巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性分析及支護(hù)措施選型淺析

周維星

（貴州有色地質(zhì)工程勘察公司，貴州 貴陽(yáng) 550002）

隨著經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，建設(shè)項(xiàng)目日益增多，建設(shè)過(guò)程中因建設(shè)需要會(huì)對(duì)原有坡體進(jìn)行開(kāi)挖切坡，將形成大量工程邊坡。邊坡穩(wěn)定性將對(duì)工程建設(shè)人員生命財(cái)產(chǎn)安全形成嚴(yán)重安全隱患，故對(duì)邊坡進(jìn)行穩(wěn)定性分析及選取合理支護(hù)措施進(jìn)行支護(hù)是十分必要和迫切的。

1 工程概況

某工程建設(shè)過(guò)程中，開(kāi)挖形成長(zhǎng)約100m、切坡高度24m～30m、坡度60°～65°工程邊坡，邊坡為泥質(zhì)灰?guī)r組成的巖質(zhì)邊坡，邊坡巖體節(jié)理發(fā)育，節(jié)理面見(jiàn)泥質(zhì)充填。受長(zhǎng)時(shí)間降雨影響，邊坡坡體在坡頂位置沿巖體外傾節(jié)理發(fā)生非整體的分塊多次分塊局部滑落，滑塌厚度約2m～3.5m。

2 工程地質(zhì)條件

2.1 氣象水文

場(chǎng)區(qū)屬中亞熱帶濕潤(rùn)季風(fēng)氣候區(qū)，夏長(zhǎng)冬短，春秋分明，夏無(wú)酷暑，冬無(wú)嚴(yán)寒。年平均氣溫18.2℃，一月份低溫平均氣溫7.8℃，七月份高溫平均氣溫26.6℃，極端最高氣溫39.2℃，極端最低氣溫-3.5℃，年總積溫為6603.1℃。年平均降雨量1326.1mm，雨量充沛。全年日照時(shí)數(shù)1131.4小時(shí)，日照時(shí)間少。全年無(wú)霜期326天，最短275天。氣候?yàn)?zāi)害頻繁，主要有干旱、暴雨、倒春寒、秋綿雨、冰雹、凌凍等災(zāi)害性天氣。

2.2 地質(zhì)構(gòu)造

場(chǎng)地內(nèi)及周邊未見(jiàn)全新活動(dòng)斷裂通過(guò)，場(chǎng)區(qū)下伏基巖主要為寒武系上統(tǒng)三都組（∈3s）泥質(zhì)灰?guī)r。場(chǎng)區(qū)巖層單斜產(chǎn)出、產(chǎn)狀280°∠34°。巖體內(nèi)發(fā)育一組主要外傾節(jié)理、產(chǎn)狀約90°～100°∠45°～50°，坡體表面可見(jiàn)節(jié)理面略有起伏、泥夾巖屑充填、連通性較好、延展較遠(yuǎn)。

2.3 水文地質(zhì)條件

2.3.1 地表水

場(chǎng)區(qū)屬珠江流域柳江水系都柳江支流匯水范圍，場(chǎng)地東側(cè)的都柳江支流自北向南徑流，為場(chǎng)區(qū)附近的常年性地表水。場(chǎng)區(qū)位于緩坡-溝槽地帶，周邊地勢(shì)西高東低，場(chǎng)地處在其西側(cè)地勢(shì)較高的山體及山間沖溝降雨形成的臨時(shí)性地表水徑流通過(guò)地段，地表匯水面積約為0.04km2。因場(chǎng)地所處位置年降雨量較大，雨季降雨易于向坡體下滲，使邊坡巖體節(jié)理處于飽水狀態(tài)。降雨形成的臨時(shí)性地表水體對(duì)坡體影響較大。

