王磊，邢月龍，陳亮

(中國(guó)建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心江蘇總隊(duì)，南京 211135)

工程建設(shè)中出現(xiàn)邊坡失穩(wěn)的地質(zhì)災(zāi)害問(wèn)題通常會(huì)給人們帶來(lái)不可預(yù)測(cè)的危害，因此邊坡穩(wěn)定性研究頗為重要。目前，極限平衡法是國(guó)內(nèi)外眾多學(xué)者研究邊坡穩(wěn)定性工作中的主要方法。自1955年Bishop等[2]提出極限平衡法以來(lái)，經(jīng)歷了眾多學(xué)者不同假設(shè)條件下的修正，儼然已經(jīng)成為一種最重要、有效的評(píng)價(jià)邊坡穩(wěn)定性的研究方法，在理論與實(shí)踐中得到廣泛運(yùn)用。許洪亮等[3]根據(jù)地質(zhì)條件與邊坡的形態(tài)特征，運(yùn)用極限平衡法對(duì)7個(gè)剖面進(jìn)行穩(wěn)定性計(jì)算，并提出針對(duì)性的邊坡治理建議。張楚楚等[4]結(jié)合極限平衡法和有限單元法分析了楞古水電站邊坡穩(wěn)定性及破壞模式。

研究區(qū)麗江古城西南水泥有限公司5 000 t/d熟料水泥生產(chǎn)線項(xiàng)目位于云南省麗江市金山街道，項(xiàng)目地塊已完成初步建設(shè)規(guī)劃，根據(jù)規(guī)劃，項(xiàng)目北側(cè)開(kāi)挖削方工程形成的邊坡最大坡高達(dá)46 m。為了確保擬形成邊坡穩(wěn)定性，需要對(duì)擬形成的邊坡進(jìn)行穩(wěn)定性評(píng)價(jià)，并提出合理的防治工程方案。

1 項(xiàng)目區(qū)地質(zhì)環(huán)境條件信息

1.1 地形地貌

項(xiàng)目區(qū)地貌屬侵蝕剝蝕低中山山腰緩坡段，所在山體最高點(diǎn)高程為2 548 m，最低點(diǎn)高程為2 455.5 m。邊坡所在山體自然坡面北高南低，坡面的自然坡度介于15°～20°。

1.2 地層巖性

項(xiàng)目區(qū)出露地層主要為二疊系上統(tǒng)黑泥哨組(P2h)玄武巖。自然坡體表面局部分布有厚度多小于0.5 m第四系殘坡積粉質(zhì)黏土層。

1.3 地質(zhì)構(gòu)造及地震

項(xiàng)目區(qū)附近的區(qū)域構(gòu)造主要有冷門(mén)山向斜、麗江-干塘子斷裂和麗江-文化斷裂。

項(xiàng)目區(qū)所處區(qū)域抗震設(shè)防烈度為8度，設(shè)計(jì)基本地震加速度值為0.20 g。

1.4 水文地質(zhì)條件

項(xiàng)目區(qū)地下水類(lèi)型主要為松散巖裂隙潛水，根據(jù)邊坡最大孔深42.1 m未揭露地下水。地下水主要由大氣降水下滲和區(qū)域地下水遠(yuǎn)程滲流補(bǔ)給。地下水的排泄主要有垂直、水平排泄兩種。

1.5 工程地質(zhì)條件

本次邊坡勘查根據(jù)規(guī)范要求沿邊坡坡向布置勘探線17條，勘探線間距20 m，勘探點(diǎn)間距15 m，共布置勘探點(diǎn)72個(gè)。根據(jù)勘查成果，項(xiàng)目區(qū)巖土層可劃分2個(gè)工程地質(zhì)層，3個(gè)亞層。

①第四系殘坡積層(Qel-dl)：巖性以粉質(zhì)黏土為主，褐黃，灰綠色，厚度多小于0.5 m，主要分布于山體表部。

③-1全風(fēng)化玄武巖：灰黃色，巖芯呈土狀，夾強(qiáng)風(fēng)化玄武巖碎石，原巖結(jié)構(gòu)模糊不清，遇水易軟化。揭露厚度介于0.5～9.6 m，均位于山體淺表。全風(fēng)化巖體極破碎，巖體基本質(zhì)量等級(jí)Ⅴ級(jí)。

