邊坡崩塌成因及修復分析

郭沖

摘 要：文章以惠州市惠陽區環城路某路段左側高邊坡坍塌為研究對象，分析邊坡崩塌的原因，并對修復方案進行分析，得出了重要結論。

關鍵詞：邊坡；崩塌；穩定性；修復

1 工程地質概況

2014年5月份，惠州市惠陽區連降大雨或暴雨，惠陽區環城路某路段左側高邊坡受水災毀壞嚴重，在某處發生崩塌，已嚴重影響后續正常開放通車，邊坡崩塌范圍長50m。

（1）工程概況。惠陽區環城路某路段左側高邊坡，坡長147m，最大坡高約53m，六級坡，具體原設計情況如下：坡率自下而上分別為1：0.5、1：0.75、1：1：、1：1.25、1：1.25、1：1.25；第一級坡坡高8m，第六級坡坡高5m，其余坡級每級10m，邊坡平臺寬度2m，平臺設截水溝；第一、二級坡采用錨桿格子梁+TBS植草防護，第三、四級采用三維網植草防護，第五、六級采用植草防護。（2）地質概況。該邊坡地處微丘臺地地貌，坡體植被發育，坡頂呈渾圓狀，自然坡度約為15°～22°；地層巖性為第四系殘坡積粘性土，基底為侏羅世花崗巖及其風化層組成。

2 邊坡崩塌原因分析

通常影響邊坡穩定性的因素，可分為內部因素和外部因素。內部因素包括巖土性質、地質構造、巖土結構、地應力和殘余應力等，且取決于邊坡自身的工程地質條件，一般隨著外界條件的改變而逐漸發生變化，其變化具有緩慢性；外部因素包括工程荷載條件、開挖卸荷、臨空條件、邊坡開挖形態、氣候條件等，其變化具有瞬時、隨機性，大部分存在不可預見因素，如降雨、地震等。根據現場踏勘及收集的地質資料，K4+492.8～K4+640路段邊坡受到最大的外界因素影響主要有施工期的開挖卸荷和降雨兩種；內部因素主要為邊坡巖土體性質。

（1）外因分析。K4+492.8～K4+640路段左側高邊坡施工期間，因開挖卸荷打破原始邊坡的應力平衡，致使邊坡產生一定的變形，若開挖支護合理這種變形隨著邊坡施工的結束將逐漸趨于穩定，通常施工結束半年內開挖變形將基本處于穩定狀態。高邊坡施工完工（2011年9月）至邊坡崩塌（2014年5月），有近三年時間邊坡處于穩定狀態，此外，根據施工單位及監理單位提供的有關該邊坡施工資料，說明邊坡的施工質量符合設計及相關規范要求。由此，可充分說明原邊坡開挖支護設計基本合理且施工質量也符合要求，邊坡的崩塌不是因為邊坡開挖卸荷或支護不當產生的變形破壞。俗話說“十個邊坡九個水”，即水是引起邊坡失穩的主要外部因素之一。降雨等形成的地表水沿巖體結構面或巖土體下滲至坡體內部，一方面增加巖土體的重度，另一方面使巖土體或結構面的抗剪強度降低，同時，滲透水也補給到地下水中，使地下水位或水壓（在受壓狀態下）增加，也將造成巖土體的抗剪強度降低。根據近15年惠陽國家基本氣象站5月雨量統計，2011年～2014年，5月降雨量分別為165.1mm、142.4mm、388.0mm、716.5mm，由此可以看出，2014年5月的降雨量是往年的2～4倍。短時間的強降雨，邊坡的排水系統來不及疏導坡面、坡體水，隨著雨水在坡體內的下滲及匯聚，坡體水產生較大的孔隙水壓，降低巖土體抗剪強度，使得節理裂隙不斷貫通，最后導致邊坡巖土抗滑力不夠而失穩。因此，影響該邊坡失穩的主要外部因素為短時間內的強降雨。（2）內因分析。該邊坡地處花崗巖區，崩塌的巖土體主要為花崗巖殘積土及全風化花崗巖（基本風化成土的花崗巖，其性質接近于花崗巖殘積土）。花崗巖的主要成分是石英、長石，次為云母及角閃石，石英抗風化能力強，長石、云母等抗風化能力弱，使得花崗巖殘積土礦物成分以石英、長石為主，次生礦物主要為高嶺石和伊利石，高嶺石是長石的風化產物，結構致密，但吸水性強，遇水后易膨脹和軟化，具可塑性和強壓縮性；伊利石是云母在堿性介質中的風化產物，具有較強的親水性、膨脹性及失水收縮性。因此，花崗巖殘積土中通常含砂粒、粉粒較多，粘粒含量較少，一般具有孔隙比較大、裂隙發育、粘聚力小、內摩擦較大等特點，雨水容易通過孔隙或裂隙滲入，一方面使土體內部產生不均勻應力，粘粒擴散層達到最大厚度的時間短，粒間連結力很快消失，導致土體遇水易崩解，裂隙繼續發育，當裂隙發育到一定程度并存在臨空條件時，在重力的作用下形成不同規模的崩塌；另一方面，隨著雨水的滲入，使巖土或結構面的抗剪強度降低，間接減小了邊坡抗滑力，降低穩定性致使邊坡失穩。

