邊坡穩定性分析及處理對策

韓 小 林

(廣州地質勘察基礎工程公司，廣東 廣州 510075)

邊坡穩定性分析及處理對策

韓 小 林

(廣州地質勘察基礎工程公司，廣東 廣州 510075)

從滑坡體結構特征及滑帶變形破壞特征入手，通過巖土工程分析與評價及邊坡穩定性影響因素分析，運用理正軟件對邊坡進行穩定性計算，及時分析了該邊坡目前的狀態，同時提出了具體的整治措施，具有較大的社會意義及廣泛的應用價值。

邊坡，穩定性，整治措施

1 工程概況

本邊坡位于廣東省信宜市貴子鎮黃欖潭村，2012年8月15日，因“啟德”強熱帶風暴帶來的連日暴雨，導致了該鎮轄區發生多處山體滑坡。加上2012年4月以來廣東遭受了兩場特大暴雨，導致該山體進一步趨于不穩定狀態，需要進行支護加固工作。

2 滑坡體結構特征及滑帶變形破壞特征

2.1 滑坡體結構特征

該滑坡位于省道S352線信宜市貴子鎮黃欖潭路段的南側山坡，滑坡段邊坡約為70 m，寬度150 m(垂直邊坡方向)，矢高約86 m，滑體物質由第四系殘坡積粉質粘土以及混合巖的部分全、強風化層組成，平均厚度9.5 m，總體積7 000 m3。滑坡后緣距道路中線約40 m，距路面高度約43 m。主要影響省道S352的車輛通行。滑坡體產生后，政府組織人員對其進行削坡處理，但由于巖石風化強烈，坡角大，削坡效果不明顯，如遇暴雨或連續大雨，將誘發山體大規模滑塌，造成重大人員傷亡和經濟損失。目前，該邊坡仍處于不穩定狀態。

2.2 滑帶變形破壞特征

通過現場調查和多種勘探手段調查，已發生的滑坡和變形體發生在第四系坡殘積層、全～強風化混合巖層內，該邊坡表層坡積粉質粘土厚0.5 m～3.0 m，以下為殘積粉質粘土，厚0.9 m～4.5 m，全、強風化混合巖，厚19 m～38 m，下覆中風化混合巖。滑體前端為陡坡，覆蓋物為坡殘積土，自然邊坡處于臨界狀態。目前斜坡出現局部蠕滑變形跡象，坡面上出現馬刀樹、坡腳膨脹，有塊石脫落，強降雨時因土體容重發生改變后可能演變成快速滑坡。

3 巖土工程分析與評價

3.1 滑坡類型、安全等級及危害對象等級

按《滑坡防治工程勘察規范》分級標準，該邊坡為殘坡積層、全～強風化混合巖滑坡，其變形體主要由殘坡積層、全～強風化混合巖構成，以蠕動變形為主，滑動面不明顯。該滑坡體滑體厚度一般小于10 m，局部為15 m～30 m，以淺層滑動為主，其運動形式為牽引式。該滑坡由于地質條件在暴雨天氣的作用下形成的新滑坡，該滑坡目前處于不穩定狀態。滑坡體體積7 000 m3，屬于中型滑坡。依《建筑邊坡工程技術規范》分級標準，按邊坡巖土類型、邊坡高度、災害危及對象及危害程度等進行綜合分析，山坡高約10 m～90 m，屬超高切邊坡；邊坡巖土情況主要以坡殘積土和全、強風化巖為主，為類土質邊坡，因此，邊坡的安全等級為一級。

3.2 巖土層的工程特征評價

本坡切坡高度約為10 m～90 m，邊坡巖土層為殘積土，全、強風化巖，屬類土質邊坡，邊坡坡度較陡。各巖土層隨著雨水的介入，對其各項物理性質影響較大，在自重的作用下，該地形、地貌有利于形成進一步崩塌、滑坡或其他地質災害現象。1)坡積粉質粘土(①-1層)：呈可塑～硬塑狀，屬弱透水層，粘性較差，遇水易崩解，水理性能較差，其力學性質一般。2)殘積粉質粘土(①-2層)：呈可塑～硬塑狀，屬弱透水層，粘性較差，遇水易崩解，水理性能較差，其力學性質一般。3)全風化混合巖(②-1層)：風化強烈，呈堅硬土狀，屬弱透水層，粘性較差，遇水易崩解，水理性能較差，其力學性質中等。4)強風化混合巖(②-2層)：風化強烈，多呈半巖半土狀，局部碎塊狀，屬弱透水層，遇水可崩解，水理性能較差，其力學性質中等。5)中風化混合巖(②-3層)：巖芯短柱狀、碎塊狀，其力學性質較好。

