西南山區(qū)某公路路塹邊坡穩(wěn)定性分析與評(píng)價(jià)

劉 斌 薛 偉 徐 鵬

(中國電建集團(tuán)昆明勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，云南 昆明 650051)

西南山區(qū)某公路路塹邊坡穩(wěn)定性分析與評(píng)價(jià)

劉 斌 薛 偉 徐 鵬

(中國電建集團(tuán)昆明勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，云南 昆明 650051)

依托西南某高速公路路塹邊坡工程，根據(jù)其工程地質(zhì)條件、巖體結(jié)構(gòu)特征，對(duì)路塹邊坡的穩(wěn)定性進(jìn)行了定性、定量評(píng)價(jià)，并對(duì)邊坡變形破壞模式進(jìn)行了分析，劃分出了邊坡穩(wěn)定性等級(jí)，并提出了相對(duì)應(yīng)的支護(hù)方案，以保證公路的安全性。

路塹，邊坡，巖體質(zhì)量，穩(wěn)定性

0 引言

山區(qū)高等級(jí)公路在建設(shè)過程中存在深挖路塹和高陡邊坡，尤其在地質(zhì)背景條件復(fù)雜的西南地區(qū)，問題尤為突出，邊坡穩(wěn)定問題常常制約公路建設(shè)的進(jìn)度、質(zhì)量和投資控制，若運(yùn)行后出現(xiàn)問題，其處治難度和花費(fèi)都是巨大的。本文通過在建的幾條山區(qū)高速公路的調(diào)查，在充分搜集公路所處的工程地質(zhì)條件情況下，通過對(duì)典型深挖路塹邊坡在開挖過程揭露的工程地質(zhì)條件進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研、量測(cè)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，開展巖體質(zhì)量分級(jí)。在定性分析及半定量分析的基礎(chǔ)上，本文選取2個(gè)典型的公路邊坡，對(duì)其穩(wěn)定性進(jìn)行分析評(píng)價(jià)，為類似工程采取合適的支護(hù)措施提供參考。

1 公路典型邊坡工程地質(zhì)條件

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，選取了2個(gè)典型的公路邊坡，其中邊坡1為上部砂巖下部泥巖型路塹邊坡，邊坡2為砂巖與泥巖互層型路塹邊坡。

1)上部砂巖下部泥巖型路塹邊坡(邊坡1)。

該邊坡原設(shè)計(jì)坡比為1∶0.75，分為4臺(tái)開挖(見圖1)。邊坡總體走向321°，坡長約112 m，坡高約24 m。邊坡出露的地層巖性均為侏羅系中統(tǒng)沙溪廟組的砂泥巖，巖層產(chǎn)狀290°∠42°，巖層傾向與邊坡傾向夾角約30°，邊坡總體屬于斜向坡。其中：邊坡上部主要為黃色中厚～厚層狀砂巖，層厚一般大于0.6 m。邊坡節(jié)理、裂隙發(fā)育，發(fā)育的節(jié)理主要有兩組，J1產(chǎn)狀為100°∠65°，J2產(chǎn)狀為180°∠89°，節(jié)理張開寬度多在5 mm～15 mm之間，主要由粘土和巖屑充填，膠結(jié)差；受巖性、風(fēng)化及結(jié)構(gòu)面影響，巖體完整性較差，多呈鑲嵌結(jié)構(gòu)。邊坡下部為紅色泥巖和灰白色粉砂質(zhì)泥巖，砂巖、泥巖風(fēng)化強(qiáng)烈，以薄層狀結(jié)構(gòu)為主，層厚一般為0.1 m～

0.5 m，巖體風(fēng)化、崩解現(xiàn)象明顯。現(xiàn)場(chǎng)初步判斷：邊坡巖體質(zhì)量上部為Ⅳ級(jí)，下部為Ⅴ級(jí)。原設(shè)計(jì)支護(hù)形式為：第一、二臺(tái)邊坡菱形框格+植草。

