砂泥巖互層陡立邊坡危巖落石整治方案研究

王 森

(四川省安全科學技術研究院，四川 成都 610045)

1 概述

邊坡工程治理主要包括繞避、支擋、排水、減重等[1]，對于不同地區，不同類型的高邊坡，在進行治理時需要采用不同的方式。只有順應該地區的邊坡治理方式，才能達到理想的效果。

四川內江地區，受地質構造影響，巖層傾角較大，開挖后不可避免出現順層邊坡。針對當前的順層邊坡治理主要考慮直接加固和間接加固。直接加固法主要有主動網、支頂、錨桿等，間接加固法主要有刷坡、增設排水溝及放緩邊坡等。多數情況下，組合支擋體系才能取得良好的效果，所以大多采用組合支擋體系來治理邊坡問題。

文章根據具體的工程實例，經過對比，采用理正邊坡模塊進行穩定性計算，采用GEO-slope對擬選方案進行模擬分析，最終采用了坡面清方+掛網噴錨+排水溝的組合支擋體系，該支擋體系治理效果顯著，保證了線路安全，提供了良好的防治思路[2-3]。

2 工程概況

2.1 地質災害體

該工點位于內江市資中縣重龍鎮官斗村4組，沿鄉村道路東北一側分布，道路西南側為沱江，危巖段鄉村道路海拔340 m～348 m(見圖1)。官斗山危巖沿道路長度309 m，被鄉道分為兩段，分別為188 m和121 m，整體高約5 m～12 m。

2.2 地形地貌

內江市資中縣屬四川盆地中部，沱江中段，地勢由東北向西南傾斜，屬于丘陵地貌區，地表植被豐富，主要以灌木草叢為主(見圖2，圖3)。自然坡度約60°～80°，坡向50°～60°，線路走向140°～150°，與線路近垂直，坡高整體5 m～12 m，坡面有泥巖風化形成的凹腔。

2.3 地層巖性

根據現場調查，該災害點上覆粉質黏土，下伏基巖為砂、泥巖互層。具體分述如下：

①粉質黏土：灰黃色，以粉、黏粒為主，含碎石，砂泥巖碎石含量(質量分數)約30%，可塑狀，結構不均。

②泥巖：暗紫紅色，礦物成分以黏土礦物為主，長石次之，少量石英，泥質膠結，粉泥質結構。現場可見泥巖崩解碎石。

③砂巖：淺灰黃色，礦物成分以石英為主，長石次之，中～粗粒結構，巨厚層狀構造，碎屑成分主要為石英，粒徑大小0.5 mm～2 mm。

2.4 地質構造

官斗山危巖地處榮威穹窿西北翼尾端斜層地帶，為平緩傾斜巖層，巖層傾角2°～5°，地形西南高，東及東北部低。

根據現場踏勘，基巖層面產狀近水平，現場測得的結構面情況見圖4。

2.5 水文地質

1)地表水。

流經資中境內共有大小河流72條，均屬沱江水系，沱江縱貫縣境腹部，六大支流分別為仁壽、威遠、資陽、安岳流入縣境沱江(或出縣境后入沱江)，另有64條長度為5 km以上的小溪流遍全縣各地。

2)地下水。

區內地下水類型主要有第四系松散層孔隙水、砂泥巖風化裂隙孔隙水，地下水在地形限定范圍內就地補給，主要接受大氣降水、地表水補給，在地形低洼處排泄于溪溝，地下水富水性受巖性控制，總體富水性較好。

2.6 地震參數

根據《中國地震基本烈度區劃圖》和GB 18306—2015中國地震動參數區劃圖，資中縣地震基本烈度為6度，地震動峰值加速度為0.05g。

2.7 氣候條件

資中縣屬亞熱帶濕潤季風氣候，四季分明，氣候溫和，雨量充沛，春早、夏長、秋冬季短，夏無酷熱，冬無嚴寒，多年平均無霜期332 d。全年1月最冷，月均氣溫6 ℃～8 ℃；7月最熱，月均氣溫26 ℃～30 ℃；多年平均降雨量977.6 mm，年均蒸發量1 062.9 mm。年均風速1.9 m/s，大氣壓力965 hPa～983 hPa。

3 地質災害基本特征及穩定性分析

3.1 地質災害基本特點

1)災害點特征。

該災害點巖性為典型砂泥巖互層，沿道路一側分布，全長約309 m，高約5 m～12 m，局部巖體極為破碎，結構面發育，隨時有掉落的可能。

2)致災機理。

a.地形地貌。

砂泥巖互層往往發育有陡壁，河流沖刷導致底部懸空，形成臨空面，易造成坡體下滑，進而又為后緣大規模滑坡產生了新的臨空面，因此易連續發生災害。

b.坡體結構。

砂泥巖互層原生軟弱層面、原生軟弱夾層較多；結構面較為復雜，裂隙發育，經過長時間的地質作用和風化作用，內部存在較多泥化夾層，在其他不利條件影響加大時，內部結構易被破壞，形成災害。

c.地層巖性。

砂泥巖互層，具有親水易滑特征，常因軟弱層受壓變形，導致發生蠕動變形，如巖坡高陡，在平緩狀態下也可轉化成大型崩滑災害。

d.水文地質。

砂泥巖互層地質體具有貯水構造、過水通道和受水等地質條件。同時一般地下水較為充沛，砂巖層可充當過水通道，水可通過砂巖下滲，而下伏的薄層泥巖遇水軟化形成夾層，或遇到巨厚層泥巖形成含水層。

