某土-巖組合邊坡勘察與穩(wěn)定性分析

劉　平

(福建省建筑科學(xué)研究院　福建福州　350025)

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某土-巖組合邊坡勘察與穩(wěn)定性分析

劉平

(福建省建筑科學(xué)研究院福建福州350025)

基于某土-巖組合邊坡的詳細(xì)勘察工作，為該邊坡的支護(hù)設(shè)計(jì)和施工提供必要的地質(zhì)資料，分別采用圓弧滑動(dòng)法和赤平投影法，分析了該邊坡的穩(wěn)定性。結(jié)果表明：該邊坡的土質(zhì)邊坡段存在滑移破壞危險(xiǎn)，而巖石邊坡段穩(wěn)定性相對(duì)較好。

土-巖組合邊坡；工程勘察；邊坡穩(wěn)定性

1　工程概況

本次勘察擬支護(hù)邊坡位于福州某小區(qū)北側(cè)，主要為自然邊坡及已支護(hù)邊坡(該段邊坡預(yù)重新加固支護(hù))，邊坡總長度約440m，坡體最大高度約為25m，為土巖組合型邊坡，邊坡走向呈近EW～近SN～近EW，坡度多在55°～75°，局部地形坡度較緩，坡度在15°～45°之間。

該邊坡距離小區(qū)住宅樓約為10～15m，邊坡破壞后果嚴(yán)重，故本工程重要性等級(jí)為一級(jí)，邊坡安全等級(jí)一級(jí)～二級(jí)，巖土工程勘察等級(jí)為甲級(jí)。

本次勘察共完成鉆孔35個(gè)和坑探點(diǎn)22個(gè)，并進(jìn)行原位測(cè)試和土工試驗(yàn)。

1.1地層巖性

根據(jù)勘察工作的結(jié)果分析，邊坡的巖土層主要有：

①-1素填土：灰黃色，松散～稍密，干燥～稍濕，主要由中粗砂堆填而成，含少量粘性土，成分分布不均勻，堆填時(shí)間不足1年。

①-2耕植土：褐黃色，松散，稍濕，主要由粘性土及中粗砂組成，含少量植物根莖。

②粉質(zhì)粘土：黃褐色、紅褐色，可塑，局部為硬塑。顆粒成分以粘、粉粒為主，粘性較強(qiáng)，含少量中細(xì)砂顆粒，屬中等壓縮性土。

③殘積砂質(zhì)粘性土：灰黃色，稍濕～濕，可塑～硬塑狀態(tài)。為花崗巖風(fēng)化殘積形成，粘性較差，砂感較強(qiáng)，浸水后易軟化崩解。

④全風(fēng)化花崗巖：灰黃、灰褐色，濕。風(fēng)化劇烈，呈土狀，該層遇水易軟化、崩解。

⑤-1砂土狀強(qiáng)風(fēng)化花崗巖：灰黃、灰褐色，飽和，風(fēng)化強(qiáng)烈，呈砂土狀，礦物間粘聚力較弱，巖芯手捻即碎，該層遇水易軟化、崩解。

⑤-2碎塊狀強(qiáng)風(fēng)化花崗巖：灰黃色，濕。風(fēng)化不均，呈碎塊狀，部分位置該層巖芯呈碎粒狀，巖芯風(fēng)化裂隙發(fā)育。

⑥層中風(fēng)化花崗巖：青灰色、灰白色、肉紅色等，呈長柱狀，局部呈短柱狀和塊狀，中粗粒花崗結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，質(zhì)地較硬，節(jié)理裂隙發(fā)育，巖芯破碎，多呈短柱狀及塊狀，巖面新鮮，質(zhì)硬，錘擊不易碎。

根據(jù)土工試驗(yàn)結(jié)果統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)合野外鉆探、槽探、物探等資料和相關(guān)規(guī)范[1～3]，綜合確定邊坡各土層物理力學(xué)參數(shù)見表1。

表1　各土層物理力學(xué)參數(shù)

1.2水文條件與地震

本場(chǎng)地所處地區(qū)屬亞熱帶海洋性季風(fēng)氣候，溫和濕潤、雨量充沛、光熱豐富。場(chǎng)地地下水主要為賦存于①-1層素填土及①-2層耕植土的上層滯水，③層殘積砂質(zhì)粘性土的孔隙潛水，以及下部花崗巖帶中的孔隙-裂隙弱承壓水。勘察期間，實(shí)測(cè)地下水混合穩(wěn)定水位埋深為1.20～7.00m。

