大連市110指揮中心邊坡穩(wěn)定性分析及治理建議

李友林

（遼寧水文地質(zhì)工程地質(zhì)勘察院，遼寧 大連116000）

1 邊坡概況

1.1 邊坡自然概況

大連人防應(yīng)急救援指揮中心邊坡支護工程場地位于大連市西崗區(qū)長春路民防辦北側(cè)。該邊坡主要巖性為中風(fēng)化石英巖，坡高5.0～42.0m，長約120m，坡度為60°～80°。該邊坡屬人工巖質(zhì)超高邊坡，邊坡的安全等級為一級。按照邊坡現(xiàn)狀，邊坡分為2段，邊坡現(xiàn)狀見圖1、圖2。

西北側(cè)AB段邊坡坡高5.0～23.0m，邊坡長約為40m，坡向64°，坡度55°～65°，該邊坡巖性為石英巖。東北側(cè)邊坡BC段整體高20.0～42.0m，坡體呈臺階式，為人工二級放坡，坡長約為80m，坡向190°～235°，坡度60°～80°，邊坡巖性為石英巖，該邊坡共分2個臺階，上梯段坡面與下梯段坡面之間留有2-3m寬馬道，上梯段坡高為5-25m，坡度70°～80°；下梯段坡高為15～25m，坡度60°～70°。

邊坡開挖坡角較大，巖石大多呈中風(fēng)化狀態(tài)，現(xiàn)場踏勘發(fā)現(xiàn)西北巖層與坡面成順層滑動狀態(tài)，AB段破壞形式以滑坡為主，BC段上覆蓋土層脫落以及局部巖石順層滑坡為主。

圖1 AB段邊坡現(xiàn)狀圖

圖2 BC段邊坡現(xiàn)狀圖

1.2 邊坡巖土體工程地質(zhì)條件

巖土體類型及結(jié)構(gòu)：根據(jù)鉆孔、探槽揭露和野外現(xiàn)場鑒別，邊坡巖土體結(jié)構(gòu)及類型自上而下分別描述如下：

1.2.1 素填土（Q4ml）：黃色、灰黃色，稍濕，松散。主要由粘性土、碎石及少量植物根系混雜而成。碎石成分以石英巖碎石為主，含量40%～60%，粒徑2.0～8.0cm。該層揭露厚度為0.5～1.0m。該層主要覆蓋在邊坡坡底。

1.2.2 中風(fēng)化石英巖（Qnq2）：黃白色，變晶結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，結(jié)構(gòu)部分破壞，沿節(jié)理面有次生礦物。巖芯呈塊狀、短柱狀，節(jié)理裂隙較發(fā)育，較軟巖，較完整，巖體基本質(zhì)量等級為Ⅳ級，在整個邊坡均均揭露該層。

2 邊坡主要巖土體參數(shù)及巖體基本質(zhì)量等級的確定

2.1 邊坡主要巖土體參數(shù)的確定

由于邊坡較陡，坡度大于75～85°，勘察地段進行巖石現(xiàn)場直剪試驗，測定對巖體的c、φ值的確定，參照本次野外鉆探巖性鑒別和室內(nèi)巖樣試驗，試驗結(jié)果見表1。

表1 邊坡巖土參數(shù)

2.2 巖體基本質(zhì)量等級確定

2.2.1 巖體完整程度的定性劃分

根據(jù)野外對邊坡巖體的結(jié)構(gòu)面發(fā)育程度統(tǒng)計，在巖性上發(fā)育有2-3組結(jié)構(gòu)面，結(jié)構(gòu)面間距0.4-1.0m。主要結(jié)構(gòu)面類型為節(jié)理、裂隙及層面；結(jié)構(gòu)面張開度1-3毫米，泥質(zhì)膠結(jié)部分為鐵質(zhì)膠結(jié)，結(jié)構(gòu)面較平直，結(jié)構(gòu)面結(jié)合程度∶結(jié)合好；結(jié)構(gòu)類型為塊狀結(jié)構(gòu)。綜上所述邊坡巖體其完整程度為：較完整。

2.2.2 巖體完整性指數(shù)（Kv)值的確定及巖體完整程度的定量劃分

Kv值根據(jù) 《工程巖體分級標準》（GB50218-94)3.4.3條規(guī)定確定。 在AB、BC坡面上選取了三處不同地段的巖體做測點進行節(jié)理數(shù)統(tǒng)計，每一測點的統(tǒng)計面積為2×5m2。統(tǒng)計結(jié)果分別見下表2：

