基于瑞典條分法的土質邊坡穩定性分析及其治理

褚福永

(麗水學院工程與設計學院，浙江麗水 323000)

基于瑞典條分法的土質邊坡穩定性分析及其治理

褚福永

(麗水學院工程與設計學院，浙江麗水 323000)

結合某土質邊坡工程實例，運用瑞典條分法對其進行了穩定性計算，并根據計算結果提出了治理措施，結果表明，提出的截排水+格構梁預應力錨桿的支護方式能較好地增強邊坡的穩定性，為類似工程提供了理論依據和借鑒。

邊坡，穩定性評價，治理措施

0 引言

作為本文研究對象的邊坡原為丘陵坡地，后經人工開挖，堆填形成了填土邊坡。坡頂、坡腳均為平坦的場地，邊坡長約210 m，坡高最大28m，大部分段大于20m。該邊坡兩端逐漸與原始山坡相連。由于坡面長期裸露，故受雨水侵蝕影響顯著，根據有關資料，該工程已發生兩處微型崩塌，極有邊坡失穩的可能，潛在危險性非常大，因此，為防止其對附近居民的生活及安全造成不必要的影響，必須加以處理。

筆者在前人邊坡穩定性理論［1，2］及邊坡支護技術［3］研究的基礎上，對所研究的邊坡進行了穩定性計算，在計算結果的基礎上提出了支護方案，并對支護方案的合理性進行了驗證。

1 邊坡工程地質概況

1.1 邊坡巖土結構特征

該工程原始地面類型為丘陵斜坡，后經人工填土形成現有填土邊坡。邊坡坡腳場地高程約為82 m～84 m，坡頂場地高程約為101 m～110 m，坡高最高28 m，坡度約為26°～40°。邊坡西南端接自然山體，山體坡度約25°～33°。邊坡東北端邊坡逐漸隨地勢降低而消失。因此，該邊坡所屬地形地貌類型較復雜。

通過對邊坡進行巖土工程勘察發現，邊坡區域分布有:人工填土層(Qml)、第四系殘積層(Qel);基巖由侏羅系凝灰質砂巖組成。其中，人工填土層自上而下可分兩層，即7.7m～35.0m的雜填土層和5.4 m～5.75 m的素填土層;第四系殘積層(Qel)主要為粉質粘土;侏羅系(J)自上而下也可分為兩層，即16.0 m～37.6 m的強風化層和20.3 m～35.3 m的中風化層。

根據區域地質構造資料，場地附近有2條北東向斷裂(F105，F106)通過，距離100 m～200 m，受區域構造的影響，勘查區內節理裂隙發育。根據GB 50011—2001建筑抗震設計規范的有關規定，本場地的抗震設防烈度為7度，設計基本地震加速度值為0.10g，設計地震分組為第一組;場地土類型為軟弱土～中硬場地土，以軟弱土為主，建筑場地類別為Ⅱ類，場地內存在陡峭邊坡，并存在填土震陷問題，本場地位于對建筑抗震不利地段。

場地內地下水有第四系孔隙潛水和基巖裂隙水兩種類型。在場地內兩處進行鉆孔，對地下水取水樣并進行室內水質分析，按GB 50021—2001巖土工程勘查規范有關標準判定:兩處鉆孔得到的水樣，其水質對混凝土結構、鋼筋混凝土結構中鋼筋無腐蝕性，但對鋼質結構具有弱腐蝕性?？梢钥闯觯瑘龅厮牡刭|條件簡單。

1.2 邊坡巖土物理力學性質

根據室內土工試驗及現場和現場標準貫入試驗結合的方式確定巖土層的物理力學指標。

其中，雜填土、素填土和粉質粘土的天然重度分別為18.5 kN/m3，18.3 kN/m3和18 kN/m3，飽和重度分別為19.0 kN/m3，18.8 kN/m3和18.5 kN/m3。雜填土、素填土和粉質粘土的天然抗剪強度c和φ分別為19 kPa和18°，19 kPa和10°以及20 kPa和26°，飽和重度分別為12 kPa和14°，12 kPa和7°以及16 kPa和20°。

2 邊坡穩定性分析

2.1 邊坡類型及安全等級

根據國家標準GB 50330—2002建筑邊坡工程技術規范規定，邊坡工程安全等級一級確定的土質邊坡高度(＞15 m)，破壞后果嚴重，確定此邊坡工程的等級為一級，邊坡災害治理的設計復雜程度為Ⅲ級。

