鐵路沿線某邊坡穩定性綜合評價

(中鐵工程設計咨詢集團有限公司，北京　100055)

邊坡失穩往往會帶來災難性后果，不僅僅表現為經濟領域的巨大損失，對公眾的生命安全也會產生嚴重威脅，妥善解決邊坡問題意義十分重大[1]。本文的研究對象為某鐵路沿線邊坡，綜合考慮天氣狀況、地層巖性及產狀、歷史上經歷的構造作用以及人為因素的影響，對邊坡進行穩定性綜合分析。

1　工程概況

邊坡上部最高點462 m，最低點高程416 m；下部位于新鐵路下側，頂部高程415 m，下部352.88 m，兩段本為整體，鐵路施工導致邊坡分上下兩個坡，下坡堆積大量的土石散體，成為安全隱患。巖土力學參數如表1。

表1　巖土體物理力學參數

2　赤平投影

赤平投影可以較為直觀地反應邊坡與結構面的交接關系[3]。如圖1，巖層走向與坡向接近一致，傾向相反，有利于邊坡穩定。結構面⑤與開挖后邊坡小角度順向相交，不利于邊坡穩定。結構面④傾角與坡角相同，小角度相交穩定性影響較結構面⑤要好些。結構面⑦與開挖后邊坡大角度順向相交，對邊坡穩定程度影響一般。此外結構面兩兩相交形成的菱形塊體相對于開挖后邊坡外傾，即底棱傾角越基本上大于自然坡角，而小于人工邊坡坡角，可見鐵路修建降低了邊坡巖體中菱形塊體的穩定性。

圖1　邊坡結構面下半球赤平投影

3　邊坡巖體質量分級RMR法

邊坡巖體質量分級RMR分類是一種定量與定性相結合的多參數綜合分類法[2]。它綜合考慮了影響巖體質量的各個因素，可以為邊坡穩定性評價提供依據(如表2～表9)。

表2　巖體質量RMR分類指標

注：RMR=R1+R2+R3+R4+R5+R6

表3　巖體質量RMR分類分級標準

表4　R1取值

表5　R2取值

表6　R3取值

表7　R4取值

表8　R5取值

表9　R6取值

結合勘查資料，對本邊坡工程巖體質量進行分析評價，邊坡巖體質量等級為Ⅳ級，巖體質量差。

4　定量評價

工況1：現狀工況(調查期間狀態)，裂隙水充填深度取H/3(H為裂隙深度)；

工況2：暴雨工況；

工況3：地震工況(按本地地震烈度Ⅷ考慮)；

工況4：暴雨工況+地震工況。

圖2　邊坡地質剖面

如圖2，上部邊坡危巖體在變形破壞時，危巖體的頂部首先脫離母體，然后沿基座支點轉動，最終產生傾倒式破壞，結構面的貫通切割，使得后緣巖體不能為危巖體提供后緣拉力，抵抗力矩主要由底部巖體抗拉控制，按照傾倒式危巖體處理。由“建筑邊坡工程技術規范”，有

式中hw——后緣裂隙充水高度/m；

H——后緣裂隙上端到未貫通段下端的垂直距離/m；

a——危巖體重心到傾覆點的水平距離/m；

b——后緣裂隙未貫通段下端到傾覆點之間的水平距離/m；

ho——危巖體重心到傾覆點的垂直距離/m；

flk—危巖體抗拉強度標準值/kPa；

α——危巖體與基座接觸面傾角/(°)；

β——后緣裂隙傾角/(°)。

Q——地震力/(kN/m)，Q=β·W；

V——裂隙水壓力/(kN/m)；

W——危巖塊體的重量/kN。

邊坡下部為土石堆積的散體，坡體以及坡下結構面曲折不平，選擇折線滑動法對坡體穩定性進行計算。

由“建筑邊坡工程技術規范”，有

式中Fs——穩定性系數；

Ti——第i條塊下滑力/(kN/m)；

Ri——第i條塊抗滑力/(kN/m)；

Wi——第i條塊自重標準值與相應附加荷載之和；

ψj——第i條塊剩余下滑力傳遞至i+1塊段時的傳遞系數(j=i時)。

穩定性分析結果如表10，危巖狀態如表11。

表10　穩定性分析結果

表11　危巖穩定狀態判定

5　結論

(1)結構面于邊坡的交切關系以及結構面產狀分析防火路上部位巖體屬于傾倒式危巖體，后緣被結構面貫通切割，主要靠底部巖體抗拉強度控制。

(2)最終確定邊坡在普通現狀下滿足穩定要求，但是一旦遇上暴雨或者地質災害其穩定性將受到破壞，綜合評定為不穩定。

(3)赤平投影能夠較為可觀的反映邊坡巖體的穩定性并未定位最危險滑裂面、定量計算提供依據。

(4)邊坡巖體質量分級RMR法能夠較為準確的對巖土體質量進行評價，為定量計算提供依據。

(5)邊坡穩定性定量計算結論與定性分析結論相互驗證，能夠較為完善的為邊坡穩定性評價、治理提供依據。

[1]朱斌，侯克鵬.邊坡穩定性研究綜述[J].礦業快報，2007(10)

[2]Bieniawski Z T. Engineering rock mass classifications: a complete manual for engineers and geologists in mining. Civil and Petroleum Engineering. New York: Wiley，1989．

[3]GB 50330—2002建筑邊坡工程技術規范[S].北京:中國建筑工業出版社，2002