某邊坡穩(wěn)定性分析及治理辦法

王俊瀧

(貴州地質(zhì)工程勘察設(shè)計(jì)研究院，貴州 貴陽(yáng) 550000)

0 引 言

隨著城市化進(jìn)程的不斷加深，基礎(chǔ)建設(shè)也到處可見(jiàn)，施工后的渣土也就越來(lái)越多。對(duì)于渣土的處理也是一件不可忽視的工作，渣土堆放越高對(duì)附近人們的危險(xiǎn)越大。本文將結(jié)合工程實(shí)例，對(duì)其填方邊坡穩(wěn)定性進(jìn)行分析，并給出處理措施。

1 區(qū)域地質(zhì)條件

1.1 氣象水文

場(chǎng)區(qū)地處貴州省中部，屬北亞熱帶濕潤(rùn)氣候區(qū)，具有四季溫和、雨量豐富、熱量充足、日照率低、風(fēng)力較弱及逆溫天多的特點(diǎn)。年平均氣溫14.90度，年平均降雨量為1 178.10 mm，降雨多集中在6月至8月份。

1.2 地形地貌

場(chǎng)區(qū)地貌組合類型為低中山溶蝕地貌，總體地勢(shì)為西高南低，高程在1 170～1 230 m之間，最低點(diǎn)位于場(chǎng)地南側(cè)及北側(cè)擬建攔渣壩處低洼地帶，高程約1 170 m；最高點(diǎn)位于場(chǎng)地北側(cè)山坡坡頂，高程約1 230 m，整個(gè)擬建場(chǎng)地最大高差約60 m。

1.3 地質(zhì)構(gòu)造

根據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料、場(chǎng)地地面及周邊范圍內(nèi)調(diào)查分析，擬建場(chǎng)地?zé)o斷層通過(guò)，次一級(jí)斷裂在現(xiàn)場(chǎng)及勘察過(guò)程中亦未發(fā)現(xiàn)，地層單斜產(chǎn)出，產(chǎn)狀為270°∠50°。 經(jīng)調(diào)查統(tǒng)計(jì)，場(chǎng)地巖體中場(chǎng)地主要發(fā)育有二組節(jié)理裂隙，其產(chǎn)狀為：①15°∠65°、②330°∠70°。①組節(jié)理裂隙發(fā)育密度1～3 條/m，發(fā)育長(zhǎng)度0.6～15.0 m，張開(kāi)度<2.0 mm，節(jié)理面起伏粗糙，結(jié)合良好，為結(jié)合好的硬性結(jié)構(gòu)面。②組節(jié)理裂隙發(fā)育密度3～5 條/m，發(fā)育長(zhǎng)度0.2～3.0 m，張開(kāi)度3～5.0 mm，節(jié)理面起伏粗糙，結(jié)合一般，為結(jié)合一般的硬性結(jié)構(gòu)面。

根據(jù)場(chǎng)地平場(chǎng)出露的露頭顯示，巖層層厚在0.05～0.4 m，層面略有起伏，層面分離，夾巖屑充填，結(jié)合很差，為結(jié)合很差的軟弱結(jié)構(gòu)面。

2 地層巖性及巖土體特征

在鉆探所達(dá)深度范圍內(nèi)，地層自上而下劃分為：第四系素填土(Qml)、第四系耕植土(Qpd)及三疊系中統(tǒng)花溪組(T2h)白云巖，具體分述如下：

1)第四系素填土(Qml)：雜色，由塊石、碎石、砂及粘土組成，局部地段底部0.2～0.5 m為清表工作未完全清除的灰黑色耕植土，含大量有機(jī)質(zhì)及植物根系。素填土層中成分較為混亂，自然回填形成，形成時(shí)間不超過(guò)1年，未經(jīng)分層碾壓，結(jié)構(gòu)松散，該層主要分布于場(chǎng)地北側(cè)。

2)第四系耕植土(Qpd)：雜色，結(jié)構(gòu)松散，主要成分為黏土，含植物根系，該層主要分布于場(chǎng)地東側(cè)及東南側(cè)原始地形處。

3)三疊系中統(tǒng)花溪組(T2h)白云巖：呈中風(fēng)化，灰色、灰白色，薄至中厚層樁，細(xì)晶結(jié)構(gòu)，節(jié)理裂隙發(fā)育，見(jiàn)鐵染和方解石脈，巖芯呈柱狀和碎塊狀，根據(jù)鉆探巖芯及周邊調(diào)查，中風(fēng)化白云巖屬于較破碎巖體，根據(jù)室內(nèi)試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)結(jié)果，中風(fēng)化白云巖飽和單軸抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為frk=28.826 MPa，屬較軟巖，綜合確定本場(chǎng)地中風(fēng)化白云巖巖體基本質(zhì)量等級(jí)為Ⅳ類。

3 巖土參數(shù)統(tǒng)計(jì)