2)砂巖與泥巖互層型路塹邊坡(邊坡2)。

該邊坡原設(shè)計(jì)坡比為1∶0.75，分為3臺(tái)開挖(見圖2)。坡長約265 m，高約36.5 m，走向50°。該邊坡巖性為侏羅系中統(tǒng)沙溪廟組的含鈣質(zhì)結(jié)核紫紅色粉砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖與黃灰色石英砂巖互層。巖層產(chǎn)狀120°∠8°，其傾向與邊坡傾向小角度相交，坡體結(jié)構(gòu)類型屬于順向坡。邊坡出露的砂巖多為弱風(fēng)化，層厚一般0.2 m～0.5 m，泥巖抗風(fēng)化能力弱，多為全～強(qiáng)風(fēng)化，層厚較薄，約0.1 m～0.2 m。坡體節(jié)理、裂隙較發(fā)育，兩組優(yōu)勢(shì)節(jié)理產(chǎn)狀分別為J1：19°∠59°和J2：315°∠67°，節(jié)理面平直光滑，無填充，無膠結(jié)。其中節(jié)理J1陡傾坡外，與層面節(jié)理相互切割，導(dǎo)致坡體局部有塊體失穩(wěn)。受巖性、風(fēng)化及結(jié)構(gòu)面影響，巖體比較破碎，結(jié)構(gòu)面微張，張開寬度在2 mm～6 mm之間。第二臺(tái)邊坡底部見滲水現(xiàn)象，沿裂隙面呈浸潤狀滴出。現(xiàn)場(chǎng)判斷，該邊坡總體巖體質(zhì)量級(jí)別為Ⅴ級(jí)。原設(shè)計(jì)防護(hù)措施為：第一臺(tái)邊坡菱形框格植草，第二、三臺(tái)邊坡無防護(hù)。

2 邊坡巖體質(zhì)量具體分級(jí)

邊坡巖體質(zhì)量分級(jí)采用RMR方法進(jìn)行，該方法由Z.T.Bieniiawski于1973年提出，主要用于壩基、邊坡等工程的巖體質(zhì)量分類。RMR分類是一種定量與定性相結(jié)合的多參數(shù)綜合分類方法，巖體的RMR取值主要取決于巖石抗壓強(qiáng)度(Q1)、巖石質(zhì)量指標(biāo)RQD(Q2)、裂面間距(Q3)、裂面性狀(Q4)和地下水(Q5)等五個(gè)參數(shù)，各參數(shù)根據(jù)地質(zhì)描述和實(shí)驗(yàn)成果進(jìn)行評(píng)分后，按式(1)相加獲得總評(píng)分。

RMR=Q1+Q2+Q3+Q4+Q5

(1)

巖體質(zhì)量分類以巖體完整程度、巖石強(qiáng)度和裂面狀態(tài)作為基本要素，巖石強(qiáng)度的評(píng)分指標(biāo)采用巖石單軸飽和抗壓強(qiáng)度，巖體完整程度則通過巖石質(zhì)量指標(biāo)與裂面間距量化。

邊坡1巖體質(zhì)量RMR分級(jí)見表1，邊坡2巖體質(zhì)量RMR分級(jí)見表2。

表1 邊坡1巖體質(zhì)量RMR分級(jí)

表2 邊坡2巖體質(zhì)量RMR分級(jí)

從計(jì)算的結(jié)果看，邊坡1總體RMR分?jǐn)?shù)為19.2，為Ⅵ級(jí)，邊坡2總體RMR分?jǐn)?shù)為20.8，為Ⅳ級(jí)。

3 邊坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

邊坡1上部砂巖節(jié)理裂隙發(fā)育，受節(jié)理及層面切割，較破碎；下部泥巖風(fēng)化強(qiáng)烈，與上部砂巖間差異風(fēng)化明顯；隨著風(fēng)化加劇，容易導(dǎo)致上部砂巖體逐步解體崩落。通過室內(nèi)的邊坡穩(wěn)定性計(jì)算，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研對(duì)該邊坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)如下：邊坡整體較穩(wěn)定，僅在節(jié)理密集帶及差異風(fēng)化部位可能存在上部砂巖的局部塊體坍塌。