2.3.2 地下水

（1）地下水類(lèi)型：根據(jù)區(qū)內(nèi)出露的地層巖性、含水介質(zhì)特征及地下水動(dòng)力條件，地下水類(lèi)型分為松散巖類(lèi)孔隙水、基巖裂隙水兩種類(lèi)型。①松散巖類(lèi)孔隙水賦存于第四系殘坡積體的孔隙內(nèi)。第四系殘坡積體孔隙水的水位、水量具明顯的季節(jié)性變化特征，豐、枯水季節(jié)差異大，富水性差，主要為上層滯水。邊坡頂表層殘坡積物孔隙較大，利于降雨下滲入邊坡巖體節(jié)理中。②基巖裂隙水主要賦存于基巖的風(fēng)化、構(gòu)造節(jié)理裂隙中。降雨及孔隙水下滲入基巖的風(fēng)化、構(gòu)造節(jié)理裂隙中，并沿基巖的風(fēng)化、構(gòu)造節(jié)理裂隙滲流。

（2）地下水的補(bǔ)給、逕流、排泄條件：場(chǎng)區(qū)地下水總體由西向東逕流，排泄于都柳江支流。場(chǎng)區(qū)附近未見(jiàn)泉點(diǎn)，場(chǎng)區(qū)主要為地下水的徑流地段。場(chǎng)地地表水與地下水有密切水力聯(lián)系，旱季地下水補(bǔ)給都柳江支流，雨季降水沿山坡匯入山間沖溝并向都柳江支流匯集、同時(shí)補(bǔ)給地下水。場(chǎng)區(qū)水文地質(zhì)條件較簡(jiǎn)單。開(kāi)挖邊坡坡面未發(fā)現(xiàn)地下水。

3 巖土體分布及邊坡變形特征

3.1 巖土體分布

場(chǎng)地地層從新到老依次為：第四系（Qel+dl）殘積粉質(zhì)粘土、寒武系上統(tǒng)三都組（∈3s）薄-中厚層狀泥質(zhì)灰?guī)r。特征如下：

（1）覆蓋層。殘坡積粘土①-1：土黃色，稍濕，含少量碎石、塊石，粘土呈可塑狀態(tài)，主要分布在西側(cè)滑坡頂部坡度稍緩的斜坡地段。該層厚度較小，一般厚0.5m～2m。

（2）基巖。②-1泥質(zhì)灰?guī)r：灰色，薄-中厚層狀，泥質(zhì)、細(xì)-中晶結(jié)構(gòu)，出露于場(chǎng)地大部分地段。巖體內(nèi)發(fā)育2組節(jié)理面，1組節(jié)理面對(duì)于現(xiàn)狀邊坡為斜向結(jié)構(gòu)面、1組節(jié)理面對(duì)于現(xiàn)狀邊坡為外傾結(jié)構(gòu)面。巖體結(jié)構(gòu)面在淺層以泥質(zhì)與強(qiáng)風(fēng)化巖屑充填為主、在較深位置（開(kāi)挖邊坡中下部及坡腳）以方解石脈充填為主、方解石脈寬度可見(jiàn)1mm～10mm。

3.2 邊坡變形特征

邊坡發(fā)生的滑塌體高程范圍位于462m～474m，主滑方向最大長(zhǎng)度約20m，主滑方向112°，滑體受兩組節(jié)理面切割，一組斜向節(jié)理面對(duì)巖體切割、一組外傾節(jié)理面為滑坡的控制性結(jié)構(gòu)面，破壞形式主要為滑移型。滑體在時(shí)間和空間上呈間斷性多次分塊局部滑落，主要因巖體發(fā)育較平直光滑節(jié)理，加之淺部節(jié)理面風(fēng)化嚴(yán)重、前緣切腳、降雨等因素引起，發(fā)生的滑塌為淺表巖體滑塌，滑面為平面型。

4 邊坡穩(wěn)定性分析

4.1 定性分析

該滑坡坡體由為中風(fēng)化泥質(zhì)灰?guī)r組成，巖體內(nèi)發(fā)育1組產(chǎn)狀為90°～100°∠45°～50°的外傾節(jié)理面，邊坡現(xiàn)開(kāi)挖坡面坡度為60°～65°、陡于邊坡巖體的外傾節(jié)理面傾角，加之巖體中1組產(chǎn)狀為180°～190°∠70°～80°斜向節(jié)理面的切割，邊坡有可能沿外傾節(jié)理面再次滑塌。