③-2強(qiáng)風(fēng)化玄武巖：灰綠、藍(lán)灰色，巖芯呈礫砂狀、碎塊狀，巖體發(fā)育3組以上結(jié)構(gòu)面，不存在優(yōu)勢(shì)外傾結(jié)構(gòu)面，巖體近似為各向同性介質(zhì)。巖芯經(jīng)過(guò)暴曬后，散落呈碎塊狀，顯示該地層具有類(lèi)似頁(yè)巖日曬易裂的特性。揭露厚度介于9.0～38.4 m，為邊坡主要土層。強(qiáng)風(fēng)化巖體破碎，為軟巖，巖體基本質(zhì)量等級(jí)Ⅴ級(jí)。

2 項(xiàng)目區(qū)邊坡特征

擬形成邊坡坡腳主要為規(guī)劃建筑、道路，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地形地貌、建設(shè)規(guī)劃，對(duì)擬形成邊坡采用1∶1坡比，臺(tái)階高度8 m，平臺(tái)寬度3 m進(jìn)行放坡，項(xiàng)目區(qū)用地紅線可以滿(mǎn)足邊坡放坡空間要求(圖1，表1)。

圖1 擬形成邊坡分段示意圖

表1 項(xiàng)目區(qū)擬形成邊坡特征表

3 邊坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

3.1 計(jì)算工況

(1) 天然工況：按天然重度、物理力學(xué)參數(shù)。

(2) 暴雨工況：按飽和重度、物理力學(xué)參數(shù)。

(3) 地震工況：自重+地震力。

3.2 邊坡安全系數(shù)的確定

項(xiàng)目區(qū)邊坡高度大于30 m，邊坡失穩(wěn)發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害后威脅坡腳擬建水泥廠建筑、道路、人員安全，項(xiàng)目區(qū)邊坡安全等級(jí)為一級(jí)。邊坡穩(wěn)定狀態(tài)劃分及穩(wěn)定安全系數(shù)根據(jù)表2、表3確定。

表2 邊坡穩(wěn)定性狀態(tài)劃分

表3 邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)Fst

3.3 計(jì)算參數(shù)選取

邊坡勘查通過(guò)采用原位灌水法密度試驗(yàn)獲取項(xiàng)目區(qū)巖土體重度，天然工況下玄武巖抗剪強(qiáng)度指標(biāo)采用現(xiàn)場(chǎng)直接剪切試驗(yàn)獲取，其飽和狀態(tài)按天然狀態(tài)0.7倍考慮。邊坡計(jì)算參數(shù)見(jiàn)表4。

3.4 邊坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)方法

治理區(qū)邊坡開(kāi)挖后主要出露全-強(qiáng)風(fēng)化玄武巖，鉆孔揭露巖芯呈砂土狀、碎塊狀，巖體發(fā)育3組以上結(jié)構(gòu)面，不存在優(yōu)勢(shì)外傾結(jié)構(gòu)面，巖體近似為各向同性介質(zhì)。本次使用《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》(GB50330-2013)[1]推薦采用規(guī)范推薦的畢肖普(Bishop)條分法進(jìn)行穩(wěn)定性分析評(píng)價(jià)，計(jì)算方法如下:

表4 邊坡計(jì)算指標(biāo)參數(shù)建議表

式中，F(xiàn)s為邊坡穩(wěn)定性系數(shù)；ci為第i計(jì)算條塊滑面黏聚力(kPa);φi為第i計(jì)算條塊滑面內(nèi)摩擦角(°);li為第i計(jì)算條塊滑面長(zhǎng)度(m);θi為第i計(jì)算條塊滑面傾角(°)，滑面傾向與滑動(dòng)方向相同時(shí)取正值，滑面傾向于滑動(dòng)方向相反時(shí)取負(fù)值；Ui為第i計(jì)算條塊滑面單位寬度總水壓力(kN/m)；Gi為第i計(jì)算條塊單位寬度自重(kN/m)；Gbi為第i計(jì)算條塊單位寬度豎向附加荷載(kN/m),方向指向下方時(shí)取正，指向上方時(shí)取負(fù)值；Qi為第i計(jì)算條塊單位寬度水平荷載(kN/m)，方向指向坡外時(shí)取正值，指向坡內(nèi)時(shí)取負(fù)值；hwi，hw，i-1為第i及第i-1計(jì)算條塊滑面前端水頭高度(m)；γ為水重度，取10 kN/m3；i為計(jì)算條塊號(hào)，從后方編起；n為條塊數(shù)量。

