某基坑邊坡穩定性案例分析

王 婷

(貴州省地質礦產資源開發局一一一地質大隊，貴州 貴陽 550000)

0 引 言

在很多高層建筑中需要對地基經行開挖，開挖過后便會形成基坑邊坡，對于此類邊坡需要對其進行處理以保證施工安全和建筑的正常使用。本文將結合工程實例，對基坑方邊坡穩定性進行分析，并給出處理措施。

1 工程地質條件

擬建項目區氣候屬中亞熱帶季風性濕潤氣候，累計年平均氣溫14.9℃、霜期291天、降雨量1 035.7 mm，氣候具有春長、夏短、秋早、冬暖的特點。場區位于溶蝕殘丘—斜坡洼地地貌區。原始地形北東高南西低，地面高程為922.10 m～941.90 m，高差19.80 m。據現場調查，場地及周圍無滑坡、崩塌、泥石流等不良地質現象存在，自然環境穩定性良好。場地四周基巖出露，根據遵義幅區域地質圖資料擬建場地下伏基巖為三疊系茅草鋪組上灰巖段，巖性為灰色、灰黑色薄層至中厚層石灰巖，巖體連續，巖層為單斜產出，地層產狀125∠30°。

2 巖土構成及巖土單元劃分

場地巖土由素填土、紅粘土和灰巖構成，現按單體分述如下：

2.1 素填土

色雜，主要由碎塊石、碎石、粘土構成，粘土占比較多，硬質物含量約30 %，成分極不均勻，為新近場地平場開挖形成，結構松散，密實度差，壓縮性高，場地局部分布，厚0.30～16.50 m，平均厚6.58 m。

2.2 第四系殘坡積紅粘土

褐黃色，褐紅色，土質均勻，細膩，含少量鐵、錳質氧化物，結構較致密，呈可塑狀，厚薄不均，起伏較大，厚0.3～11.4 m，平均厚3.15 m。

2.3 三疊系茅草鋪組上灰巖段(Tm3)

根據風化程度分為強風化和中風化兩層：

強風化灰巖：灰色，灰黑色，巖質松軟破碎，鉆進速度較快，巖芯呈塊狀、碎塊狀、顆粒狀，局部分布，因差異風化形成局部囊狀風化帶，強風化層厚度最大達28.1，整體厚度范圍0.4～28.1 m，平均厚4.20 m。

中風化灰巖：灰色，灰黑色，薄至中厚層狀，節理裂隙發育，局部鐵質侵染，巖質較硬，鉆孔鉆進較慢，鉆探巖芯多呈柱狀、短柱狀，少量塊狀。

根據鉆探揭露：擬建場地覆蓋土層為素填土和紅粘土，下伏基巖為灰巖，共計3個巖土單位。

3 基坑邊坡穩定性評價

3.1 邊坡特征

因擬建物設置為-1F和-2F地下室，設計地下室底板標高為-1F=920.40 m、-2F=914.40 m，±0.00標高為925.80 m，場地平場到地下室標高且在地下室開挖后，將在擬建物的東、南、西、北側形成深約5.40和11.40 m的基坑邊坡，屬淺基坑，基坑開挖邊線周邊無建(構)筑物，場地平場到地下室標高后四周寬闊，所以擬建物四周邊坡均具備放坡條件。

3.2 基坑邊坡巖土結構

按基坑平面形態特點，按擬建物軸線和邊坡走向大致將基坑邊坡分述為：東側基坑邊坡、南側基坑邊坡、西側基坑邊坡和北側基坑邊坡，詳述如下：

1)東側基坑邊坡(AL-A軸線)：坡高約5.40 m(AD軸線-A軸線)、11.40 m(AL軸線-AD軸線)，坡高約5.40 m(AD軸線-A軸線)處主要為土質邊坡(素填土和紅粘土組成)，11.40 m(AL軸線-AD-1軸線)處為土質-順向巖質邊坡為主，巖石最厚處約為8.50 m，邊坡走向3 180，坡向22 802)

2)南側基坑邊坡(1-1-45軸線)：坡高5.40 m，主要為土質邊坡，構成邊坡的主要成分為素填土，邊坡走向480，坡向，31 803)