表2 巖體節(jié)理面統(tǒng)計

根據(jù)野外對邊坡巖體的節(jié)理統(tǒng)計，巖體體積節(jié)理數(shù)（Jv)中風(fēng)化石英巖平均值為6.5條，經(jīng)查表與其相對應(yīng)的巖體完整性指數(shù)（Kv)值為0.65，確定構(gòu)成邊坡巖體的石英巖完整程度為較完整。

2.2.3 巖體基本質(zhì)量指標（BQ）確定

根據(jù)《工程巖體分級標準》（GB50218-94)第4.2.2條確定巖體基本質(zhì)量指標（BQ）。計算公式為：BQ=90＋3RC＋250 Kv，計算出中風(fēng)化石英巖BQ值為321.8。

結(jié)合以上統(tǒng)計結(jié)果，根據(jù)《工程巖體分級標準》（GB50218-94)第4.1.1條，確定構(gòu)成邊坡巖體基本質(zhì)量級別為Ⅳ級。

3 邊坡穩(wěn)定性分析

3.1 巖土體穩(wěn)定性分析評價

根據(jù)現(xiàn)場勘探查明結(jié)果顯示，組成邊坡基巖為中風(fēng)化石英巖巖體。由于部分邊坡表層經(jīng)長期雨水、植物侵蝕，表層巖體破碎、較破碎，并存在多組結(jié)構(gòu)面，場地開挖后存在中高急坡臨空條件下，爆破、震動、沖刷和重力作用下，裸露坡面的結(jié)構(gòu)面具有坡面淺層剝落及崩塌現(xiàn)象破壞條件，易產(chǎn)生崩塌破壞。

3.2 邊坡穩(wěn)定性定性評價

3.2.1 AB段邊坡：巖體完整程度較完整，巖體基本質(zhì)量等級為Ⅳ級。巖層產(chǎn)狀、二組結(jié)構(gòu)面與邊坡組合為有利因素：擬定邊坡坡角為700，局部近直立，作為低～高急巖質(zhì)邊坡，按 《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》（GB50330-2002）巖質(zhì)邊坡坡率允許值應(yīng)為1：0.75，擬定邊坡坡度不能滿足規(guī)范高陡巖質(zhì)邊坡放坡穩(wěn)定性要求。由于多組結(jié)構(gòu)面的較密集切割，該邊坡在爆破震動、沖刷和重力等作用下，裸露坡面淺層巖體易沿結(jié)構(gòu)面剝落及崩塌，坡面淺層巖體易沿結(jié)構(gòu)面剝落及崩塌失穩(wěn)的可能性大。定性評價為不穩(wěn)定邊坡。破壞形式為坡面淺層巖體沿結(jié)構(gòu)面及臨空面剝坍塌。

3.2.2 BC段邊坡：巖體完整程度較完整，巖體基本質(zhì)量等級為Ⅳ級。巖層產(chǎn)狀、二組結(jié)構(gòu)面與邊坡組合為基本有利因素：擬定邊坡坡角為70-800，局部近直立，作為超高高急巖質(zhì)邊坡，按《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》（GB50330-2002）巖質(zhì)邊坡坡率允許值應(yīng)為1：0.75，擬定邊坡坡度不能滿足規(guī)范中高急巖質(zhì)邊坡放坡穩(wěn)定性要求。由于多組結(jié)構(gòu)面的較密集切割，該邊坡在爆破震動、沖刷和重力等作用下，裸露坡面淺層巖體易沿結(jié)構(gòu)面剝落及崩塌，坡面淺層巖體易沿結(jié)構(gòu)面剝落及崩塌失穩(wěn)的可能性大。

3.2.3 邊坡穩(wěn)定性定量評價

按照理正邊坡穩(wěn)定性分析軟件的直線滑動法計算邊坡穩(wěn)定性系數(shù)如下：

（1）AB段邊坡：取坡高h=8.0m，取邊坡坡角a=700；計算邊坡穩(wěn)定性系數(shù)Ks=2.5＞1.35,滿足規(guī)范穩(wěn)定性要求。計算書如下：

計算項目：等厚土層土坡穩(wěn)定計算 1

[計算簡圖]

圖3

（2）BC段邊坡：取坡高h=42.0m，取邊坡坡角a=800；按直線滑動法計算邊坡穩(wěn)定性系數(shù)Ks=1.339﹤1.35,不滿足規(guī)范穩(wěn)定性要求。計算書如下：

