邊坡穩定性淺析

□包安全 □羅崇政 □魏朝森（河南省水利勘測總隊）

1.工程地質概況

平青樂線遷安段地處燕山隆起帶余脈南側，地形較為復雜，主要由低山、丘陵及遷安盆地組成。地勢北西高，南東低，自北部向南東方向傾斜。該路段邊坡多處未進行任何防護，巖石裸露，風化嚴重，山體表面及山腳多碎石浮渣堆積。巖層為遠古代、震旦紀塊狀的中厚層或厚層石英砂巖、砂質頁巖和泥質白云巖結構，局部有層面張開裂縫，邊坡破碎松散、見犬牙交錯現象。斷面主體由石英砂巖、砂質頁巖及泥質白云巖組成。產狀2680＜3300，其由上到下有所變化，上陡，向下變緩，局部褶皺，巖層硅化現象嚴重，典型構造見破壞示意圖1。

在泥巖和灰巖之間還分布有一軟弱夾層，在雨水作用下最容易受到侵蝕，所以不穩定巖體通常都沿著這一軟弱面滑動，水體活動對危巖體的形成和失穩作用明顯，減弱了巖層之間的摩阻力。

圖1 結構破壞示意圖

2.邊坡分析及驗算

2.1 危險度驗算

影響坡體穩定的因子很多，但不同的因子對坡體的影響程度是不一樣的，如何確定它們在坡體穩定評判中的作用是件難事。在自然界中，許多長方形物體長寬之比接近1∶0.618，符合黃金分割的原理。不少地學專家認為黃金分割原理是一種客觀規律，在分析某些事件的成因時，有主要、次要原因、作用大，作用小之比遵循黃金分割法。

表1 危險性評價因子賦值表

根據以上地質、地形特征，即可得出此路段斜坡評價因子賦值列于表1。按黃金分割理論外部條件和變形條件分別賦值為6.18和 3.82。

根據分級標準表2，結合野外調查資料可得崩塌發生的危險度。參考《泥石流防治工程設計規范》。

表2 崩塌危險度評判表

從表中可以看出調查的崩塌點處于極不穩定狀態，在外界誘發因素作用下，隨時可能發生崩落，需馬上進行防護整治，對不穩定邊坡也要及時進行防護，防止邊坡狀況進一步惡化，給人民生命財產造成不必要的損失。

2.2 邊坡穩定性計算及穩定性評價

巖質邊坡由眾多結構面切割的巖體組成，在自然界呈現多種模式，其中沿層面發生的平面滑動是常見的一種在巖質邊坡中發生的破壞形式，所以文中也采用當前國內外應用最廣的邊坡穩定分析方法——極限平衡法，它是通過在已知滑移面上對邊坡進行靜力平衡計算，從而求出邊坡穩定安全系數。平青樂線遷安段通過研究和現場調查，用極限平衡法比較合適。

圖2 斜坡體受力分析圖

該處斜坡的理論計算模型如圖2所示，巖體在自重G和靜水壓力Q的作用下，斜坡的穩定性取決于抗滑力F和下滑力T之比，以K代表斜坡的穩定系數，即：

不穩定結構體的自重G由兩部分組成，一是泥巖體自重，一是灰巖體自重。

式中，K-變形結構體的穩定系數；φ-巖石的內摩擦角，取軟弱層的內摩擦角φ＝24°；

C-軟弱結構面上的單位內聚力（MPa），泥巖經水軟化后內聚力很小，這里取C=10-1MPa；

l-不穩定結構面的長度（m）；γ1-灰巖巖層單位體積重量（kN/m3），γ1＝27.6；

γ2-泥巖巖層單位體積重量（kN/m3），γ2＝26.2；

把各變量帶入上述公式可得:

穩定系數K=0.91<1，根據邊坡穩定系數大小，可確定邊坡目前所處的穩定狀態，這種評估方法對邊坡的維修有著重要意義，對邊坡穩定性劃分見列表3（基于強度貯備安全系數），參考《建筑邊坡工程技術規范》（GB50330－2002）。

表3 穩定性評判表

由此說明該斜坡處于不穩定狀態之中。

3.結論

采用極限平衡法來分析邊坡穩定，這種通過人為假定的虛擬狀態求出安全系數的方法其結果往往具有差異，工作中還需要結合以往的工程經驗從而作出工程設計判斷。在邊坡穩定性分析研究中根據實際工程地質條件采用黃金分割法及極限平衡法綜合判斷，能夠提高數據的精度要求。

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