4.2 定量計(jì)算分析

（1）計(jì)算模型。因邊坡滑面為平面滑動(dòng)面，按《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》（GB50330-2013）附錄A（A.0.0）采用平面滑動(dòng)面計(jì)算典型剖面的穩(wěn)定性系數(shù)、邊坡剩余下滑力。計(jì)算公式如下：

T—滑體單位寬度重力及其他外力引起的下滑力（kN/m）；R—滑體單位寬度重力及其他外力引起的抗滑力（kN/m）；c—滑面的粘聚力（kPa）；φ—滑面的內(nèi)摩擦角（°）；L—滑面長(zhǎng)度（m）；G—滑體單位寬度自重（kN/m）；Gb—滑體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；θ—滑面傾角（°）；U—滑體單位寬度總水壓力（kN/m）；V—后緣陡傾裂隙面上的單位寬度總水壓力（kN/m）；Q—滑體單位寬度水平荷載（kN/m），方向指向坡外時(shí)取正值、指向坡內(nèi)時(shí)取負(fù)值；hw—后緣陡傾裂隙充水高度（m），根據(jù)裂隙情況及匯水條件確定。

（2）計(jì)算方案及參數(shù)。該邊坡滑面為平面滑動(dòng)面，經(jīng)分析邊坡巖體狀態(tài)、頂部滑塌成因及勘察區(qū)氣象條件，按邊坡坡頂無(wú)其他荷載、暴雨工況、外傾結(jié)構(gòu)面結(jié)合很差、不考慮動(dòng)水壓力影響進(jìn)行邊坡穩(wěn)定性計(jì)算。滑面抗剪強(qiáng)度及滑體重度計(jì)算參數(shù)參見(jiàn)表1。

（3）邊坡穩(wěn)定性定量計(jì)算分析。選取具有代表性剖面1-1’、2-2’進(jìn)行邊坡穩(wěn)定性定量計(jì)算分析，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表2。

表1 滑坡穩(wěn)定性定量計(jì)算參數(shù)表

圖1 1—1’剖面計(jì)算簡(jiǎn)圖

圖2 2—2’剖面計(jì)算簡(jiǎn)圖

（4）邊坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)。在暴雨工況下，邊坡典型剖面計(jì)算的穩(wěn)定性系數(shù)小于滑坡穩(wěn)定安全系數(shù)大于1.05但小于1.35，說(shuō)明該邊坡基本穩(wěn)定但安全儲(chǔ)備不足。在降雨、施工擾動(dòng)等因素的繼續(xù)作用下，巖體結(jié)構(gòu)面抗剪強(qiáng)度可能降低，邊坡有整體失穩(wěn)滑移的可能，需及時(shí)采取工程防治措施。

5 支護(hù)措施建議

5.1 支擋體系

邊坡主要沿中風(fēng)化巖體內(nèi)的節(jié)理面滑動(dòng)，滑體厚度較小，故采取格構(gòu)+上部預(yù)應(yīng)力錨桿+下部全粘結(jié)錨桿的支擋體系，具體為：

（1）預(yù)應(yīng)力錨桿。錨桿為1φ32，共4排，布置在坡體中上部，長(zhǎng)11m，傾角均為20°，灌注M30砂漿。

（2）全粘結(jié)錨桿。錨桿為1φ32，共4排，布置在坡體中下部，采用兩種長(zhǎng)度規(guī)格、分別為長(zhǎng)7.5 m與9.5m，傾角均為20°，灌注M30砂漿。

5.2 護(hù)坡體系

對(duì)該區(qū)域采取格構(gòu)間采取覆蓋種植土、種植爬藤植物或刺槐，覆土厚度不宜小于100mm。

表2 各剖面平面滑動(dòng)面滑動(dòng)穩(wěn)定性計(jì)算過(guò)程及結(jié)果表

6 結(jié)論

通過(guò)對(duì)邊坡穩(wěn)定性分析計(jì)算，確定邊坡穩(wěn)定狀態(tài)并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)及施工條件采用錨桿格構(gòu)進(jìn)行支護(hù)，治理后可消除對(duì)坡體下方建筑及人員威脅。