4 邊坡穩定性評價

4.1 邊坡穩定性影響因素分析

根據邊坡坡體結構特征及巖土層工程性質等地質環境條件，對區內邊坡穩定性影響因素分析如下：1)巖土層的工程性質。勘察區內的邊坡淺部主要由可塑狀～硬塑狀坡、殘積土及全風化、強風化混合巖等構成，這些巖土層的力學性能一般，抗剪強度不高，對邊坡的穩定性不利，是邊坡失穩的主要內在因素。2)巖土體的水理性能。坡體構成為坡殘積土以及全、強風化巖，均具有遇水易軟化、崩解的特點，其水理性能較差，因此在旱季期間，邊坡的穩定性通常較好，而雨季期，坡體長時間受水浸潤將導致重度增大、抗剪強度等力學性質明顯降低，從而導致邊坡穩定性減弱。水理性質較差是本區邊坡失穩的重要因素。3)氣象因素。勘察區雨季長，雨量充沛，降雨集中，多年平均降水量1 477 mm～1 941 mm，年降水量主要集中在4月～9月，該期間降雨為邊坡失穩提供外部條件，連續暴雨是邊坡失穩的主要外部因素。4)水文地質條件。本區邊坡處于丘陵區中，開挖后坡腳較為開闊，為巖土體內地下水形成流動條件，地下水動態變化，主要表現為旱季地下水位埋深較大，潛水面較平緩且接近坡腳，水力坡度較小。雨季潛水面則明顯抬升，坡體飽和區范圍增大，水力坡度也增大。這一條件使得邊坡巖土體受到水作用下不斷膨脹收縮，從而較大程度上減弱了巖土體的力學性質，明顯降低了邊坡的穩定性。5)人類活動。人類因工程切坡而使坡腳減載，從而破壞邊坡自然的穩定狀態而引起滑坡或崩塌，是邊坡失穩的誘發因素。綜上所述表明，在本區特定的地質環境中，邊坡穩定性的影響因素較多，其中控制邊坡穩定性的內因是坡體巖土層工程性質和水理力學性質差，人類在邊坡頂部工程活動強烈且沒有及時進行必要支護則是邊坡失穩的主要外因，大氣強降雨是誘發邊坡失穩的不利因素。

4.2 穩定性計算

由于本邊坡已發生了滑坡，且巖石風化強烈，坡角大，如遇暴雨或連續大雨，將誘發山體大規模滑塌，造成重大人員傷亡和經濟損失，所以本邊坡必須進行治理。治理前宜清除滑坡體，下面就清除滑坡體并重新放坡后進行邊坡穩定性計算。

4.2.1 公式選擇

由前述可知，該邊坡前端發生滑坡，變形體變形強烈，處于蠕滑變形階段。根據場地巖土體結構特征，工程地質、水文地質條件，結合我省類似場地的經驗以及滑坡的模式，定量評價模型邊坡采用圓弧滑動法計算公式。

4.2.2 計算方案選取

經綜合分析本變形體巖土體特征及其各種荷載情況，本次選定如下兩種計算方案計算評價斜坡穩定性。

第一種:天然狀態+地面荷載，即工況1；

第二種:持續暴雨+地面荷載，即工況2。

4.2.3 邊坡穩定性計算參數的確定

1)坡體容重。取室內試驗指標作為滑體容重。

2)剖面分塊及條塊面積。剖面塊段的劃分按滑面巖土體類型、坡度變化將滑體劃分為相應的若干塊段，各條塊的面積按1∶500比例尺計算剖面在計算機上直接讀取。

3)地震因素。測區為6度地震烈度區，本次計算不考慮地震因素的影響，后期供設計參考可只考慮水平地震力的作用，Fi=kcwi，kc取0.1。

4)水對邊坡穩定計算的影響。據本次邊坡勘察可知，斜坡土體為弱透水層，含水微弱，勘察未見穩定地下水位。同時因變形體未發生整體滑移，滑面貫通性差，地下水不能在滑面上形成較強的流動水流，形成動水壓力；且滑體多為粘性土、全～強風化巖，孔隙率及透水性差，即使在持續暴雨的情況下，滑體的給水能力差，不能形成有效的靜水壓力，所以在計算時，工況1不考慮水壓力的作用。

5)土體抗剪強度參數的選取。根據室內試驗、野外地質調查及當地經驗綜合考慮，邊坡穩定性計算參數的選用見表1。

表1 邊坡穩定性計算參數一覽表

6)邊坡穩定性計算結果。根據有關規定和地區經驗，評定邊坡穩定性通常采用穩定系數法來評價，按k值的大小分別評定為穩定、基本穩定、較不穩定、不穩定四級，具體如表2所示。

表2 邊坡穩定性評價等級

根據現場調查和勘察資料，該邊坡發生滑坡后，雖進行了削坡，但由于場地為混合巖風化土，土性為粉質粘土，具有遇水易軟化、崩解的工程特點，邊坡坡殘積層、全風化層、強風化層處于暫時穩定狀態，在降水所形成的滲流長期作用下，易因淘蝕、滲濾形成軟弱結面，同時，在較長時間強降水的作用下，土體因暫時飽水而自重增大，抗剪切強度降低，邊坡抗崩塌、抗滑能力降低，從而導致失穩。因此，有進一步滑坡的可能。