3.1 土質(zhì)單元

根據(jù)鉆探資料顯示，該場(chǎng)地僅素填土及耕植土兩個(gè)土質(zhì)單元。

素填土：場(chǎng)地回填形成，結(jié)構(gòu)松散，局部稍密，為新近填土。取素填土重度γ=18.0 kN/m3。根據(jù)素填土的形成時(shí)間、組成成分及含量及狀態(tài)，取Ck=5 kPa，結(jié)合《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50007-2011)附錄L，當(dāng)填土厚度為5 m時(shí)，墻背直立，無(wú)附加荷載的情況下，主動(dòng)土壓力系數(shù)0.2，按L.0.1條可反算出φk=29°，結(jié)合本場(chǎng)地回填情況及地區(qū)經(jīng)驗(yàn)，取本場(chǎng)地素填土φk=29°×0.8=23°。

耕植土：根據(jù)其組成成分，取γ=16.5 kN/m3，Ck=10 kPa，φk=3°。

3.2 巖質(zhì)單元

根據(jù)鉆探資料顯示，該場(chǎng)地僅中風(fēng)化白云巖一個(gè)土質(zhì)單元。

中風(fēng)化白云巖：本次勘察采取中風(fēng)化白云巖巖樣12件進(jìn)行飽和單軸抗壓強(qiáng)度及飽和密度等物理力學(xué)試驗(yàn)，取鉆孔樣3組作抗剪強(qiáng)度試驗(yàn)，對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)整理，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 中風(fēng)化白云巖物理力學(xué)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)結(jié)果表

由于本場(chǎng)地中風(fēng)化白云巖巖體較破碎，考慮樣品的代表性，結(jié)合規(guī)范中風(fēng)化白云巖粘聚力Ck=200 kPa，φk=29.2°。

本場(chǎng)地中風(fēng)化白云巖飽和單軸抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為frk=28.826 MPa，屬于較軟巖，場(chǎng)地巖體較破碎，取折減系數(shù)φ=0.12，計(jì)算得場(chǎng)地中風(fēng)化白云巖地基承載力特征值為：

fa=φ×frk=0.12×28.826=3.459 MPa=3 459 kPa

則綜合考慮中風(fēng)化白云巖取值為如下：γ=27.3 kN/m3，φk=29.2，Ck=200 kPa，fa= 3 400 kPa。

3.3 巖土單元物理力學(xué)參數(shù)建議

綜上分析計(jì)算，場(chǎng)地主要巖土單元物理力學(xué)參數(shù)建議值見(jiàn)表2。

表2 各巖土單元物理力學(xué)參數(shù)建議值表

4 邊坡穩(wěn)定性計(jì)算及評(píng)價(jià)

現(xiàn)狀地形條件及回填至設(shè)計(jì)標(biāo)高后，填方邊坡可能沿填土內(nèi)部發(fā)生圓弧滑動(dòng)，邊坡穩(wěn)定性按下公式計(jì)算：

式中：

Fs—邊坡穩(wěn)定性系數(shù)；

Gi—第計(jì)算條塊滑面黏聚力(Kpa)；

φi—第計(jì)算條塊滑面內(nèi)摩擦角(°)；

li—第計(jì)算條塊滑面長(zhǎng)度(m)；

θi—第計(jì)算條塊底面滑面傾角(°)，滑面傾向與滑動(dòng)方向相同時(shí)取正值，滑面傾向與滑動(dòng)方向相反時(shí)取負(fù)值；

Ui—第計(jì)算條塊滑面單位寬度總水壓力(kN/m)；

Gi—第計(jì)算條塊單位寬度自重(kN/m)；

Gbi—第計(jì)算條塊單位寬度豎向附加荷載(kN/m)；方向指向下方時(shí)取正值，指向上方時(shí)取負(fù)值；

Qi—第計(jì)算條塊單位寬度水平荷載(kN/m)；方向指向破外時(shí)取正值，指向破內(nèi)時(shí)取負(fù)值；

hwi+hw,i-1—第及第計(jì)算條塊滑面前端水頭高度(m)；

γw—水重度，取10 kN/m3；

l—計(jì)算條塊號(hào)，從后方起編；

n—條塊數(shù)量。

根據(jù)上式計(jì)算各段邊坡穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 土質(zhì)邊坡穩(wěn)定性系數(shù)計(jì)算

通過(guò)計(jì)算，場(chǎng)地堆填后填土沿圓弧滑動(dòng)的穩(wěn)定性系數(shù)在0.607～0.661，<1.0之間，處于不穩(wěn)定狀態(tài)，需采用有效合理的措施進(jìn)行處理。

5 結(jié) 語(yǔ)

根據(jù)填方場(chǎng)地填方體高度，及填筑方式，以及邊坡穩(wěn)定性分析，治理方案建議如下：

1)在填方場(chǎng)地外圍建議設(shè)置截排水溝，建議做好場(chǎng)地內(nèi)排水系統(tǒng)與場(chǎng)地外圍截排水溝銜接工作。

2)建議在現(xiàn)行條件下對(duì)現(xiàn)已堆填的素填土進(jìn)行分層壓實(shí)處理，壓實(shí)系數(shù)不小于0.94。對(duì)后期堆填的填土需按規(guī)范進(jìn)行處理，處理后的填土內(nèi)摩擦角不小于30°。

3)建議處采用攔渣壩(擋土墻)或抗滑樁進(jìn)行支擋，采用中風(fēng)化白云巖作為地基持力層，其飽和抗壓強(qiáng)度取28.8 MPa，地基承載力特征值取3 400 kPa，基底摩擦系數(shù)取0.5。