3.5 計(jì)算結(jié)果

項(xiàng)目區(qū)現(xiàn)為自然斜坡，尚未進(jìn)行場(chǎng)地整平形成人工邊坡，未見(jiàn)變形跡象，無(wú)法確定滑面，本次邊坡穩(wěn)定性驗(yàn)算采用理正巖土軟件對(duì)削坡放坡后邊坡擬形成邊坡潛在最危險(xiǎn)面進(jìn)行自動(dòng)搜索，并計(jì)算各段邊坡穩(wěn)定性。邊坡計(jì)算參數(shù)見(jiàn)表5。

表5 邊坡穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果

從表5可以看出BC段邊坡處于暴雨工況不穩(wěn)定、天然工況基本穩(wěn)定，因此場(chǎng)地整平后BC段邊坡穩(wěn)定性差；DE段、FG段邊坡天然工況和暴雨工況基本穩(wěn)定，因此場(chǎng)地整平后BC段邊坡穩(wěn)定性較差；其余坡段邊坡穩(wěn)定性系數(shù)達(dá)到安全系數(shù)要求，邊坡處于整體穩(wěn)定狀態(tài)。

4 邊坡治理措施

根據(jù)項(xiàng)目區(qū)各段邊坡的特征及邊坡穩(wěn)定性情況，采取削坡降坡、錨桿(索)格構(gòu)、截排水溝、坡面綠化等措施進(jìn)行邊坡支護(hù)(圖2)。

(1) BC、DE、FG段邊坡穩(wěn)定性差～較差，設(shè)計(jì)采用削坡降坡后錨索格構(gòu)的方式進(jìn)行支護(hù)，錨索長(zhǎng)度20～24 m。

(2) 其余坡段邊坡整體穩(wěn)定，設(shè)計(jì)采用削坡降坡后錨桿格構(gòu)的方式進(jìn)行支護(hù)，錨索長(zhǎng)度6～9 m。

(3) 設(shè)計(jì)采用鋼筋混凝土格構(gòu)進(jìn)行坡面護(hù)坡，格構(gòu)橫梁間距2.65 m、2.7 m，豎肋間距4.0 m，格構(gòu)梁豎肋、橫梁的寬度為400 mm，高度為350 mm。

(4) 設(shè)計(jì)采用坡頂截水溝、坡面排水溝、平臺(tái)排水溝、坡腳排洪溝攔截邊坡后緣匯水及坡面匯水。

圖2 邊坡治理完成效果圖

5 結(jié)語(yǔ)

(1) 通過(guò)邊坡勘查、測(cè)繪、巖土測(cè)試等手段查明了項(xiàng)目區(qū)地質(zhì)環(huán)境條件和邊坡特征。

(2) 通過(guò)邊坡穩(wěn)定性計(jì)算得出，BC段邊坡處于暴雨工況不穩(wěn)定、天然工況基本穩(wěn)定，因此場(chǎng)地整平后BC段邊坡穩(wěn)定性差；DE段、FG段邊坡天然工況和暴雨工況基本穩(wěn)定，因此場(chǎng)地整平后BC段邊坡穩(wěn)定性較差。

(3) 為了保證擬建麗江古城西南水泥有限公司5 000 t/d熟料水泥生產(chǎn)線項(xiàng)目的安全，必須對(duì)項(xiàng)目區(qū)邊坡進(jìn)行支護(hù)。根據(jù)項(xiàng)目區(qū)地質(zhì)環(huán)境條件、邊坡特征以及穩(wěn)定性分析，建議采用削坡減載、錨桿(索)、格構(gòu)、截排水、坡面綠化等邊坡治理措施。