某巖質邊坡穩定性分析

陳冬華

(華北地質勘查局五一四地質大隊，河北承德　067000)

某巖質邊坡穩定性分析

陳冬華

(華北地質勘查局五一四地質大隊，河北承德067000)

摘要:以南票某邊坡為研究對象，采用傳遞系數法，對天然狀態下、暴雨狀態下和地震狀態下的邊坡穩定性進行了計算分析，結果表明:邊坡在天然狀態下穩定性安全系數為1.470;在暴雨工況下安全系數為1.293，在地震工況下，邊坡穩定性安全系數與天然工況下的相差很小，該邊坡處于穩定狀態。

關鍵詞:邊坡，傳遞系數法，安全系數，穩定性

1　工程概況

某邊坡工程位于遼寧省葫蘆島市南票區，為人工開挖的巖質邊坡。在其北側，為一開挖的階梯邊坡，坡高約為40 m，坡長約為238 m。邊坡呈東西走向，標高在138.32 m～177.55 m之間，相對高差約40 m，坡角約為47°，在距坡腳約7 m處有3棟6層居民樓，建筑物相對稀疏;地質條件多為基性巖(鞍山巖、玄武巖)灰巖質低山，形成棱狀、尖頂狀山峰。經現場調研及地質勘察資料知，該場區的地層特征自上而下依次描述如下:第一層:土夾塊石碎石層或塊石碎石夾土層，物質為黃色粘土夾泥灰巖塊石碎石。第二層:略具有層序的破裂塊體層，物質多為褐紅色泥灰巖體。第三層:黃色的泥灰巖、鈣質頁巖及灰黑色炭質頁巖塊石層。該場區巖層主要以其為主。該場區巖質邊坡潛在滑坡體厚度變化不大，邊坡坡面較風化，局部節理裂隙較為發育(見圖1)。

2　邊坡穩定理論分析

2.1極限平衡法

傳遞系數法也稱不平衡推力傳遞法或剩余推力法。由于該法計算簡單，并且能夠為滑坡治理提供設計推力，在國家規范和行業規范中都將其列為推薦的計算方法。通過現場勘察和對該巖質邊坡工程的工程地質資料的綜合分析，以可能發生滑坡的特征斷面為研究對象，其潛在滑動面呈非圓弧形。查閱《邊坡設計規范》，并進行工程類比，選擇最適合該邊坡的傳遞系數法來進行抗滑穩定計算。

2.2計算工況

考慮到影響邊坡穩定的因素諸多，此次從客觀因素的影響角度來對該邊坡進行穩定性分析。邊坡在天然狀態、暴雨和地震等條件下分別受到自重、水壓力、地震作用力的影響，其中暴雨對邊坡的影響表現為改變了邊坡巖體的含水量，從而改變邊坡和滑動面的抗剪強度，進而影響邊坡的穩定性。根據邊坡在不同條件下，確定3種典型的工況來分析其穩定性。該邊坡工程安全等級為Ⅲ級，選取如下:Ⅰ工況，天然狀態;Ⅱ工況，暴雨狀態;Ⅲ工況，地震狀態。根據已有的工程地質資料和巖石物理力學試驗綜合分析，該場區內邊坡巖體的物理力學性質指標建議值為:天然狀態下，巖體的物理力學參數:γ= 22.6 kN/m3，c = 1.8 MPa，φ= 21.5°。飽和狀態下，巖體的物理力學參數:γ= 23.4 kN/m3，c = 1.36 MPa，φ=19.2°。

1)天然狀態下邊坡穩定性計算。天然狀態下，只考慮邊坡巖土體自重，則條塊的下滑力為:

抗滑力為:

邊坡的特征剖面在天然狀態下的滑體計算分塊如圖2所示，其計算參數見表1。

圖1　邊坡效果圖

圖2　剖面計算圖

表1　天然狀態剖面穩定系數計算參數

根據穩定系數計算公式可得:

2)暴雨狀態下邊坡穩定性計算。由于雨季有大量的降水，降水形成的地表水滲入坡體，不僅增加了上覆巖體的重量，導致坡體的下滑力增大，而且滲水對潛在的滑動帶產生浸濕和潤滑作用，使得滑帶巖體的含水量增大，孔隙水壓力增加，有效強度明顯降低，導致抗滑力大大減小，從而影響邊坡的穩定。在考慮水的滲流作用對邊坡穩定性影響時，通常按靜水壓力和動水壓力兩種模式來考慮，前者采用水土合算，后者采用水土分算，這兩種方法是等效的。此處采用水土合算的靜水壓力方法來計算條塊邊界上的水壓力。

邊坡的特征剖面在暴雨狀態下滑體計算參數見表2。

表2　暴雨狀態剖面穩定系數計算參數

根據穩定系數計算公式可得:

3)地震作用下邊坡穩定性計算。地震對邊坡穩定的影響表現在邊坡巖體上附加作用一個隨時間變化的加速度，因而產生隨時間變化的慣性力。其中水平慣性力是影響邊坡穩定的主要因素。水平慣性力:

其中，Ke為地震系數，是水平地震系數KH與綜合地震影響系數(一般取0.25)的乘積。

由該區的抗震設計烈度為6度可知，水平地震系數為0.05，則地震系數Ke=0.012 5。把地震力施加到每個條塊上時，對條塊的受力影響很小。在對該區的邊坡進行穩定性分析時，計算得到安全系數與天然工況下邊坡的穩定系數相當，均大于1.25，在安全范圍之內且有較大的安全儲備，邊坡處于穩定狀態。故可以不考慮地震作用對該區邊坡的穩定性影響。

3　結語

以上主要用傳統的極限平衡法對該區邊坡在天然狀態、暴雨狀態和地震作用下的穩定性進行了分析，根據分析結果，可以得到如下有關邊坡穩定性問題的評價結論:

1)邊坡在天然狀態下特征剖面穩定性安全系數為1.470，邊坡有較高的安全系數，處于穩定狀態。

2)在暴雨工況下，受巖體浸水的影響，巖體的粘聚力和內摩擦角有所降低，邊坡的穩定性安全系數也有所降低，但仍然有較高的穩定性安全系數，特征剖面的安全系數為1.293，該邊坡仍處于穩定狀態。

3)由于該區的抗震設計烈度為6度，設計基本地震加速度值為0.05g，地震系數ke=0.012 5，對邊坡穩定性計算影響甚微。在地震工況下，計算得到的邊坡穩定性安全系數與天然工況下的相差很小，邊坡處于穩定狀態。

A rock slope stability analysis

Chen Donghua
( 514 Brigade of North China Geological Exploration Bureau，Chengde 067000，China)

Abstract:Nanpiao a certain slope as the research object，using transfer coefficient method of natural condition，storm conditions of slope stability and seismic conditions are analyzed.Study shows that the slope in natural state stability safety coefficient is 1.470，in heavy rain conditions，the safety coefficient is 1.293，the earthquake condition，calculate the slope stability safety coefficient and natural condition difference is very small.Therefore，the slope is in steady state.

Key words:slope，transfer coefficient method，safety factor，stability

作者簡介:陳冬華(1979-)，男，工程師

收稿日期:2015-11-08

文章編號:1009-6825( 2016) 04-0087-02

中圖分類號:TU457

文獻標識碼:A