因此，本邊坡確定為:安全等級:一級;安全系數:對土質邊坡，穩定性分析多采用瑞典條分法，天然工況和暴雨工況安全系數K分別取1.30和1.10;邊坡工程重要性系數:γ0=1.10。

2.2 邊坡穩定性分析

為研究邊坡的穩定性，根據實測剖面，對本工程勘察所得到的幾個典型剖面(即1—1'，2—2'，3—3'，4—4'剖面)進行穩定性驗算。同時，由于本工程為土質邊坡，故采用瑞典條分法進行計算，并按總應力法對天然工況和暴雨工況兩種工況下的邊坡穩定性進行其穩定系數Fs的值，并將算得的結果列于表1中。

表1 天然及暴雨工況下邊坡穩定性計算結果

由表1中可以看出，天然條件下1—1'，2—2'，3—3'和4—4'剖面穩定系數分別為1.247，1.18，1.17和0.956:暴雨條件下1—1'，2—2'，3—3'和 4—4'剖面穩定系數分別為 0.956，0.911，0.916，0.774。所以，四個典型斷面均不穩定，需進行治理。

3 邊坡治理措施及結果

3.1 治理措施

根據對邊坡的地質條件及穩定性分析的成果，結合現場實際情況，邊坡治理的方案采取:截排水+格構梁預應力錨桿的支護方式。其中，錨桿起到整體加固的作用，格構梁起到坡面加固兼錨桿外錨頭的錨固端的作用。預應力錨桿在設計時必須考慮滑坡的實際情況，錨桿的長度必須能夠滿足抗滑的要求，即其基本的長度須穿越滑動層，進入穩定巖層。

邊坡的具體設計方案大致包括以下幾個方面:

1)分級放坡。

對現有邊坡按照1∶1.5的坡率分級放坡。由于邊坡表層松散，坡腳線適當后延，保證能夠將表層相對松散的土體挖除。邊坡分2級～3級，每級邊坡高度不超過9 m。

2)格構梁和預應力錨桿。

邊坡開挖放坡后經人工清理坡面，在坡面設置井字格構梁和預應力錨桿。錨桿設計錨固長度為 6.0 m，傾角為 20°，HRB335φ28高強錨桿，長度為12 m，錨固段長6 m，間距為2.5 m× 3 m。長方形布置，沿坡高共布置8排，間距2.5 m。格型地梁采用C25鋼筋混凝土現澆，間距為2.5 m×3 m，尺寸為0.3 m× 0.3 m。

3)排水系統。

為消除水對土體抗剪強度的影響，按設計要求在邊坡外設置截水溝，在邊坡地表設置排水溝。

3.2 治理結果

治理措施實施后，天然條件下1—1'，2—2'，3—3'和4—4'剖面穩定系數分別為1.701，1.518，1.507和1.421;暴雨條件下1—1'，2—2'，3—3'和 4—4'剖面穩定系數分別為 1.456，1.341，1.276，1.240。

可以看出，各典型斷面治理后的穩定性系數均達到規范要求。

4 結語

本文結合某土質邊坡工程實例，及其相關設計規范，對該邊坡治理進行了初步設計。在設計中，采用瑞典條分法進行邊坡穩定性分析，根據計算結果提出了截排水+格構梁預應力錨桿的支護方式。同時，為了減少地表水及地下水對邊坡土體抗剪強度的影響，設置了截水溝及排水溝。

總之，根據計算結果和相關設計原則，給出了合理的邊坡設計方案。

［1］ 李雙平.邊坡穩定分析方法及其應用綜述［J］.人民長江，2010，41(20):12-15.

［2］ 季 凡，吳順川.土質邊坡穩定性安全系數計算方法探討［J］.山西建筑，2007，33(7):15-16.

［3］ 陳偉軍，何忠明，秦艷琪.基于極限平衡方法的邊坡錨桿最合理支護參數研究［J］.中外公路，2011，31(6):65-68.

Stability analysis and treatment of soil slope on the basis of Swedish slicemethod

Chu Fuyong

(College of Engineering and Design，Lishui College，Lishui323000，China)

Combining with the soil slope engineering example，the paper applies Swedish slicemethod and carries out stability computation，and puts forward processingmeasures according to the computation results.Results show that:the proposed supportmethod of cut-off drainage+latticed beam prestressed anchor can better enhance the slope stability，which has provided theoretical basis and guidance for similar engineering.

slope，stability evaluation，processingmeasures

TU413.62

A

1009-6825(2015)29-0066-02

2015-08-09

褚福永(1976-)，男，博士，講師