某邊坡穩定性評價分析及治理

向天兵 程蕓

1.中國電建集團昆明勘測設計研究院有限公司；2.云南建投第一勘察設計有限公司

1 引言

邊坡的變形破壞、滑移失穩一直是危害工程建設的一大問題，嚴重時更會危害生命安全。邊坡失穩受多種因素影響，如巖土體類型、地形地貌、地質構造、地下水、地震和人類活動等[1-2]，下雨往往又是誘發邊坡坍塌、坡體滑移、邊坡變形的重要因素。邊坡穩定性分析與評價方法主要是定性方法和定量方法，定性方法主要有自然歷史分析法、工程類比法和圖解法，定量方法主要有極限平衡法和數值分析法。在穩定性分析和評價的基礎上，還要根據工程實際情況，提出加固支護、排水等方面的綜合治理措施[5]。

云南省昆明市某大型工業廠房西南兩側邊坡在連續暴雨后，發生多處滑塌，為保證邊坡及鄰近建、構筑物的安全，需針對邊坡的穩定性開展專項勘察、穩定性評價并提出治理方案。

2 工程概況

2.1 基本情況

項目范圍為廠房南側及西側的邊坡，其中西側邊坡距離廠房3m～5m，坡高約20m，長47m～55m，邊坡坡度40°～70°；南側邊坡距離廠房5m～8m，坡高13m～18m，長約42m，邊坡坡度80～90°。邊坡工程安全等級為一級。

2.2 研究思路

通過地質調查、鉆探、探槽、巖土取樣試驗、原位測試等手段，查明場地邊坡范圍內巖土的分布情況及其特征、工程地質及水文地質條件。通過計算分析評價邊坡現狀的穩定性，提出合理的治理措施和建議。

2.3 勘察工作方案

本次勘察屬邊坡專項勘察，在邊坡范圍內布設鉆孔13個，探槽14個。設計鉆孔深度為15m～25m，鉆孔間距6m～17m，設計探槽深度為2m～3m，探槽間距11m～17m。

3 地質調查與分析

3.1 區域地質概況

工程場地位于長蟲山山麓的斜坡地帶，處于小江斷裂帶與普渡河-西山斷裂帶之間相對穩定的地塊上，場地所在區域地殼穩定性劃分為次不穩定區（Ⅱ2區）相對穩定地塊。

3.2 場地地質條件

擬治理邊坡地貌上處于長蟲山山麓的斜坡地帶，地勢總體上由北向南東緩傾。現地面相對高差約21m，起伏較大。根據鉆探揭露的地層結構及成因類型表明，場地地層結構中等復雜。表層為人工填土，其下依次為第四系坡殘積相、殘積相的粉質黏土層，下伏基巖為泥盆系中統組海口組（D2h）。典型地層剖面見圖1。

圖1 邊坡坡體典型剖面圖

3.3 地震效應分析

采用剪切波波速測試儀進行波速測試，鉆孔等效剪切波速υse分別為250m∕s和268m∕s，判定場地土為中硬土，Ⅱ類場地。場地可不考慮砂土液化的影響。因場地內人工填土層分布不均勻，屬于對建筑抗震不利地段。場地抗震設防烈度為8度，設計基本地震加速度值為0.20g，設計地震分組為第三組。地震峰值加速度值為0.20g，反應譜特征周期為0.45s。

4 場地地層力學指標統計結果

根據場地地層分布情況、巖性特征、土體的受力狀態，對黏性土分別選用固結快剪、直接快剪及浸水飽和快剪三種室內剪切試驗，統計結果見表1。

表1 巖土體抗剪強度指標

5 穩定性分析評價

5.1 邊坡變形機制分析

根據地質調查、鉆探揭露的巖體物理力學性質、地形地貌及現狀邊坡的主要變形特征分析，西側邊坡主要為表層坍塌，南側邊坡主要為沿接觸面的滑動，均屬于推移式滑動。在天然狀態下，邊坡土層處于地下水位以下，處于堅硬至硬塑狀態，邊坡穩定性較好。但當長期暴露于雨水中，表層填土層土體松散，為雨水下滲提供了良好的通道。雨水的下滲一方面軟化土體，造成土體力學性質的降低，同時在坡體內部產生向下的滲透力，進一步加劇了下滑，導致邊坡失穩。

5.2 邊坡穩定性計算及評價

選取典型縱向剖面6個進行穩定性計算，選用復雜土層圓弧形滑裂面進行計算，按照天然工況（一般工況）、暴雨工況（邊坡土體飽和）和地震工況（考慮地震）分別進行穩定性驗算。計算結果詳見表2。

經穩定性驗算及分析，揭示出西側邊坡不穩定滑動面為①1、①2層人工填土與②、③層粉質黏土接觸面滑動面為圓弧形；南側邊坡不穩定滑動面在③粉質黏土中，滑動面為折線形或圓弧形。應對邊坡采取相應措施，綜合治理，確保建（構）筑物、人員安全。

6 邊坡治理方案

6.1 邊坡治理及支護方案

擬在西側邊坡采用放坡噴混凝土+鋼筋錨桿支護，南側邊坡采用抗滑樁+擋板墻進行支擋。由于場地限制，場地抗滑樁可選用人工挖孔灌注樁，樁徑以800mm～1200mm為宜，以④1全～強風化砂巖層作為樁身嵌固段持力層。

抗滑樁有關設計參數列于表3，放坡噴混凝土+錨桿支護設計參數建議值列于表4。

表3 抗滑樁設計參數

表4 放坡噴混凝土+錨桿支護設計參數

6.2 邊坡截、排水措施

雨水的下滲是引起邊坡失穩的關鍵因素。而西側邊坡現狀整體范圍內未設置排水設施，南側邊坡現狀排水溝被雨水沖刷垮塌。如遇強降雨的情況下，地表水、生活用水長期滲入坡體，將會加劇邊坡土體的變形破壞。因此，應加強截排水措施。在坡頂設置截水溝，坡腳、上下級坡面分界處設置排水溝，在擋板墻設置泄水孔，并做好坡面封閉措施，防止雨水下滲。

7 結束語

場地西南兩側邊坡現狀發生多處滑塌，危及周邊構建筑安全。通過地質調查、鉆探、槽探的方式對現場開展了邊坡專項勘察工作，結合室內試驗統計結果，對邊坡進行了穩定性驗算和安全性評價。分析認為：（1）西側邊坡主要為表層坍塌，南側邊坡主要為沿接觸面的滑動，均屬于推移式滑動；（2）西側邊坡不穩定滑動面為①1、①2層人工填土與下層粉質黏土層接觸面，滑動面為圓弧形。南側邊坡不穩定滑動面在③粉質黏土中，滑動面為折線形或圓弧形；（3）根據西、南兩側邊坡破壞模式的不同，西側邊坡采用放坡噴混凝土+鋼筋錨桿支護，南側邊坡采用抗滑樁+擋板墻進行支擋；（4）雨水下滲軟化是引起邊坡失穩的關鍵因素，因此應加強截排水和坡面封閉措施，防止雨水下滲。