擬建場(chǎng)地位處抗震設(shè)防烈度6度區(qū)，地震動(dòng)峰值加速度為0.05g，設(shè)計(jì)地震分組為第一組。

2　穩(wěn)定性分析

由勘察成果可知，該邊坡類型為土質(zhì)邊坡與巖質(zhì)邊坡相結(jié)合的土巖組合邊坡。其中，K0+0～K0+55為土質(zhì)邊坡，K0+55～K0+145為巖質(zhì)邊坡， K0+145～K0+215為土質(zhì)邊坡，K0+215～K0+245為巖質(zhì)邊坡，K0+245～K0+315為土質(zhì)邊坡，K0+315～K0+358為巖質(zhì)邊坡，K0+358～K0+440為土質(zhì)邊坡。土質(zhì)邊坡與巖質(zhì)邊坡的分布段的詳細(xì)情況見圖1“邊坡類型分布圖”。

2.1土質(zhì)邊坡穩(wěn)定性分析

根據(jù)邊坡滑動(dòng)面的分布及邊坡現(xiàn)狀，選取2個(gè)典型剖面(位置見圖1，剖面10-10′：坡體由花崗巖風(fēng)化層組成的邊坡；剖面21-21′：坡體上部由素填土、耕植土、粉質(zhì)粘土、殘積砂質(zhì)粘性土組成，下部由全風(fēng)化花崗巖和砂土狀強(qiáng)風(fēng)化花崗巖組成的邊坡)，通過SLIDE軟件采用圓弧滑動(dòng)法進(jìn)行模擬計(jì)算[4]。

(1)計(jì)算工況

本邊坡坡頂無建筑物和動(dòng)荷載，可不考慮荷載影響，現(xiàn)狀邊坡存在地下水，且暴雨時(shí)可形成滲流面，另考慮地震暴雨同時(shí)發(fā)生的情況，故考慮地震作用與暴雨形成地下水滲流作用進(jìn)行組合，故本邊坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)的工況如下：

A1：現(xiàn)狀邊坡

A2：現(xiàn)狀邊坡+地下水滲流作用

A3：現(xiàn)狀邊坡+地震作用

A4：現(xiàn)狀邊坡+地下水滲流作用+地震作用

(2)計(jì)算結(jié)果

在現(xiàn)狀邊坡情況下，對(duì)剖面10-10′和21-21′搜索坡體內(nèi)最危險(xiǎn)滑面結(jié)果見圖2～圖5，其計(jì)算結(jié)果見表2(僅列出各種條件下的最小安全系數(shù)值)。

在自然狀態(tài)下，剖面10-10′的穩(wěn)定性系數(shù)KS=2.407，處于穩(wěn)定狀態(tài)；剖面21-21′的穩(wěn)定性系數(shù)KS=0.922，處于不穩(wěn)定狀態(tài)(見圖2)。

在飽水狀態(tài)下，剖面10-10′的穩(wěn)定性系數(shù)KS=2.036，處于穩(wěn)定狀態(tài)；剖面21-21′的穩(wěn)定性系數(shù)KS=0.649，處于不穩(wěn)定狀態(tài)(見圖3)。

在地震狀態(tài)下，剖面10-10′的穩(wěn)定性系數(shù)KS=1.607，處于穩(wěn)定狀態(tài)；剖面21-21′的穩(wěn)定性系數(shù)KS=0.623，處于不穩(wěn)定狀態(tài)(見圖4)。

在地震+飽水狀態(tài)下，剖面10-10′穩(wěn)定性系數(shù)KS=1.348，處于穩(wěn)定狀態(tài)；剖面21-21′穩(wěn)定性系數(shù)KS=0.438，處于不穩(wěn)定狀態(tài)。(見圖5)

表2　邊坡穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果

(3)穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

剖面10-10′所代表的邊坡在以上工況下的邊坡安全系數(shù)均大于相關(guān)規(guī)范規(guī)定的邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)[2-4]，穩(wěn)定性較好，但素填土、耕植土、全風(fēng)化花崗巖和砂土狀強(qiáng)風(fēng)化花崗巖在長期降雨的情況下容易產(chǎn)生土體內(nèi)粘性土流失的情況；剖面21-21′所代表的邊坡在以上工況下的邊坡安全系數(shù)均小于相關(guān)規(guī)范規(guī)定的邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)，穩(wěn)定性差，勘察過程中，K0+358～K0+440中局部地段發(fā)生了輕微滑塌現(xiàn)象也說明了這點(diǎn)；另，素填土、耕植土、全風(fēng)化花崗巖和砂土狀強(qiáng)風(fēng)化花崗巖在長期降雨的情況下容易產(chǎn)生土體內(nèi)粘性土流失的情況，粉質(zhì)粘土及殘積砂質(zhì)粘性土具有浸水易軟化的特點(diǎn)。

2.2巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性分析

本次勘察，邊坡多處地段基巖直接出露，為巖質(zhì)邊坡，主要在K0+55～K0+115段和K0+355～K0+380段(其他地段也有基巖出露)，邊坡上部主要由①層素填土、⑤-2層碎塊狀強(qiáng)風(fēng)化花崗巖和⑥層中風(fēng)化花崗巖組成，其中①-1層素填土分布厚度較薄。這里選取兩個(gè)有代表性點(diǎn)位采用赤平投影法進(jìn)行分析。

