(中國電建集團中南勘測設(shè)計研究院 湖南 長沙 410014)

高切坡特征及穩(wěn)定性評價

唐磊陳安心

(中國電建集團中南勘測設(shè)計研究院湖南長沙410014)

高切坡是山丘地區(qū)社會經(jīng)濟建設(shè)遇到的巖土工程，也稱人工削坡工程?！岸浮薄ⅰ案摺笔歉咔衅轮饕螒B(tài)特征。強烈而連續(xù)的卸荷則是高切坡主要力學(xué)根源。高切坡具有漸變性、失穩(wěn)性、突變性，本文將對其做簡要分析。

高切坡；地質(zhì)特征；穩(wěn)定性分析

一、概述

本高切坡位于重慶市萬州區(qū)某段西側(cè)，高切坡類型為Ⅱ類，屬巖土質(zhì)坡，最大切坡高約14m，高切坡的變形破壞直接影響人數(shù)99人，影響建筑面積3000 m2，依據(jù)《三峽庫區(qū)高切坡防護工程地質(zhì)勘察與初步設(shè)計技術(shù)工作要求》，邊坡失穩(wěn)危害程度為較嚴(yán)重，高切坡防護工程安全等級為三級。規(guī)劃階段穩(wěn)定性評價為穩(wěn)定性較差(C級)。

二、高切坡的地質(zhì)特征

(一)高切坡形態(tài)特征

高切坡區(qū)總體地形西高東低。高程202m～204m為崩塌堆積體，坡角約30°，高程204m～215.91m(切坡頂最高點)為切坡，最大切坡高約14m，詳勘核定坡面面積650 m2(勘測大綱審定坡面面積423 m2)。坡面走向N8°W，傾向NE，切坡角58°～75°。高程215.91m以上為坡度約18°的斜坡地。切坡南側(cè)為淺切沖溝，切坡北側(cè)為寬緩平地、高程202m。高切坡坡長35m，坡頂高程(最高點)215.91m，坡腳高程201m。

(二)高切坡物質(zhì)組成

勘察區(qū)主要出露地層為侏羅系中統(tǒng)下沙溪廟組(J2xs)及第四系松散堆積物(Q)。第四系松散堆積物主要有崩坡積(Qcol)、地滑堆積(Qdel)、殘坡積(Qedl)。根據(jù)勘察成果分析，分為5層，分述如下：

①崩坡堆積物(Qcol):厚2m～3m，主要由紫紅色粉質(zhì)粘土、粘土夾塊石、碎石組成，塊石成分以泥質(zhì)粉砂巖為主，主要分布于高切坡腳一帶。

②地滑堆積物(Qdel):厚1m～3m，主要由紫紅色粉質(zhì)粘土、粘土夾碎、塊石組成，分布于2-2’剖面以南局部地段。

③殘坡積物(Qedl)：厚0.5m～2m，主要由紫紅色粘土夾少量碎石組成，主要分布于高切坡頂及兩側(cè)沖溝。

④上沙溪廟組(J2s)紫紅色厚層狀泥巖，厚gt;13m。泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，屬軟巖，耐風(fēng)化性能差，遇水膨脹、浸水崩解、失水干裂，分布于高程205m以上。

⑤上沙溪廟組(J2s)紫紅色厚層狀泥巖夾泥質(zhì)粉砂巖，厚gt;5m。泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，屬軟巖，耐風(fēng)化性能較差，分布于高程205m以下。

(三)高切坡結(jié)構(gòu)

本高切坡為巖土質(zhì)坡，巖層產(chǎn)狀：N30°E，NW∠10°，為單斜地層。高切坡巖體屬平緩層狀結(jié)構(gòu)，為反向坡。

勘探查明，高切坡中上部巖性為侏羅系中統(tǒng)上沙溪廟組(J2s)紫紅色厚層狀泥巖(編號④)；下部為上沙溪廟組(J2s)紫紅色厚層狀泥巖夾泥質(zhì)粉砂巖(編號⑤)。高切坡坡頂以上表部為厚0.5m～2m的殘坡積物(編號③)，2-2’剖面以南局部地段為地滑堆積物(編號①)，切坡腳為崩坡堆積物(編號②)。

