂隙發育，為主要含水層，含水性及透水性一般。山坡底部有沖溝，場區內水力梯度大，地表排水條件較好；該段地勢較高，地下水埋深較大。

1.4 巖土體物理力學性質及指標

根據地質資料并結合以往工程經驗，推薦各巖土體的力學指標如下表。

表1 巖土體力學指標

2 邊坡變形破壞機理及穩定性分析

2.1 邊坡變形破壞機理

邊坡開挖卸荷及坡形改變后，其原有平衡狀態發生改變，將會導致坡腳應力集中，特別是在大氣降雨（尤其是突發性暴雨）的作用下，大量雨水下滲，孔隙水壓力顯著增大，邊坡自重增加，巖體軟弱結構面抗剪強度顯著降低，同時由于邊坡較高，坡面開挖卸荷及坡形改變，應力調整較大，易形成較大的松弛區，有可能產生由于坡腳應力集中和巖土強度不足而產生沿類土質部分的圓弧形滑動變形或沿軟弱結構面的坍塌滑動變形，過大的變形將產生邊坡的破壞。

2.2 邊坡穩定性評價

根據野外地質調查和兩階段施工圖勘察資料顯示，該路塹邊坡由殘坡積粉質黏土和全風化砂質板巖、強風化砂質板巖、中風化砂質板巖組成，全風化砂質板巖基本風化呈土狀，應歸屬為Ⅲ級硬土，土石比為：普土：硬土：軟石：次堅石=2：28：33：37，故邊坡屬于土石質邊坡；

控制該邊坡穩定的主要因素為粉質黏土和全風化砂質板巖的含水量，其次為強風化砂質板巖的結構面；

該邊坡潛在的破壞模式：①土質層內的圓弧形滑動，剪出口為全風化砂質板巖與強風化砂質板巖的交界面；②強風化砂質板巖巖體內的軟弱結構面在水動力和自身重力場作用下，巖體力學強度將顯著降低，易沿其軟弱結構面發生平面位移，以致引起崩塌或滑塌；

從兩階段施工圖設計資料及調查得出，該邊坡強風化砂質板巖巖體類型為Ⅳ類，巖層產狀160°∠25°，坡向86°，坡向與巖層傾向大角度斜交，對邊坡的穩定較為有利，根據巖層節理與坡向組合關系，按設計坡率、防護措施及推薦力學指標，采用理正巖土計算軟件斜坡體圓弧滑動法計算最危險滑裂面的穩定安全系數為1.361，正常工況為穩定邊坡。

3 結 論

該邊坡穩定安全系數為1.361，正常工況為穩定邊坡，建議在邊坡開挖過程中及時進行地質調查和監測，對原勘察、設計資料進行復核和補充，以進行動態優化設計。

[1]林杭，曹平，宮鳳強. 位移突變判據中監測點的位置和位移方式分析[J]. 巖土工程學報.2007,29(9)：1433-1438

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[3]G. Grasselli. 3D Behaviour of bolted rock joints: experimental and numerical study[J].International Journal of Rock Mechanics &Mining Sciences，2005，(42):13—24

Analysis for the Failure Deformation of Highway Slope

Wang Xiaolin Lanzhou Railway Survey and Design Institute Co., Ltd,Lanzhou 730000,China

A highway slope is taken for analysis, the geological documents are analyzed. According to the geological investigation, the geological characteristic of the high slope, and stability of the high slope are analyzed, the analysis results show that, the factor of safety of slope is 1.361, the slope is in stable state with the normal situation. It is recommended to take geological investigation and monitoring during excavation in slope.

highway; slope; deformation; failure; stability

TU457

A

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.07.038

王小林（1977-），男，工程師，主要從事鐵路巖土工程勘察設計及施工技術方面的工作。