林深

(安徽省地勘局第一水文工程地質(zhì)勘查院，蚌埠 233000)

我國(guó)是一個(gè)多地質(zhì)災(zāi)害的國(guó)家，在眾多的地質(zhì)災(zāi)害中，邊坡失穩(wěn)災(zāi)害以其分布廣、危害大，而對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和人民生命財(cái)產(chǎn)造成巨大的損失。因此，研究邊坡變形破壞的過(guò)程，分析其失穩(wěn)的主要影響因素，對(duì)正確評(píng)價(jià)邊坡的穩(wěn)定性、采取相應(yīng)有效的邊坡防治措施具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 邊坡總體特征

炮樓東巷西側(cè)山體邊坡全長(zhǎng)221.4 m，邊坡坡高12.30～24.25 m，坡向128°～145°，坡度63°～80°，坡體巖性單一，坡面凹凸不平，節(jié)理裂隙發(fā)育，坡面分布大量破碎石塊，碎石大小不等，現(xiàn)狀主要災(zāi)害類型為崩塌，共3處(圖1)。

圖1 炮樓東巷西側(cè)山體邊坡崩塌地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)及切坡段平面分布圖

根據(jù)工程建設(shè)開挖施工設(shè)計(jì)方案，采用爆破法和靜態(tài)破碎法進(jìn)行放坡處理，切坡工程位于邊坡北側(cè)，為K0+111～K0+221.4段，總長(zhǎng)度110.4 m，放坡坡度為80°，切坡段邊坡坡高14.6～17.3 m，坡向132°～141°(圖2、圖3)。

圖2 切坡前邊坡形態(tài)特征

圖3 切坡后(現(xiàn)狀)邊坡形態(tài)特征

2 崩塌地質(zhì)災(zāi)害的規(guī)模

炮樓東巷西側(cè)山體邊坡共有3處崩塌，3處崩塌發(fā)育規(guī)模較小，方量5～20 m3，根據(jù)《滑坡防治工程勘查規(guī)范》(DZ/T32864-2016)，崩塌均屬小型。

3 崩塌的物質(zhì)組成及巖體結(jié)構(gòu)特征

4 崩塌地質(zhì)災(zāi)害的變形特征及破壞模式

崩塌所在炮樓東巷西側(cè)山體邊坡為人工開采邊坡，邊坡表面巖體破碎，節(jié)理裂隙發(fā)育，坡體表面存在大量松動(dòng)危巖塊體，邊坡坡頂及坡體未見(jiàn)有明顯的變形跡象。由于邊坡表面存在大量松動(dòng)危巖塊體，邊坡在降雨、施工震動(dòng)等不利荷載作用下，邊坡易產(chǎn)生局部塊體崩落破壞。

后期工程建設(shè)對(duì)邊坡進(jìn)行開挖和坡腳開挖，開挖后的邊坡坡高為9～24 m，坡度將為80°，坡向128°～145°。邊坡崩塌主要分布于K0+017、K0+103、K0+216附近，將各崩塌分別編號(hào)BT01、BT02、BT03。

4.1 崩塌分布范圍

BT01危巖崩塌點(diǎn)位于西側(cè)山體的K0+012～K0+022處。該處危巖崩塌點(diǎn)坡高22.37 m，坡面產(chǎn)狀111°∠80°。坡面凸凹不平，且局部區(qū)域向內(nèi)傾斜成反角，坡面中上部存在突出危巖體和拉張裂縫，危巖體體積約36 m3，裂縫長(zhǎng)約10 m，寬0.1～0.4 m，深約3 m，巖體成塊狀；節(jié)理裂隙發(fā)育，最大崩落巖體塊度3 m×0.8 m×2 m，崩落堆積物體積約20 m3，坡腳崩落巖體塊徑0.05～3 m。

BT02崩塌點(diǎn)位于西側(cè)山體的K0+98～K0+108處。該處崩塌點(diǎn)坡高13.26 m，坡面產(chǎn)狀124°∠79°。崩塌點(diǎn)主要為邊坡上房屋建設(shè)，造成邊坡結(jié)構(gòu)破壞，局部失穩(wěn)，坡面凸凹不平，坡面巖石破碎情況較嚴(yán)重，節(jié)理裂隙十分發(fā)育，該處危巖崩塌點(diǎn)最大崩落巖體塊度為1.3 m×1.0 m×1.5 m，崩落堆積物體積約12 m3，坡腳崩落巖體塊徑0.05～0.3 m，堆積物較為松散。