3 修復設計方案

為保證邊坡穩定，防止路塹高邊坡地質病害的產生，修復設計針對高邊坡坍塌范圍采取重新放坡挖除虛土，在坍塌范圍內的原第一級邊坡錨桿格子梁內鋪筑C15片石砼護面墻，并對破損的格子梁進行修復；第二級邊坡鋪筑C15片石砼護面墻；第三級邊坡增設鋼花管錨桿格子梁（錨桿長18m）+C15片石砼護面墻進行加固處理，同時將原高邊坡的第五級邊坡平臺向內移2m，原第六級邊坡向內移1m；第四、五級邊坡采用三維網植草護坡方案。對該坍塌范圍做好防排水措施，原設計排水系統如截水溝、急流槽等漏做的或未完善的需進行完善處理。未產生滑坡的邊坡排水系統需與本次修復邊坡排水系統接順，交界面處護坡、平臺也需接順，確保整個邊坡排水系統順暢。此外，花崗巖殘積土邊坡更容易因雨水的滲入而導致邊坡失穩，對整個邊坡增設泄水斜管疏導坡體水。

圖1

根據地質基本情況，第一級坡基本為強～中風化花崗巖，第二～六級坡為花崗巖殘坡積土以及全風化花崗巖組成，并由修復設計方案的斷面建立數值分析模型，分析修復后的邊坡在非正常工況Ⅰ下（即暴雨或連續降雨狀態）邊坡的穩定性。分析過程中，根據現狀邊坡安全系數Fs=1.0（滑坡臨界狀態），通過實測滑動面和圓弧搜索（搜索最小安全系數下的滑動面位置）來反分析巖土參數（取兩種情況c、？準值平均值），分析方法采用簡化Bishop法。錨桿長度L=18m時，Fs=1.05，即邊坡處于穩定狀態，并具備一定的安全儲備。（圖1）

4 結束語

（1）影響邊坡穩定性致使邊坡產生崩塌失穩的主要外部影響因素是短時間內的強降雨，內部影響因素是花崗巖殘積土或全風化花崗巖遇水易崩解，且巖土體短時間內受強降雨的影響抗剪強度急劇降低、坡體孔隙水壓急劇升高，導致邊坡失穩。（2）修復設計方案基本可行，根據邊坡穩定性分析，修復后邊坡在非正常工況Ⅰ下（即暴雨或連續降雨狀態）邊坡的穩定安全系數Fs=1.05，即邊坡處于穩定狀態，并具備一定的安全儲備。（3）加強邊坡變形監測，以便及時評估開挖施工對邊坡自身穩定性，提供預警信息；通過動態監測，依據實際情況進行工序和工藝的調整，以便采取更為合理、有效的支護措施，及時指導施工，優化施工方案，避免邊坡工程事故發生。（4）加強邊坡動態加固設計，根據施工過程中的地質情況、變形監測等對設計方案適時進行動態調整，確保邊坡穩定及施工安全。

參考文獻

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