1)DO2點(diǎn)(具體位置見邊坡類型分布圖) 發(fā)育節(jié)理主要為①N58°E/NW∠60°，節(jié)理平行發(fā)育，節(jié)理面間距為10～20cm，裂隙面由鐵錳礦物充填；②N40°W/NE∠80°，節(jié)理平行發(fā)育，節(jié)理面間距為5～25cm，裂隙面由鐵錳礦物充填。邊坡產(chǎn)狀為N80°E/SE∠75°。其節(jié)理裂隙與邊坡走向的赤平投影圖見圖6。

2)DO3點(diǎn)(具體位置見邊坡類型分布圖) 發(fā)育節(jié)理主要為①N15°W/SW∠80°，節(jié)理平行發(fā)育，節(jié)理面間距為10～20cm，裂隙面由鐵錳礦物充填；②N20°E/SE∠85°，節(jié)理平行發(fā)育，節(jié)理面間距為5～30cm，裂隙面由鐵錳礦物充填；③N25°E/NW∠43°，節(jié)理平行發(fā)育，節(jié)理面間距為10～50cm，裂隙面由鐵錳礦物充填；④近EW/S∠64°，節(jié)理平行發(fā)育，節(jié)理面間距為20～40cm。邊坡產(chǎn)狀為N77°E/SE∠68°。其節(jié)理裂隙與邊坡走向的赤平投影圖見圖7。

由圖6與圖7可以看出，DO2點(diǎn)附近不存在結(jié)構(gòu)面組合形成的楔型體破壞，邊坡穩(wěn)定性較好；DO3點(diǎn)附近的裂隙①和裂隙④及裂隙②和裂隙④相交均可構(gòu)成楔形體，邊坡易發(fā)生楔形破壞。

3　結(jié)論與建議

通過對(duì)邊坡的詳細(xì)勘察工作，結(jié)合本文所進(jìn)行的分析，可得出以下主要結(jié)論：

(1)以10-10′為代表的邊坡，其坡體由花崗巖風(fēng)化層組成，在天然狀態(tài)下屬于基本穩(wěn)定狀態(tài)，但在土體飽和或地震等不利條件下，穩(wěn)定系數(shù)有所降低，故亦需要對(duì)邊坡進(jìn)行適當(dāng)加固和防水處理。

(2)以21-21′為代表的邊坡，其坡體上部由素填土、耕植土、粉質(zhì)粘土、殘積砂質(zhì)粘性土組成，下部由全風(fēng)化花崗巖和砂土狀強(qiáng)風(fēng)化花崗巖組成，邊坡整體穩(wěn)定性差，需加強(qiáng)支護(hù)，治理方案根據(jù)場(chǎng)地的工程地質(zhì)、水文地質(zhì)條件與邊坡的工作條件，可采用錨桿(索)擋墻進(jìn)行支護(hù)，局部穩(wěn)定性差地段可考慮采用抗滑樁的支護(hù)措施。

(3)巖質(zhì)邊坡段沒有較大規(guī)模斷層通過，巖體完整性好，局部因節(jié)理結(jié)合可構(gòu)成不穩(wěn)定的楔型體，但規(guī)模不大，建議在邊坡開挖后對(duì)巖質(zhì)邊坡采用隨機(jī)錨桿(索)進(jìn)行支護(hù)，并采用混凝土噴面處理。

[1]GB50021-2001(2009版), 巖土工程勘察規(guī)范[S].

[2]GB50330-2013, 建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范[S].

[3]DBJ13-84-2006, 巖土工程勘察規(guī)范[S].

[4]王光進(jìn). 邊坡工程穩(wěn)定與不確定性分析Slide程序的應(yīng)用[M]. 北京: 冶金工業(yè)出版社, 2015.

劉平(1987.12-)，男，工學(xué)碩士，助理工程師，主要從事巖土工程勘察方面的工作。

Geotechnical Engineering Exploration and Stability Analysis of A Soil-rock Slope

LIUPing

(Fujian Academy of Building Research, Fuzhou 350025)

Based on detailed geotechnical engineering exploration of a soil-rock slope, the stability of the slope is analyzed by circular sliding method and stereographic projection method, respectively. The study results show that the soil slope has the risk of the potential sliding instability, and the stability of the rock slope is relatively superior. Then the necessary geotechnical data was provided for the supporting design and construction of the slope．

Soil-rock slope; Geotechnical engineering exploration; Stability of slope

劉平(1987.12-)，男，工學(xué)碩士，助理工程師。

E-mail:pl1013@qq.com

2016-01-02

TU47

A

1004-6135(2016)02-0087-04