張志峰， 胡銀詳

(安徽省交通規(guī)劃設計研究總院股份有限公司，安徽 合肥 230088)

關于非均質巖質邊坡治理中滑動面的探討

張志峰， 胡銀詳

(安徽省交通規(guī)劃設計研究總院股份有限公司，安徽 合肥 230088)

邊坡治理成功的關鍵在于滑動面的合理確定,特別是對于大于30 m的非均質巖質邊坡,其滑動面一般為較長的折線,通過勘探的手段很難將潛在滑動面客觀確定下來,在實踐過程中潛在滑坡的中部往往需要根據(jù)實際地勘資料推測，如推測不盡合理，誤用最大的剩余下滑力，這就給邊坡治理帶來了潛在的隱患，從治理邊坡實例出發(fā)，探討一下非均質巖質邊坡潛在滑動面的合理確定，供同行參考。

滑動面；非均質巖質邊坡；滑坡

0 引 言

目前滑坡處理廣泛采用的參數(shù)反演法[1-3]、折減法[4]、不平衡推力法[5-6]，都是基于滑動面確定的前提下進行的，目前僅土質邊坡的圓弧滑動面可采用SLOPE/W法[7]搜索確定，而對于大于30 m的非均質巖質邊坡潛在滑動面的客觀確定鮮有提及，本文從治理邊坡實例出發(fā)，探討一下非均質巖質邊坡潛在滑動面合理確定。

1 邊坡工程地質概況

以黟(縣)-七(都)3 km+394～+462 m段高邊坡位于路線右側，最大坡高67 m。邊坡地貌單元屬低山剝蝕地貌，地勢陡峻，地形坡度在40°～60°之間，上陡下緩。該處地層巖性主要為牛屋組(Pt2n)板巖，風化強烈，板理及裂隙發(fā)育，巖石破碎，薄層狀構造，強風化層巖芯呈碎塊-片狀，碎塊狀鑲嵌結構，層厚2.40～13.20 m；中等風化巖芯呈塊狀-短柱狀，地層產(chǎn)狀195°∠70°，屬中硬巖，表層為松散碎石混粉土，碎石含量可占50%～70%，粉土可塑狀態(tài)，該層厚1.6～6.2 m，如圖1所示。

該邊坡原設計為矮擋墻支護，運營一年多，于2008年5月中旬產(chǎn)生滑坡滑體厚度1.60～6.20 m，體積約為10 000 m3，滑坡體主要為碎石土，其中碎石占60%，低液限黏土占40%?；露逊e體及滑坡后緣坡體均存在進一步滑動的危險性，屬活滑坡。

圖1 地質剖面圖

2 邊坡穩(wěn)定性分析與評價

2.1 設計參數(shù)的選取

根據(jù)勘察資料正常工況下：重度取為20.5 kN/m3，c為18 kPa，Φ為21°；根據(jù)滑坡帶物質組成在暴雨工況下，碎石粉土：重度取為22.5 kN/m3，c為6 kPa，Φ為21°；強風化板巖：重度取為24 kN/m3，c為50 kPa，Φ為21°。

2.2 模型的建立

根據(jù)已經(jīng)產(chǎn)生滑坡的形態(tài)、地貌及坡體的工程地質特性，為了增加下部坡體的穩(wěn)定性，確定第一級為原擋墻+坡率為1∶1.75、高度為5 m的人工邊坡，第二、三級坡坡率1∶1，高度為8 m，第四～六級為1∶1，高度為10 m，第七級為1∶0.5，高度為10～12 m，每級邊坡設2.0 m寬的平臺，進行刷坡，最大坡高為67 m，如圖2所示。

圖2 潛在滑面搜索過程及邊坡治理圖

2.3 剩余推力計算

刷方減載后、邊界條件發(fā)生變化，滑動面隨之發(fā)生變化。由于第三級邊坡開挖邊坡全部進入強風化板巖中，為此將滑坡體分為上下兩個不穩(wěn)定體，形成兩個滑動面。

依據(jù)暴雨工況下的物理力學參數(shù)，根據(jù)勘察資料確定的已發(fā)生滑坡的滑動面，當穩(wěn)定安全系數(shù)為1.2時[8]，采用不平衡推力法：

Ti=FsWisinai+ψiTi-1-Wi-cosaitanφi-ciLi

ψi=cos(ai-1-ai)-sin(ai-1-ai)tanφi

(1)

ψi為傳遞系數(shù)