BT03危巖崩塌點(diǎn)位于西側(cè)山體的K0+211～K0+218處。該處危巖崩塌點(diǎn)坡高14.12 m，坡面產(chǎn)狀113°∠80°。坡面凸凹不平，坡面巖石破碎情況較嚴(yán)重，節(jié)理裂隙十分發(fā)育，該處危巖崩塌點(diǎn)最大崩落巖體塊度為1.1 m×0.4 m×1.6 m，崩塌堆積物體積約5 m3。

4.2 節(jié)理裂隙發(fā)育情況

經(jīng)測(cè)量該邊坡主要發(fā)育5組節(jié)理，且其貫穿性強(qiáng)，具體特征如下：

(1) 1#節(jié)理產(chǎn)狀65°∠80°，從上至下呈折型發(fā)育，裂隙寬小于0.003 m，向335°方向延伸，密度為1～5條/m，結(jié)構(gòu)面粗糙程度為較粗糙，該組節(jié)理為剪性節(jié)理，為邊坡主控節(jié)理。

(2) 2#節(jié)理產(chǎn)狀234°∠57°，該節(jié)理位于邊坡中下部，上部延伸3～5 m，裂隙寬度小于0.003 m，密度為2～4條/m，與1#節(jié)理呈組合斜交關(guān)系，結(jié)構(gòu)面粗糙程度為較粗糙，該組節(jié)理為剪性節(jié)理。

(3) 3#節(jié)理產(chǎn)狀106°∠35°，主要發(fā)育于邊坡中下部區(qū)域，裂隙寬0.001～0.01 m，最大裂隙寬為10 cm，裂隙內(nèi)部礫石、砂質(zhì)充填，與1#節(jié)理呈斜向切割關(guān)系，裂隙無(wú)滲水現(xiàn)象，密度0.3～2條/m，結(jié)構(gòu)面粗糙程度為較粗糙，該組節(jié)理為剪性節(jié)理，為邊坡主控節(jié)理。

(4) 4#節(jié)理產(chǎn)狀336°∠70°～88°，裂隙寬度較大，最大寬度為0.4 m，裂隙內(nèi)部礫石、砂質(zhì)充填和少量黏土礦物，裂隙無(wú)滲水現(xiàn)象，密度0.3～1條/m，結(jié)構(gòu)面粗糙程度為粗糙，該組節(jié)理為張性節(jié)理，為邊坡主控節(jié)理。

(5) 5#節(jié)理產(chǎn)狀126°∠81°，貫穿整個(gè)邊坡，其中北側(cè)邊坡發(fā)育較顯著，裂隙寬0.001～0.014 m，最大裂隙寬為14 cm，裂隙內(nèi)部礫石、砂質(zhì)充填，裂隙無(wú)滲水現(xiàn)象，密度0.2～3條/m，結(jié)構(gòu)面粗糙程度為較粗糙，該組節(jié)理為剪性節(jié)理。

4.3 崩塌點(diǎn)變形破壞模式

BT01崩塌點(diǎn)處共發(fā)育有4組節(jié)理，節(jié)理產(chǎn)狀分別為65°∠80°、234°∠57°、106°∠35°、336°∠70°～88°；BT02崩塌點(diǎn)處主要發(fā)育有3組節(jié)理裂隙，節(jié)理產(chǎn)狀分別為65°∠80°、234°∠57°、106°∠35°；BT03崩塌點(diǎn)處共發(fā)育有4組節(jié)理裂隙，節(jié)理產(chǎn)狀分別為65°∠80°、234°∠57°、106°∠35°、336°∠70°～88°、126°∠81°。

根據(jù)圖4的赤平投影極射圖可知，3處崩塌地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)均處于不穩(wěn)定狀態(tài)，在外界不利因素如暴雨、地震、爆破等的影響下，邊坡極易沿65°∠80°和234°∠57°兩組節(jié)理切割面發(fā)生破壞，巖體沿著兩組節(jié)理交棱線發(fā)生滑動(dòng)墜落。

圖4 3處崩塌赤平極射投影圖

5 邊坡穩(wěn)定性定量評(píng)價(jià)