邊坡2巖性為砂泥巖互層，屬軟硬巖相間，巖體破碎，節(jié)理、裂隙較發(fā)育，且邊坡底部偶見滲水。通過室內(nèi)的邊坡穩(wěn)定性計(jì)算，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研對(duì)該邊坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)如下：該類邊坡發(fā)生大規(guī)模整體失穩(wěn)的可能性不大，但由于邊坡不穩(wěn)定的主要控制因素為軟弱的泥巖和巖體的強(qiáng)烈風(fēng)化，易在沿陡傾坡外的結(jié)構(gòu)面產(chǎn)生局部失穩(wěn)。

4 防治措施

1)上部砂巖下部泥巖型路塹邊坡(邊坡1)。

整體穩(wěn)定性較好，局部泥巖穩(wěn)定性差。對(duì)于這類邊坡，支護(hù)方案應(yīng)按照邊坡特點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，下部泥巖采用擋土墻支護(hù)，上部砂巖，當(dāng)邊坡高度不大且破碎砂巖方量不多時(shí)，可考慮僅做局部清除；若邊坡高度較大，破碎砂巖除局部危巖體清除外，需掛柔性防護(hù)網(wǎng)進(jìn)行防護(hù)。同時(shí)，注意對(duì)開挖邊坡巖體進(jìn)行及時(shí)的噴混凝土封閉，以防止巖體進(jìn)一步風(fēng)化和崩解。

2)泥巖與砂巖互層型路塹邊坡(邊坡2)。

該類邊坡發(fā)生大規(guī)模整體失穩(wěn)的可能性不大，但易在軟弱的泥巖和強(qiáng)風(fēng)化巖體段沿陡傾坡外的結(jié)構(gòu)面產(chǎn)生局部失穩(wěn)。針對(duì)這類邊坡，設(shè)計(jì)已在第一臺(tái)、第二臺(tái)進(jìn)行框格植草護(hù)坡，但由于邊坡開挖不平整，難以實(shí)施框格植草的坡面防護(hù)工程，可考慮在表面噴素混凝土進(jìn)行防護(hù)。

5 結(jié)語

通過對(duì)該高速公路典型路塹邊坡定性、定量分析計(jì)算，可以判定：邊坡1巖體質(zhì)量為Ⅵ級(jí)，應(yīng)力主要集中在邊坡下部，整體較穩(wěn)定，但上部穩(wěn)定性較差；邊坡2巖體質(zhì)量為Ⅳ級(jí)，整體穩(wěn)定性較好，應(yīng)力主要集中在軟弱的泥巖中。該文評(píng)價(jià)結(jié)果與邊坡實(shí)際情況達(dá)到了較好的一致性，并根據(jù)邊坡巖體質(zhì)量等級(jí)，結(jié)合地質(zhì)條件對(duì)邊坡進(jìn)行穩(wěn)定性評(píng)價(jià)，提出相應(yīng)的邊坡支護(hù)方案建議。

[1] 馬慧民，王恭先.山區(qū)高速公路高邊坡病害防治實(shí)例[M].北京：人民交通出版社，2006.

[2] 李天斌，王蘭生.巖質(zhì)工程高邊坡穩(wěn)定性及其控制[M].北京：科學(xué)出版社，2008.

[3] 陳東亞，陳祖煜.邊坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)方法RMR-SMR體系及其修正[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，1997(4)：75-76.

[4] JTG C20—2001，公路工程地質(zhì)勘察規(guī)范[S].

The stability analysis and evaluation of a cutting slope in southwest mountain highway

Liu Bin Xue Wei Xu Peng

(PowerChinaKunmingEngineeringCorporationLimited,Kunming650051,China)

Based on southwestern highway cutting slope engineering, according the engineering geology conditions and rock structure features, the paper carries out quantitative and qualitative assessment on the cutting slope stability, analyzes the slope deformation damage modes, classifies the slope stability grades, and finally puts forward corresponding support scheme, with a view to guarantee the highway safety.

cutting, slope, rock quality, stability

1009-6825(2015)30-0135-02

2015-08-13

劉 斌(1981- )，男，工程師

U416.14

A