陳元芳

摘 要： 邊坡穩(wěn)定性分析及評(píng)價(jià)是邊坡治理的關(guān)鍵。本文分別對(duì)土質(zhì)邊坡和巖質(zhì)邊坡進(jìn)行了變形主要影響因素及破壞模式分析、穩(wěn)定性分析及評(píng)價(jià)。

關(guān)鍵詞： 破壞模式； 計(jì)算方法； 穩(wěn)定性

1. 邊坡基本情況

邊坡所屬地貌為剝蝕殘丘，坡面表土已基本剝離，微地貌單元為陡坡或陡崖。

邊坡高度5m～10m，寬度70m～80m，坡度50°～65°，邊坡走向總體呈北東向（方位角約70°），邊坡西側(cè)為土質(zhì)邊坡，東側(cè)為巖質(zhì)邊坡。東側(cè)邊坡坡面巖體節(jié)理裂隙發(fā)育，存在較多不穩(wěn)定楔形體和塊石，易發(fā)生崩塌。

2. 地質(zhì)環(huán)境條件

2.1 邊坡巖土工程性質(zhì)

邊坡巖土層情況較為簡(jiǎn)單，上部為0.5m～1.5m的坡殘積覆蓋層，厚度薄，坡體巖土層主要為燕山期二次侵入的黑云母二長(zhǎng)花崗巖（γ52-3）。

邊坡東西兩側(cè)坡高一般約5m，中部坡高一般約8m～10m，坡面坡度一般呈上緩下陡狀，邊坡下部陡峭（坡度60°～65°），上部稍緩（坡度50°～60°），總體坡度一般50°～65°。邊坡坡體主要為全—強(qiáng)風(fēng)化的花崗巖，上部分布薄層坡殘積成因的礫質(zhì)黏性土層，邊坡坡面發(fā)育灌草植被。

2.2 水文地質(zhì)條件

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查及區(qū)域地質(zhì)資料，邊坡坡腳位于當(dāng)?shù)厍治g基準(zhǔn)面以上，邊坡區(qū)匯水面積約0.4km2，地勢(shì)起伏較大，地表徑流經(jīng)東側(cè)坡腳地勢(shì)低洼區(qū)域排出場(chǎng)外，周邊無地表水體分布。場(chǎng)地第四系松散層較薄，地下水主要為基巖風(fēng)化裂隙和構(gòu)造裂隙水。

2.3 地震

珠海市抗震設(shè)防烈度為Ⅶ度，設(shè)計(jì)基本地震加速度為0.10g，設(shè)計(jì)地震分組為第二組，設(shè)計(jì)地震特征周期為0.40s。

3. 邊坡穩(wěn)定性分析及評(píng)價(jià)

3.1 邊坡變形主要影響因素及破壞模式分析

邊坡穩(wěn)定性影響因素有諸多方面，就該邊坡而言，其穩(wěn)定性影響因素主要有：邊坡形態(tài)、邊坡高度及坡度、邊坡的物質(zhì)組成結(jié)構(gòu)特征、匯水條件及面積、地層巖性、巖土體工程地質(zhì)特性、降雨、人類工程活動(dòng)等。

該邊坡為前期開挖山體形成，坡面凹凸不平，坡面裸露無支擋；邊坡坡度陡，高度較大，局部呈陡崖狀；坡頂?shù)貏?shì)為順向坡，匯水條件較好，無坡頂截水溝或其他地表排水系統(tǒng)，在長(zhǎng)期的風(fēng)化及雨水沖刷侵蝕下，其物理力學(xué)性質(zhì)持續(xù)變差；邊坡地處珠江三角洲地區(qū)，每年4月～10月為雨季，降雨量充沛。以上均為影響該邊坡穩(wěn)定性的不利因素。

（1）土質(zhì)邊坡破壞模式分析

土質(zhì)邊坡區(qū)段由于邊坡較高較陡，坡面水土流失較嚴(yán)重，巖性主要為礫質(zhì)黏性土及全～強(qiáng)風(fēng)化花崗巖，巖土體結(jié)構(gòu)松散，在強(qiáng)降雨以及地震作用下發(fā)生崩塌或滑坡的可能性較大；根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)調(diào)查及坑/槽探揭露顯示，坡面覆蓋層較薄，邊坡基巖面較陡，在雨水的浸潤(rùn)下覆蓋層及軟弱結(jié)構(gòu)面的抗剪強(qiáng)度等物理力學(xué)性質(zhì)明顯變差，且雨水進(jìn)入基巖面或軟弱結(jié)構(gòu)面后形成孔隙水壓力，故在強(qiáng)降雨作用下坡面發(fā)生沿軟弱結(jié)構(gòu)面滑動(dòng)的可能性較大。