根據(jù)邊坡各結(jié)構(gòu)面地質(zhì)構(gòu)造，巖土體的結(jié)構(gòu)類型，節(jié)理裂隙與裂縫及結(jié)構(gòu)面的組合關(guān)系，張閉程度、延展性及貫通情況等，按各自特征選取代表性斷面進(jìn)行穩(wěn)定性計(jì)算，選取最不利結(jié)構(gòu)面進(jìn)行計(jì)算，并對(duì)可能發(fā)生崩塌的類型、途徑及危害程度做出預(yù)測(cè)。

5.1 計(jì)算工況

工況一：自重+裂隙水壓力(天然)

工況二：自重+裂隙水壓力(暴雨)

工況三：自重+裂隙水壓力(暴雨)+地震力，P=KhW

對(duì)于危巖體的穩(wěn)定性計(jì)算及評(píng)價(jià)采用《地質(zhì)災(zāi)害防治工程勘察規(guī)范》(DB50/143-2003)的相關(guān)計(jì)算方法，分別計(jì)算。

5.2 計(jì)算公式

考慮到邊坡穩(wěn)定性及破壞形式，本次建議采用墜落式計(jì)算方法(穩(wěn)定性取小值)：

式中,F為危巖穩(wěn)定性系數(shù)；ζ為危巖抗彎力矩計(jì)算系數(shù)，依據(jù)潛在破壞面形態(tài)取值，一般可取1/12～1/6；a0為危巖體重心到潛在破壞面的水平距離(m)；b0為危巖體重心到潛在破壞面的鉛垂距離(m)；P為地震力(kN/m)，按公式P=KhW確定，式中地震水平作用系數(shù)Kh巖質(zhì)邊坡取0.05，土質(zhì)邊坡取0.012 5；c為危巖體粘聚力標(biāo)準(zhǔn)值(kPa)；φ為危巖體內(nèi)摩擦角標(biāo)準(zhǔn)值(°)；W為危巖體自重(kN/m)；H為后緣裂隙上端到未貫通斷下端的垂直距離(m)；h為后緣裂隙深度(m)；flk為危巖體抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值(kPa)，依據(jù)巖石抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值乘以0.20的折減系數(shù)確定。

5.3 巖土體物理力學(xué)參數(shù)選取

巖體及結(jié)構(gòu)面的抗壓、抗剪強(qiáng)度參數(shù)的選取除結(jié)合物理力學(xué)性質(zhì)，主要參考區(qū)域資料，并結(jié)合《巖石力學(xué)參數(shù)手冊(cè)》、《工程巖體分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)》(GB50218-94)及《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》(50330-2013)的相關(guān)經(jīng)驗(yàn)值進(jìn)行取值，對(duì)于邊坡巖體的各項(xiàng)參數(shù)結(jié)合類比法及地區(qū)經(jīng)驗(yàn)取值(表1、表2)。

表1 基巖物理力學(xué)性質(zhì)特征表

表2 巖體結(jié)構(gòu)面物理參數(shù)表

5.4 邊坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)結(jié)果

按照上述計(jì)算方法及巖土體相關(guān)計(jì)算參數(shù)，根據(jù)對(duì)現(xiàn)狀崩塌地質(zhì)災(zāi)害的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查和分析，確定各崩塌的破壞模式、計(jì)算方法，對(duì)BT01～BT03崩塌和開挖后的邊坡進(jìn)行穩(wěn)定性計(jì)算和分析評(píng)價(jià)。具體計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 穩(wěn)定性系數(shù)及穩(wěn)定性評(píng)價(jià)表

在3種工況條件下，BT01～BT03崩塌地質(zhì)災(zāi)害，在工況一情況下BT01為欠穩(wěn)定，BT02、BT03為基本穩(wěn)定，在工況二情況下BT01為不穩(wěn)定，BT02、BT03為欠穩(wěn)定，在工況三情況下3處崩塌災(zāi)害點(diǎn)為不穩(wěn)定；開挖后的邊坡在工況一情況下為基本穩(wěn)定，在工況二情況下為欠穩(wěn)定，在工況三情況下為不穩(wěn)定。

計(jì)算結(jié)果表明3處崩塌地質(zhì)災(zāi)害在暴雨及地震情況下處于不穩(wěn)定狀態(tài)，開挖后的邊坡在暴雨及地震情況下處于不穩(wěn)定，外力作用達(dá)到一定程度，將可能失穩(wěn)形成崩塌。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際調(diào)查可知，計(jì)算結(jié)果與崩塌地質(zhì)災(zāi)害實(shí)際穩(wěn)定性狀況以及定性分析吻合，計(jì)算結(jié)果真實(shí)可信。