上部碎石粉土不穩(wěn)定體的剩余下滑力為590 kN/m。此外，對于強風化板巖可能出現(xiàn)的深層滑動進行計算，如圖2所示，對應潛在滑面2的剩余下滑力為80 kN/m；對應潛在滑面3的剩余下滑力為100 kN/m；對應潛在滑面3、4結合的剩余下滑力為330 kN/m；對應潛在滑面4的剩余下滑力為510 kN/m；可見強風化板巖中，在固定的邊界條件下，只有滑面4的形態(tài)接近客觀的潛在的滑動面，基于此，不斷微調滑面4的形態(tài)，直至找出最大的剩余下滑力，本次邊坡治理采用滑面1、4對應的剩余下滑力，進行邊坡處置。

2.4 邊坡治理

上部不穩(wěn)定體中，由于滑面1較陡，抗滑樁效果甚微，滑坡體會從抗滑樁頂滑出，滑面4較厚，錨桿無法進入穩(wěn)定地層，基于上述因素，本次邊坡治理采用錨索方案。

對應滑面1的下滑力，第4、5、6級邊坡采用預應力錨索框架，根據(jù)間距、排數(shù)、傾角，每個錨索的設計抗拔力至少要達到25 t，根據(jù)勘察資料所提供的錨固體與巖石的錨固強度，所需的錨固段長度在13 m左右，初定錨索總長度17 m，但對于深層潛在滑動面4的剩余下滑力而言，其錨固長度需大于9.5 m，自由端為10 m，錨索總長至少需要19.5 m，可見，僅按照滑面1來治理邊坡，本邊坡深層滑動的需要無法滿足，無法從整體上保證邊坡的穩(wěn)定，給工程帶來隱患。

考慮巖體風化界限的不確定性，結合計算情況，確定本邊坡的治理方案為：第四到六級坡均采用錨索框架，每片框架由3根豎肋和3道橫梁連接而成，在節(jié)點處設置錨索鎖固，每束錨索由3根Φ15.24鋼筋制成，設計荷載280 kN，張拉鎖定荷載300 kN，對應滑動面1而言，第五、六級錨索設計長度20 m，錨固段長度15 m，第四級錨索設計長度17 m，錨固段長度12 m。本邊坡經(jīng)過6年多的運營檢驗，穩(wěn)定性良好。

3 結束語

(1) 滑動面不是一成不變的，而是隨著巖土體邊界條件的變化而改變。

(2) 對于一個高邊坡來講，其潛在的滑動面很多[9]，因此，高邊坡治理必須考慮深層潛在滑動面的穩(wěn)定性,對于強風化破碎巖體的潛在滑動面,必須在一定的邊界條件下,多次模擬形態(tài),找出規(guī)律，最終找到最危險的潛在滑動面，從已經(jīng)產(chǎn)生的滑動面、最危險的潛在滑動面兩方面出發(fā)，進行邊坡的治理，做到一次根治，不留后患。

[1] 龔玉鋒，周創(chuàng)兵，梁 軼，等.參數(shù)反演在巖質高邊坡變形與穩(wěn)定分析中的應用[J].巖土力學,2002(5):570～574.

[2] 孫志斌.邊坡穩(wěn)定性上限分析方法及參數(shù)反演研究[D].長沙：中南大學，2013.

[3] 魯志強.巖質高邊坡穩(wěn)定性設置模擬巖體力學參數(shù)反分析[D].武漢：武漢理工大學，2009.

[4] 陳國慶，黃潤秋，石豫川，等.基于動態(tài)和整體強度折減法的邊坡穩(wěn)定性分析[J].巖石力學與工程學報,2014(2):243～256.

[5] 時衛(wèi)民，鄭穎人，唐伯明，等.邊坡穩(wěn)定不平衡推力法的精度分析及其使用條件[J].巖土工程學報,2004(3):313～317.

[6] 張月英.基于改進不平衡模式的邊坡穩(wěn)定性分析及程序實現(xiàn)[D].長沙：湖南大學，2007.

[7] 張志峰.安徽某高速公路125 km+730～+895 m段滑坡治理[J].公路交通科技，2007(11)：86～89.

[8] JTG D30-2004,公路路基設計規(guī)范[S].

[9] 張樂飛.浙江省公路護坡穩(wěn)定性分析及防治對策研究[D].西安：長安大學，2006.

2016-07-13

張志峰(1976-)，男，山西文水人，碩士，安徽省交通規(guī)劃設計研究總院股份有限公司高級工程師．

U416.14；U418.52

A

1673-5781(2016)06-0809-03