為了科學準確的評價邊坡的穩定性，防止邊坡地質災害的再次發生，為此采用理巖土工程設計軟件(5.5版本)對潛在滑移面進行搜索。本節對勘察區坡體進行穩定性分析，根據邊坡地形地貌及失穩模式，對其進行參數反演分析，然后選擇參數之后，再進行滑動穩定性演算分析。

在理正邊坡穩定分析軟件上實施，分析結果如表3所示。

表3 邊坡原坡穩定性安全系數

從分析的結果表明，邊坡在自重作用下處于欠穩定～不穩定狀態，在自重+暴雨情況下亦處于不穩定狀態，即目前邊坡在暴雨狀態下，穩定性迅速降低。因此，治理設計時，應按臨界狀態或欠穩定狀態進行分析。

由前面的分析可知，該邊坡處于欠穩定狀態，在降水作用下易發生滑坡，危及坡腳道路安全，因此，需要進行治理。

4.3 邊坡穩定性評價

從調查的情況來看，省道S352線信宜市貴子鎮黃欖潭路段的南側山坡邊坡前緣在現狀下處于欠穩定狀態，在持續暴雨土體飽水情況下坡體變形嚴重甚至產生坍塌、滑坡。根據GB 50330-2002建筑邊坡工程技術規范的規定，對于安全等級為一級的邊坡，采用圓弧滑動法計算的安全系數小于1.30的則需進行邊坡治理。按DZ/T 0219-2006滑坡防治工程設計與施工技術規范關于滑坡防治工程設計安全系數的推薦值為：Ⅲ級防治工程在設計工況“自重+建筑荷載”(工況1)時抗滑動安全系數為1.15～1.20，在“自重+建筑荷載+暴雨+地下水”(工況2)時抗滑動安全系數為1.02～1.05。綜合上述有關規范的規定，本工程安全系數的取值建議為：工況1安全系數小于1.20且工況2安全系數小于1.05的坡面應進行重點防護。根據計算結果對邊坡在不同工況條件下的穩定狀態評價如下：

1)在現狀情況下，省道S352線信宜市貴子鎮黃欖潭路段的南側山坡邊坡前緣變形體穩定性系數k為0.910，為欠穩定～不穩定狀態，整個坡體處于總體欠穩定狀態；2)當遇連續暴雨時，邊坡的變形趨勢發生了明顯變化，即邊坡的穩定性系數k為0.598，滑坡將表現為不穩定狀態，分析的結果與實際調查情況一致。總之，省道S352線信宜市貴子鎮黃欖潭路段的南側山坡變形體隨著工況條件的變化，其穩定性隨之發生變化，總體表現為由穩定到欠穩定，以至失穩滑動的發展過程，但由于坡體本身條件的不同，變形發展有一定的差異，各部分穩定性也有一定差異，變形狀況也不一致，但一般坡體的失穩滑動往往沿穩定性差的部位發生并逐漸發展。

5 邊坡的防治、處理措施與建議

邊坡以類土質邊坡為主，坡度較陡高，植被茂密，目前大部分地段處于欠穩定狀態，坡面及山體土質較好，應修好排水溝及導水溝，有利于地表水排泄，達到防滲效果。根據勘察區邊坡地質環境特征，并結合穩定性和危害性分析，提出以下防治措施和建議：1)方案一：采用錨桿(索)+格構梁+坡面綠化+截排水。2)方案二：采用錨桿+噴錨+擋土墻+截排水。治理方案適合于一般邊坡的支護，可通過技術經濟比選確定。根據邊坡的工程地質條件和周邊環境及周邊地質災害點治理先例，建議采用方案一。應先對邊坡做放坡處理，施作噴錨支護結構，在邊坡周邊設置截排水系統，阻止地表水流入坡面，減小其對邊坡穩定性的影響。在設計與邊坡加固施工過程中應做好信息化施工，對施工過程中的具體問題、具體情況進行具體分析，發現問題，及時處理，做到安全、經濟。

[1] DZ/T 0218-2006，滑坡防治工程勘查規范[S].

[2] GB 50330-2002，建筑邊坡工程技術規范[S].

[3] DZ/T 0219-2006，滑坡防治工程設計與施工技術規范[S].

[4] 張新磊.邊坡危巖穩定性評價[J].山西建筑，2011，37(31)：57-58.

Analysis of slope stability and the improvement measures

HAN Xiao-lin

(GuangzhouGeologicalSurveyFoundationEngineeringCorporation,Guangzhou510075,China)

This article based on the characteristics of structure and failure, the deformation of sliding zone, analyzes the geotechnical engineering evaluation and influence factors of the slope stability. Software of Lizheng is applied to reinforce the slope stability calculation, the current state of the slope is analyzed in time, and the specific improvement measures are put forward at the same time, all of these analyses and measures will have great social significance and values of broad application.

slope, stability, improvement measures

1009-6825(2014)03-0092-03

2013-11-08

韓小林(1981- )，男，工程師

TU413.62

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