該區(qū)地質(zhì)構(gòu)造較為簡單，斷層不發(fā)育，結(jié)構(gòu)面主要為層面和節(jié)理面。節(jié)理主要發(fā)育2組：

①N10°～15°W，NE∠60°～75°，面較平，寬0.5cm～1cm，延伸長度約3m，卸荷張開；

②N70°E，SE∠70°，面粗糙，寬0.5cm，追蹤狀延伸，長度大于5m，張性裂隙。

通過赤平極射投影圖分析表明，高切坡區(qū)結(jié)構(gòu)面無不利組合楔形體。

(四)高切坡水文地質(zhì)條件

1.地表水

該高切坡坡頂為平緩地形，無天然水體分布，大氣降水匯水面積僅9721 m2,地表水以面流形式流向坡腳。

2.地下水

地下水類型為松散巖類孔隙潛水和基巖裂隙水兩類。前者接受大氣降水補給，經(jīng)過松散介質(zhì)孔隙向低處運動，后者主要賦存于基巖裂隙中，主要來源于地表水滲透，通過裂隙向下運移，在坡腳偶見有少量地下水量滲出。

根據(jù)本地區(qū)地質(zhì)勘察資料，泥巖夾砂巖組成的地質(zhì)體，滲透系數(shù)一般為1×10-6cm/s～1×10-5cm/s，屬微透水層。

地下水化學(xué)類型為“HCO3—Ca型水”，即重碳酸鈣型水，呈弱堿近中性，地下水對混凝土為無腐蝕性，對鋼結(jié)構(gòu)為弱腐蝕。

(五)高切坡巖體分類

按照《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》(GB50330—2002)附錄A，根據(jù)高切坡巖體完整程度、結(jié)構(gòu)面結(jié)合程度、結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀和高切坡自穩(wěn)能力，本高切坡巖體類型為Ⅲ類。

三、高切坡穩(wěn)定性分析

(一)已經(jīng)發(fā)生的變形破壞情況

根據(jù)工程地質(zhì)測繪及勘探，高切坡南端(樁A～樁A+5m)，發(fā)育一淺層滑動，后緣頂點高程約214m，前緣在高切坡腳，滑動面為覆蓋層與基巖接觸面，滑動方向為N30°E，厚度3m～5m，面積70 m2，方量126 m3(見圖3.1-1)。

圖3.1-1 中段(WZ0003)高切坡1-1'工程地質(zhì)分析剖面

高切坡坡腳高程202m～206m，見崩坡堆積物，厚2m～3m，為高切坡巖體風(fēng)化剝落、崩塌堆積形成(見圖3.1-2)。

圖3.1-2 中段(WZ0003)高切坡2-2'工程地質(zhì)分析剖面

(二)預(yù)測的變形破壞模式

通過對高切坡區(qū)槽探的揭露，結(jié)合工程地質(zhì)平面測繪和已有變形破壞情況分析，該高切坡的變形破壞模式，主要分為滑動破壞及崩塌變形破壞和泥巖風(fēng)化剝落。

1.滑動破壞

發(fā)生在切坡南端(樁A～樁A+5m)及高切坡坡頂松散堆積物中，破壞形式為圓弧滑動破壞和沿基巖面的折線型滑動，規(guī)模較小。

2.崩塌和風(fēng)化剝落變形破壞

組成高切坡的泥巖，變形特征表現(xiàn)為巖石的風(fēng)化剝落，由于粘土礦物含量的不均一性，形成差異風(fēng)化，在重力作用下，產(chǎn)生與高切坡臨空面近于平行的拉張裂隙，巖石松動，將造成高切坡外部巖體的傾倒和崩塌破壞。

高切坡中發(fā)育產(chǎn)狀為N10°～15°W，NE∠60°～75°順坡向陡傾角節(jié)理(第②組)，切坡坡度較大，邊坡巖石在自重的作用下，亦將產(chǎn)生崩塌。

結(jié)構(gòu)面在高切坡區(qū)的組合用赤平極射投影圖分析，分析表明高切坡區(qū)結(jié)構(gòu)面未發(fā)現(xiàn)不利組合楔形體。