圖4

總的下滑力=3159.813(kN)

總的抗滑力=4231.616(kN)

土體部分下滑力=3159.813(kN)

土體部分抗滑力=4231.616(kN)

筋帶在直線軸向產(chǎn)生的抗滑力=0.000(kN)

筋帶在直線法向產(chǎn)生的抗滑力=0.000(kN)

（4）邊坡穩(wěn)定性的綜合評價

根據(jù)地面調(diào)查、鉆探成果及邊坡穩(wěn)定性系數(shù)計算分析，現(xiàn)狀條件下該邊坡為人工巖質(zhì)邊坡，坡面基巖裸露，AB段為順向坡，BC段為反向坡。節(jié)理裂隙較發(fā)育，巖體較完整，邊坡的巖體類型為Ⅲ類，巖石基本質(zhì)量等級為Ⅳ級，作為邊坡巖體，在高度大于15m時欠穩(wěn)定。

經(jīng)理正軟件進行邊坡穩(wěn)定性計算，AB段邊坡穩(wěn)定性系數(shù)大于1.35，屬于整體穩(wěn)定坡段；BC坡段邊坡穩(wěn)定性系數(shù)大于1.1，小于1.35，屬于潛在不穩(wěn)定邊坡坡段，局部危巖體可能發(fā)生沿結(jié)構(gòu)面剝落及崩塌。

由于該邊坡坡面除巖層面外，還發(fā)育有兩組主要節(jié)理面，節(jié)理面與巖層面共同切割，在長期遭受風(fēng)化剝蝕，雨水沖刷和重力等外力作用的影響下，坡面淺層巖體結(jié)構(gòu)面結(jié)合力減弱，沿節(jié)理裂隙可能發(fā)生崩塌失穩(wěn)，邊坡破壞形式主要為淺表層巖體沿結(jié)構(gòu)面、臨空面剝落或崩塌。

綜上所述，該邊坡為潛在不穩(wěn)定邊坡，局部坡面淺層巖體可能沿結(jié)構(gòu)面剝落或崩塌。

4 邊坡治理建議

該邊坡屬于一級邊坡，邊坡支護施工時應(yīng)采取必要的安全措施保證施工安全有序進行。如施工時發(fā)現(xiàn)異常地質(zhì)情況，應(yīng)及時反饋信息，為設(shè)計單位的動態(tài)設(shè)計提供準確依據(jù)。

4.1 場地AB、BC、邊坡作為場地開挖形成的低～中高急～超高巖質(zhì)邊坡，施工中對坡面風(fēng)化破碎巖體應(yīng)予以清除，并對坡頂巖層適當(dāng)放坡。

AB段巖質(zhì)邊坡，建議進行防護錨釘＋掛網(wǎng)噴砼進行表面防護處理，對于破碎帶發(fā)育處的坡體，對坡體表面清理及削坡,削坡后坡率建議值為1：0.75，削坡后，建議采用錨索＋鋼腰梁＋掛網(wǎng)噴砼支護體系,其中錨索自由段應(yīng)進入穩(wěn)定基巖地層。

對BC段巖質(zhì)邊坡，建議采用錨釘＋掛網(wǎng)噴砼支護體系進行處理，但對于局部地段由于坡角過陡，形成臨空結(jié)構(gòu)面，造成坡體滑塌的地段，建議對此地段重新進行臺階式放坡，臺階坡高不超過15米，建議坡率為：1：0.75，然后進行防護錨釘＋掛網(wǎng)噴砼支護體系支護。

4.2 邊坡頂部匯水面積較大，邊坡設(shè)計應(yīng)考慮截水排水措施。邊坡治理需做好兩套排水系統(tǒng)，一是邊坡頂部設(shè)置硬覆蓋和截洪溝以及邊坡底部設(shè)置排水溝，使得降水形成的地表徑流不能進入坡體，二是要建立坡體內(nèi)排水系統(tǒng)，設(shè)置反濾層和泄水孔，將進入坡體內(nèi)的水及時排出，防止形成滯水。

4.3 邊坡治理應(yīng)堅持“動態(tài)設(shè)計”、“動態(tài)施工”的原則。采用信息施工法施工。

4.4 邊坡工程應(yīng)進行長期位移、沉降變形觀測以及支護系統(tǒng)的內(nèi)力檢測，為其它同類工程積累設(shè)計施工經(jīng)驗。

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