（2）巖質(zhì)邊坡破壞模式分析

巖質(zhì)邊坡區(qū)段以中風(fēng)化花崗巖為主，巖體類別為Ⅲ類，巖體節(jié)理裂隙較發(fā)育，巖質(zhì)邊坡變形主要受不良結(jié)構(gòu)面所控制，總是沿低強(qiáng)度的結(jié)構(gòu)面（層面、片理面、節(jié)理面及斷層面等）發(fā)生。邊坡上任何一塊巖體，要想變形移動(dòng)，必須脫離周圍巖體，不但要有底部滑動(dòng)面，而且要有后方及左右兩側(cè)的分割面。在基巖斜坡上，這些滑動(dòng)面和分割面一般都是由各種不利結(jié)構(gòu)面構(gòu)成。不利結(jié)構(gòu)面對(duì)邊坡穩(wěn)定性的影響主要取決于結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀與邊坡產(chǎn)狀的幾何關(guān)系、結(jié)構(gòu)面的性質(zhì)、結(jié)構(gòu)面的發(fā)育程度以及結(jié)構(gòu)面的組合關(guān)系。根據(jù)野外調(diào)查與類比可知，該邊坡巖質(zhì)部分整體處于穩(wěn)定狀態(tài)，其破壞模式主要以淺表層巖土體滑移或節(jié)理切割的塊體崩塌和風(fēng)化剝落與掉塊為主。

3.2 土質(zhì)邊坡穩(wěn)定性計(jì)算與評(píng)價(jià)

（1）計(jì)算方法

土質(zhì)邊坡穩(wěn)定性分析采用理正巖土6.0，采用圓弧滑動(dòng)法計(jì)算穩(wěn)定系數(shù)Ks，邊坡穩(wěn)定性系數(shù)可按下式計(jì)算：

式中：Ks—邊坡穩(wěn)定性系數(shù)；

ci—第i計(jì)算條塊滑動(dòng)面上巖土體的黏結(jié)強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值（kPa）；

φi—第i計(jì)算條塊滑動(dòng)面上巖土體的內(nèi)摩擦角標(biāo)準(zhǔn)值（°）；

ιi—第i計(jì)算條塊滑動(dòng)面長(zhǎng)度（m）；

θi、αi—第i計(jì)算條塊底面傾角和地下水位面傾角（°）；

Gi—第i計(jì)算條塊單位寬度巖土體自重（kN/m）；

Gbi—第i計(jì)算條塊滑體地表建筑物的單位寬度自重（kN/m）；

Pwi—第i計(jì)算條塊單位寬度的動(dòng)水壓力（kN/m）；

Ni—第i計(jì)算條塊滑體在滑動(dòng)面法線上的反力（kN/m）；

Ti—第i計(jì)算條塊滑體在滑動(dòng)面切線上的反力（kN/m）；

Ri—第i計(jì)算條塊滑動(dòng)面上的抗滑力（kN/m）。

（2）計(jì)算工況及參數(shù)選取

計(jì)算工況為飽和+地震工況。本邊坡的安全等級(jí)為二級(jí)，規(guī)范要求其穩(wěn)定安全系數(shù)不小于1.10。計(jì)算參數(shù)詳見表1、表2。

（3）計(jì)算結(jié)果與穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

經(jīng)計(jì)算，邊坡在地震+飽和工況下安全系數(shù)Fs為0.930～1.031。表明邊坡在浸水飽和狀態(tài)和地震工況下均處于不穩(wěn)定—欠穩(wěn)定狀態(tài)。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，邊坡坡腳仍有少量崩塌（滑坡）堆積物，說明該邊坡曾經(jīng)發(fā)生過小規(guī)模崩塌（滑坡），計(jì)算結(jié)果與實(shí)際調(diào)查情況基本一致。

3.3 巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性計(jì)算與評(píng)價(jià)

（1）計(jì)算方法

赤平投影分析法采用巖石邊坡楔形破壞判斷準(zhǔn)則，即基于一個(gè)最簡(jiǎn)單的破壞條件：組合交線的傾向與坡面一致，楔形破壞體的組合交線在邊坡面出露，其傾角小于坡角，不連續(xù)面的抗剪強(qiáng)度只考慮摩擦角，認(rèn)為小于組合交線的傾角時(shí)，便發(fā)生破壞。其數(shù)學(xué)表達(dá)式（參見圖1）為（式中：表示邊坡坡角；表示組合交線傾角；表示不連續(xù)面的內(nèi)摩擦角）。

利用赤平極射投影圖可以初步判斷邊坡的穩(wěn)定性：

①當(dāng)結(jié)構(gòu)面或結(jié)構(gòu)面交線的傾向與坡面傾向相反時(shí)，即巖層傾向坡內(nèi)。這種邊坡為穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，有時(shí)有崩塌發(fā)生，而崩塌（滑坡）的可能性小。②當(dāng)結(jié)構(gòu)面或結(jié)構(gòu)面交線的傾向與坡面傾向基本一致但傾角大于坡角時(shí)，邊坡為基本穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。③當(dāng)結(jié)構(gòu)面或結(jié)構(gòu)面交線的傾向與坡面傾向之間夾角小于45°且傾角小于坡角時(shí)，邊坡為不穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。三維楔形體穩(wěn)定性分析在赤平投影分析加入了巖體重度、地震力、節(jié)理裂隙面黏聚力及內(nèi)摩擦角等影響因素進(jìn)行定量計(jì)算，通過比較總下滑力與有效反力的關(guān)系確定安全系數(shù)。

（2）計(jì)算結(jié)果與穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

邊坡坡面與巖體裂隙面夾角為13.8°～62.3°，第一組節(jié)理裂隙面是坡面的主要控制結(jié)構(gòu)面，第二組結(jié)構(gòu)面組合屬大角度相交。邊坡沿裂隙面出現(xiàn)整體滑移的可能性較小，其破壞模式主要在于邊坡坡面松散巖土體脫離母體形成崩滑落和以淺表層巖土體滑移為主。

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