(中鐵工程設(shè)計(jì)咨詢集團(tuán)有限公司，北京　100055)

邊坡失穩(wěn)往往會(huì)帶來災(zāi)難性后果，不僅僅表現(xiàn)為經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域的巨大損失，對(duì)公眾的生命安全也會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重威脅，妥善解決邊坡問題意義十分重大[1]。本文的研究對(duì)象為某鐵路沿線邊坡，綜合考慮天氣狀況、地層巖性及產(chǎn)狀、歷史上經(jīng)歷的構(gòu)造作用以及人為因素的影響，對(duì)邊坡進(jìn)行穩(wěn)定性綜合分析。

1　工程概況

邊坡上部最高點(diǎn)462 m，最低點(diǎn)高程416 m；下部位于新鐵路下側(cè)，頂部高程415 m，下部352.88 m，兩段本為整體，鐵路施工導(dǎo)致邊坡分上下兩個(gè)坡，下坡堆積大量的土石散體，成為安全隱患。巖土力學(xué)參數(shù)如表1。

表1　巖土體物理力學(xué)參數(shù)

2　赤平投影

赤平投影可以較為直觀地反應(yīng)邊坡與結(jié)構(gòu)面的交接關(guān)系[3]。如圖1，巖層走向與坡向接近一致，傾向相反，有利于邊坡穩(wěn)定。結(jié)構(gòu)面⑤與開挖后邊坡小角度順向相交，不利于邊坡穩(wěn)定。結(jié)構(gòu)面④傾角與坡角相同，小角度相交穩(wěn)定性影響較結(jié)構(gòu)面⑤要好些。結(jié)構(gòu)面⑦與開挖后邊坡大角度順向相交，對(duì)邊坡穩(wěn)定程度影響一般。此外結(jié)構(gòu)面兩兩相交形成的菱形塊體相對(duì)于開挖后邊坡外傾，即底棱傾角越基本上大于自然坡角，而小于人工邊坡坡角，可見鐵路修建降低了邊坡巖體中菱形塊體的穩(wěn)定性。

圖1　邊坡結(jié)構(gòu)面下半球赤平投影

3　邊坡巖體質(zhì)量分級(jí)RMR法

邊坡巖體質(zhì)量分級(jí)RMR分類是一種定量與定性相結(jié)合的多參數(shù)綜合分類法[2]。它綜合考慮了影響巖體質(zhì)量的各個(gè)因素，可以為邊坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)提供依據(jù)(如表2～表9)。

表2　巖體質(zhì)量RMR分類指標(biāo)

注：RMR=R1+R2+R3+R4+R5+R6

表3　巖體質(zhì)量RMR分類分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

表4　R1取值

表5　R2取值

表6　R3取值

表7　R4取值

表8　R5取值

表9　R6取值

結(jié)合勘查資料，對(duì)本邊坡工程巖體質(zhì)量進(jìn)行分析評(píng)價(jià)，邊坡巖體質(zhì)量等級(jí)為Ⅳ級(jí)，巖體質(zhì)量差。

4　定量評(píng)價(jià)

工況1：現(xiàn)狀工況(調(diào)查期間狀態(tài))，裂隙水充填深度取H/3(H為裂隙深度)；

工況2：暴雨工況；

工況3：地震工況(按本地地震烈度Ⅷ考慮)；

工況4：暴雨工況+地震工況。

圖2　邊坡地質(zhì)剖面

如圖2，上部邊坡危巖體在變形破壞時(shí)，危巖體的頂部首先脫離母體，然后沿基座支點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，最終產(chǎn)生傾倒式破壞，結(jié)構(gòu)面的貫通切割，使得后緣巖體不能為危巖體提供后緣拉力，抵抗力矩主要由底部巖體抗拉控制，按照傾倒式危巖體處理。由“建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范”，有

式中hw——后緣裂隙充水高度/m；

H——后緣裂隙上端到未貫通段下端的垂直距離/m；

a——危巖體重心到傾覆點(diǎn)的水平距離/m；

b——后緣裂隙未貫通段下端到傾覆點(diǎn)之間的水平距離/m；

ho——危巖體重心到傾覆點(diǎn)的垂直距離/m；

flk—危巖體抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值/kPa；

α——危巖體與基座接觸面傾角/(°)；

β——后緣裂隙傾角/(°)。

Q——地震力/(kN/m)，Q=β·W；

V——裂隙水壓力/(kN/m)；

W——危巖塊體的重量/kN。

邊坡下部為土石堆積的散體，坡體以及坡下結(jié)構(gòu)面曲折不平，選擇折線滑動(dòng)法對(duì)坡體穩(wěn)定性進(jìn)行計(jì)算。

由“建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范”，有

式中Fs——穩(wěn)定性系數(shù)；

Ti——第i條塊下滑力/(kN/m)；

Ri——第i條塊抗滑力/(kN/m)；

Wi——第i條塊自重標(biāo)準(zhǔn)值與相應(yīng)附加荷載之和；

ψj——第i條塊剩余下滑力傳遞至i+1塊段時(shí)的傳遞系數(shù)(j=i時(shí))。

穩(wěn)定性分析結(jié)果如表10，危巖狀態(tài)如表11。

表10　穩(wěn)定性分析結(jié)果

表11　危巖穩(wěn)定狀態(tài)判定

5　結(jié)論

(1)結(jié)構(gòu)面于邊坡的交切關(guān)系以及結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀分析防火路上部位巖體屬于傾倒式危巖體，后緣被結(jié)構(gòu)面貫通切割，主要靠底部巖體抗拉強(qiáng)度控制。

(2)最終確定邊坡在普通現(xiàn)狀下滿足穩(wěn)定要求，但是一旦遇上暴雨或者地質(zhì)災(zāi)害其穩(wěn)定性將受到破壞，綜合評(píng)定為不穩(wěn)定。

(3)赤平投影能夠較為可觀的反映邊坡巖體的穩(wěn)定性并未定位最危險(xiǎn)滑裂面、定量計(jì)算提供依據(jù)。

(4)邊坡巖體質(zhì)量分級(jí)RMR法能夠較為準(zhǔn)確的對(duì)巖土體質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)，為定量計(jì)算提供依據(jù)。

(5)邊坡穩(wěn)定性定量計(jì)算結(jié)論與定性分析結(jié)論相互驗(yàn)證，能夠較為完善的為邊坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)、治理提供依據(jù)。

[1]朱斌，侯克鵬.邊坡穩(wěn)定性研究綜述[J].礦業(yè)快報(bào)，2007(10)

[2]Bieniawski Z T. Engineering rock mass classifications: a complete manual for engineers and geologists in mining. Civil and Petroleum Engineering. New York: Wiley，1989．

[3]GB 50330—2002建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范[S].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2002