3.2 穩定性分析

1)采用理正巖土邊坡模塊進行穩定性計算，穩定性計算見圖5，選取線路較不利地段進行模擬計算[4]。

基本參數：計算方法：極限平衡法。計算目標：計算安全系數。邊坡高度：11.000 m。結構面傾角：48.0°。結構面黏聚力：25.5 kPa。結構面內摩擦角：19.2°。

2)計算結果。巖體重量：593.4 kN。水平外荷載：0.0 kN。豎向外荷載：0.0 kN。側面裂隙水壓力：0.0 kN。底面裂隙水壓力：0.0 kN。結構面上正壓力：397.1 kN。總下滑力：440.2 kN。總抗滑力：510.4 kN。安全系數：1.154。

通過計算可知，官斗山危巖所在斜坡安全系數為1.154。

4 地質災害體防治工程方案比選

4.1 防治目標與原則

4.1.1 防治目的

通過實施臨時工程治理，降低該災害點風險，防范其危害。

4.1.2 防治原則

1)貫徹執行國家有關政策。2)技術成熟、安全、適用與耐久。3)經濟合理、施工便捷。4)盡量不中斷交通。5)盡量不破壞原坡面結構。

4.2 防治思路及方案

4.2.1 防治思路

根據現場調查，該災害點特征主要是砂泥巖互層，降雨、風化等作用使坡面泥巖剝落形成凹腔，降低坡面穩定性，降雨、地震等工況下易發生變形垮塌。防治工程的思路主要分為兩個方面：一是預加固，二是排水。擬采用方案：坡面清方+掛網噴錨+排水溝。

4.2.2 錨桿間距對防護效果的影響

利用GEO-slope進行坡體穩定性分析，分析錨桿間距為2.5 m,2.7 m,3 m時坡體的安全系數(見圖6～圖8)，通過對比得出的安全系數，確定錨桿設置最合適的間距，為保證數據的可信度，參數采用與理正計算時相同的參數[5]。

根據分析結果，通過對比得知，當其他參數相同時，錨桿間距為2.5 m時，坡體的安全系數最高，根據《建筑邊坡工程技術規范》，安全系數需要大于1.25，這三種情況下，選取錨桿間距為2.7 m最為合適。

4.2.3 錨桿入射角度對防護效果的影響

利用GEO-slope進行坡體穩定性分析，分析錨桿入射角度為15°,20°,25°時坡體的安全系數(見圖9～圖11)，通過對比得出的安全系數，確定錨桿設置最合適的入射角度，為保證數據的可信度，參數采用與理正計算時相同的參數。

根據分析結果，通過對比得知，當其他參數相同時，錨桿入射角度越小，安全系數越高，綜合考慮應將錨桿入射角度設為15°，此時防護措施效果最好。

4.2.4 防治方案

依據地形清除灌木雜草、突出及松散危巖體。坡面采用掛網噴錨防護，防護面積約2 000 m2，錨桿采用φ25 mm鋼筋，鉆孔直徑φ91 mm，孔內長度3.5 m，孔口預留40 cm，共布設三排錨桿，呈梅花狀布置，橫向間距2.7 m，縱向間距2.7 m。鋼筋網采用φ12 mm鋼筋編制，縱橫間距20 cm。噴射混凝土采用C30混凝土，噴射厚度150 mm。泄水孔布置兩排，采用φ49 mm PVC管，每根40 cm，橫向間距5 m。排水溝全長350 m，截面為梯形(見圖12)，用磚壘砌，砂漿抹面[6-7]。

4.2.5 監測效果分析

監測結果顯示，該邊坡在開挖階段，最大累計變形約10 mm，最大變形速率約0.15 mm/d～0.16 mm/d，在運營階段，邊坡變形速率較小(見圖13)，在兩個階段內，變形速率均處于規范要求的范圍內，因此，該支擋體系的安全性較好，符合邊坡治理的要求[8]。

5 結論

本文以內江市資中縣重龍鎮官斗村危巖體群為研究對象，總結了該危巖體群的災害特點，并依此對該危巖體群進行了穩定性分析。對擬采用的方案利用GEO-slope軟件進行模擬分析，分析了錨桿間距和入射角度對防護效果的影響，得出結論，當錨桿間距較小，入射角度較小時，防護效果較好。根據分析結果，采用了坡面清方+掛網噴錨+排水溝的組合支擋體系[9]，保證了線路安全，為以后的砂泥巖邊坡治理提供了思路和方案。