3)西側基坑邊坡(AL-B軸線)：坡高約5.40 m(AD軸線-B軸線)、11.40 m(AL軸線-AD-1軸線)，坡高約5.40 m(AD軸線-B軸線)處主要為土質邊坡(素填土和紅粘土組成)，11.40 m(AL軸線-AD-1軸線)處以土質-反向巖質邊坡為主，巖石最厚處為11.40 m，邊坡走向1 380，坡向4 804)

4)北側基坑邊坡(1-1-44軸線)：坡高約5.40 m(1軸線-7軸線)、11.40 m(8軸線-44軸線)，坡高約5.40 m(1軸線-7軸線)處主要為土質邊坡(素填土和紅粘土組成)，11.40 m(8軸線-44軸線)處以土質-切向巖質邊坡為主，巖石最厚處為11.40 m，邊坡走向2 280，坡向1 380。

3.3 基坑邊坡穩定性評價

3.3.1 定性分析

赤平投影其基本原理就是把面和線放在一個投影球的中心，通過球心的面和線延伸后與球面相交，分別形成弧線和點。將赤平投影用于邊坡穩定性分析可以有效反映出結構面和地質情況的空間關系，是邊坡穩定性定性分析的有效方法。

擬建地下室開挖后，邊坡主要為土質邊坡和巖質邊坡，土質邊坡為素填土和可塑紅粘土構成，以素填土為主，巖質邊坡以強、中風化灰巖為主，基坑開挖深度5.40m、11.40 m左右，屬淺基坑，基坑開挖邊線周邊無建(構)筑物，基坑側壁安全等級為均二級。

圖1 赤平投影分析圖

結合赤平投影綜合分析，東側開挖后，節理1(214°∠60°)在此坡面為一組外傾節理面，坡體易沿該組節理面滑動破壞；南側邊坡由填土構成，可能會沿圓弧面產生圓弧形滑動破壞；西側邊坡屬逆向邊坡且不存在外傾結構面，邊坡巖體不會沿巖層面或節理面發生滑移，巖質邊坡整體穩定性較好，坡面局部受節理裂隙切割可能發生零星掉塊；北側邊坡開挖后坡面巖體近似順層，坡體易沿巖層面滑動破壞。

3.3.2 定量計算分析

本文主要涉及邊坡類型為南側土質邊坡和東側邊坡為土-巖質邊坡，按各邊坡類型特征結合行業規范按照下式進行計算。

南側邊坡為土質邊坡，土體部分可能產生圓弧形滑動，圓弧形滑面的邊坡穩定性系數可按下列公式計算：

式中：

Fs—邊坡穩定性系數；

li—第i計算條塊滑面長度(m)；

θi—第i計算條塊滑面傾角(°)；

Gi—第i計算條塊單位寬度自重(KN/m)；

東側邊坡為土-巖質邊坡并存在一組外傾節理面，北側邊坡為土-巖質順層邊坡，會發生沿不利結構面及土層破裂角破壞的折線滑動，根據規范折線形滑動面的計算公式進行計算：

Pn=0

Pi=pi1+TiRi/Fs

ψi1=cos(θi1θi)sin(θi1θi)tan/Fs

Ti=(Gi+Gbi)sinθi+Qicosθi

Ri=cili+[(Gi+Gbi)cosθiQisinθiUi]cani各巖土體物理力學指標詳情見表1。

表1 巖土體物理力學指標

計算結果見表2。

表2 邊坡穩定性系數計算

4 結 語

根據以上擬穩定性計算分析，南側為土質邊坡，垂直開挖邊坡穩定安全系數Fs=0.970<1.20，按1：1坡率放坡開挖Fs=1.570>1.20；東側邊坡發育一組外傾節理面，北側邊坡巖體為順向產出，按照垂直開挖考慮沿順層破壞及沿外傾節理面破壞模式進行計算得出的穩定性系數大于范要求的邊坡穩定安全系數的1.20，因此，巖質邊坡段總體穩定；土質邊坡部分按1：1坡率放坡開挖后穩定。

基坑邊坡素填土層結構松散，易于積水，維持邊坡自穩能力極差，邊坡易失穩；紅粘土層開挖暴露后易失水開裂，使紅粘土土體結構極強度破壞、下降，遇水后粘聚力降低，邊坡易失穩。巖體節理裂隙較發育，且場地巖溶現象較發育對邊坡穩定性存在一定影響。建議基坑邊坡根據場地實際情況，按1：1.0坡率放坡放坡，并根據邊坡具體情況進行相應的噴錨及坡面防護措。