6 防治措施

根據(jù)炮樓東巷西側(cè)山體邊坡整體特征分析和穩(wěn)定性評(píng)價(jià)，從技術(shù)可行、經(jīng)濟(jì)合理，以及社會(huì)、生態(tài)環(huán)境等因素進(jìn)行分析論證，緊密結(jié)合場(chǎng)地條件，因地制宜，在保證安全的前提下，選取工藝可靠、施工簡(jiǎn)便、投資節(jié)省的治理方案。

6.1 危巖清理

危巖清理主要對(duì)象為上部凸出危巖塊體以及裂縫貫通與邊坡巖體基本脫離明顯松動(dòng)的危巖塊體，并對(duì)邊坡表面進(jìn)行整理，使邊坡表面基本平整，方便施工。為避免對(duì)邊坡巖土體的進(jìn)一步擾動(dòng)，危巖清除施工時(shí)盡量采用人工或風(fēng)鎬鑿巖的方式對(duì)危巖進(jìn)行清除。

6.2 錨噴支護(hù)

由于邊坡下方距離住宅太近，整體坡面進(jìn)行錨噴支護(hù)，沿坡面布設(shè)錨桿，錨桿設(shè)計(jì)單根錨固力為60 kN，錨孔直徑90 mm，錨桿布設(shè)角設(shè)計(jì)為15°，錨桿端部彎曲90°與φ16螺紋鋼筋(HRB400)加強(qiáng)筋焊牢，砂漿強(qiáng)度為M30，沿坡面整體鋪設(shè)200 mm×200 mm鋼筋網(wǎng)，橫縱向?yàn)?根通長(zhǎng)φ16HPB400級(jí)鋼筋，與錨桿桿體焊接牢靠，全坡面混凝土噴射，選用C25號(hào)混凝土，厚度100 mm，并設(shè)置伸縮縫和泄水孔。

6.3 截排水工程

(1) 排水溝

主要是為了排除坡面地表水，在距坡腳0.5 m處修建排水溝，設(shè)計(jì)截面寬0.4 m，深0.4 m，溝底部鋪設(shè)防水布，過(guò)水面采用M5.0水泥，1∶2水泥砂漿10 mm厚抹面，排水系統(tǒng)要與住宅區(qū)內(nèi)的排水系統(tǒng)相連通，水體排入城市排水系統(tǒng)。

(2) 截水工程

為排除坡面范圍內(nèi)匯集的地表水，防止對(duì)坡面產(chǎn)生沖刷或入滲侵蝕節(jié)理裂隙，在坡頂內(nèi)側(cè)1 m處設(shè)置截水墻，截水墻采用C25混凝土現(xiàn)澆，每隔20 m設(shè)置伸縮縫，伸縮縫采用瀝青充填。

6.4 坡頂防護(hù)欄

在混凝土噴射后的邊坡坡頂沿截水墻上修建長(zhǎng)78.07 m、高1.5 m的防護(hù)欄，防止坡頂碎石、人員掉落。防護(hù)欄柱采用DN50鋼管，每2.5 m設(shè)置1根，基礎(chǔ)埋深0.5 m；防護(hù)網(wǎng)采用不銹鋼防護(hù)網(wǎng)，網(wǎng)格為10 mm×10 mm。

6.5 植被復(fù)綠

在邊坡坡腳與排水溝間0.5 m處覆土種植爬山虎等藤蔓植物，對(duì)邊坡進(jìn)行美化復(fù)綠，覆土厚度0.3 m，爬山虎等藤蔓植物種植間距為1 m。

7 結(jié)語(yǔ)

邊坡治理工程是一項(xiàng)非常復(fù)雜的系統(tǒng)工程，項(xiàng)目的開展存在一些不確定因素，通過(guò)對(duì)炮樓東巷邊坡崩塌地質(zhì)災(zāi)害和整體邊坡的穩(wěn)定性評(píng)價(jià)，因地制宜選擇合理的防治措施，避免邊坡崩塌地質(zhì)災(zāi)害的進(jìn)一步產(chǎn)生和發(fā)展，確保人民生命財(cái)產(chǎn)的安全。

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