(三)穩(wěn)定性分析計算與評價

高切坡巖性為紫紅色厚層狀泥巖夾泥質(zhì)粉砂巖，巖層產(chǎn)狀：N30oE，NW∠10o，屬反向坡，邊坡巖體內(nèi)無大的構(gòu)造面，節(jié)理不發(fā)育，具穩(wěn)定的地質(zhì)結(jié)構(gòu)，該段切坡整體基本穩(wěn)定。

1.滑動破壞穩(wěn)定性分析

高切坡南端(樁A～樁A+5m)切坡主要由紫紅色粉質(zhì)粘土夾碎、塊石組成，下伏厚層狀紫紅色泥巖夾紫灰色泥質(zhì)粉砂巖，局部已產(chǎn)生滑動變形，其下滑面為松散堆積物的圓弧破壞及沿基巖面的折線型滑動，穩(wěn)定性差，將產(chǎn)生小規(guī)模淺層滑動破壞，需進行工程處理。該區(qū)滑動破壞規(guī)模小(方量126 m3)，且切坡變形明顯。

2.崩塌和風(fēng)化剝落穩(wěn)定性分析

該邊坡巖石為軟硬相間的泥巖、泥質(zhì)粉砂巖組成，泥巖軟弱，泥質(zhì)粉砂巖強度相對較高，抗風(fēng)化能力相對較強，紫紅色泥巖在干濕交替作用下易發(fā)生剝落，造成泥質(zhì)粉砂巖常呈突出狀或倒懸。切坡巖體中見一組與坡面近于平行的節(jié)理(第②組)，當(dāng)下部泥巖風(fēng)化剝落深度較大時，上覆巖體在自重作用下，沿順坡向節(jié)理產(chǎn)生剪切破壞，或泥質(zhì)粉砂巖發(fā)生剪斷，導(dǎo)致巖石塊體崩塌。崩塌形式為掉快，一般規(guī)模不大。

綜上所述，高切坡整體基本穩(wěn)定。高切坡變形破壞模式為淺表部易產(chǎn)生風(fēng)化剝落及崩塌破壞，高切坡南端(樁A～樁A+5m)松散堆積物將產(chǎn)生圓弧破壞及沿基巖面的折線型滑動破壞，因此切坡局部不穩(wěn)定。

(四)高切坡發(fā)展變化趨勢及危害性預(yù)測

該高切坡若不加防治,砂巖局部將沿發(fā)育的卸荷裂隙產(chǎn)生傾倒、崩塌。表層泥巖將進一步風(fēng)化剝落；松散堆積物在長期暴雨作用下，將產(chǎn)生局部失穩(wěn)或形成泥流，堵塞市政排水系統(tǒng)，嚴(yán)重影響高切坡下龍寶龍安路移民安置房及過往行人及車輛的安全。

四、高切坡防治方案建議

(一)防治目標(biāo)原則

(1)邊坡的防治設(shè)計與周邊的移民工程相結(jié)合，盡量與城市景觀環(huán)境相協(xié)調(diào)。

(2)高切坡防治措施應(yīng)充分考慮施工條件及施工安全。防治措施應(yīng)安全可靠、經(jīng)濟合理，有利于生態(tài)環(huán)境保護。

(3)高切坡防治措施主要是針對高切坡的現(xiàn)狀進行防護。不考慮以后因工程建設(shè)對該邊坡進行進一步開挖形成的高切坡的防護。

(二)防治工程方案建議

建議對高切坡進行削坡處理，并進行坡面防護，設(shè)置截排水系統(tǒng)，對坡體卸荷裂隙及順坡向節(jié)理發(fā)育部位進行隨機錨桿支護。

[1]SL264-2001,水利水電工程巖石試驗規(guī)程[S].

[2]Bieniawski.Z.T著.吳立新,王建峰譯.工程巖體分類[M].中國礦業(yè)大學(xué)出版社,1993.

[3]劉佑榮,唐輝明.巖體力學(xué)[M].中國地質(zhì)大學(xué)出版社,1998.

[4]潘別桐.工程巖體強度估算方法[J].地球科學(xué),1985,10(1).

唐磊(1972-)，男，本科，高級工程師，主要從事工程地質(zhì)工作。