左安彩

(中鐵十六局集團(tuán)路橋工程有限公司，北京 101500)

1 工程概況

1.1 工程基本信息

某邊坡隸屬城市主干路，設(shè)計(jì)車速60 km/h，工點(diǎn)里程范圍K2+610～K2+710，邊坡最大高度38 m，主要為強(qiáng)化風(fēng)～中風(fēng)化泥巖，產(chǎn)狀近水平。

在該邊坡設(shè)計(jì)方面，原設(shè)計(jì)為1∶0.75正常放坡，后因征地困難，將支護(hù)設(shè)計(jì)改為四級(jí)防護(hù)，其中，一級(jí)邊坡坡率設(shè)計(jì)為1∶0.3，并采用錨桿框架梁對(duì)一級(jí)邊坡防護(hù)；二、三級(jí)邊坡采用1∶1坡率，四級(jí)邊坡采用1∶1.25坡率，均采用TBS防護(hù)。每級(jí)邊坡設(shè)置2 m寬平臺(tái)，設(shè)置坡頂截水溝和平臺(tái)截水溝減少坡面沖刷。

該邊坡于2021年4月開挖成型，2021年9月尚未開始施做錨桿框架梁防護(hù)工程，使得其暴露約5個(gè)月，期間未做任何防護(hù)措施，導(dǎo)致坡面風(fēng)化剝落嚴(yán)重。

1.2 工程地質(zhì)條件

(1)地形地貌

邊坡所處地貌單元為構(gòu)造剝蝕地貌，且微地貌屬丘陵地貌；據(jù)勘察成果，邊坡區(qū)勘察孔高程間于351.22～400.30 m，高差49.08 m，起伏相對(duì)較大。

區(qū)內(nèi)斜坡整體地勢(shì)下陡上緩特征，下部坡度約45°～50°，中部(邊坡區(qū))坡度約20°～30°，上部坡度約10°～15°。

(2)地質(zhì)構(gòu)造

結(jié)合區(qū)域地質(zhì)資料，邊坡區(qū)未發(fā)現(xiàn)斷層及活動(dòng)性大斷裂通過，地質(zhì)構(gòu)造簡(jiǎn)單。

總體來說，區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造和地震活動(dòng)較弱，歷史上未發(fā)生過強(qiáng)烈地震，屬構(gòu)造穩(wěn)定區(qū)。

(3)地層巖性

據(jù)鉆探成果，邊坡區(qū)土層主要以第四系殘坡積層為主，下覆基巖為侏羅系上統(tǒng)遂寧組。

(4)水文地質(zhì)條件

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，邊坡周邊地表水不發(fā)育，多以魚塘、水田為主，對(duì)邊坡施工或穩(wěn)定性的影響有限。

地下水主要為上層滯水和裂隙水，前者主要賦存于粉質(zhì)黏土層的孔隙中，依靠大氣降雨補(bǔ)給，水量不大；后者主要賦存于基巖裂隙中，用水量一般較少，賦存于節(jié)理破碎帶。

(5)地震

項(xiàng)目區(qū)抗震設(shè)防烈度6°，設(shè)計(jì)地震分組為第一組；結(jié)合工程場(chǎng)地類別為Ⅱ類，工程區(qū)地震動(dòng)峰值加速度為0.05 g，特征周期值為0.35 s。

2 邊坡穩(wěn)定性分析

2.1 穩(wěn)定性的定性評(píng)價(jià)

該邊坡于2021年4月開挖成型，2021年9月尚未開始施做錨桿框架梁防護(hù)工程。由于該邊坡基巖巖性主要為泥巖，其抗風(fēng)化能力較弱，加之從開挖至今使得其暴露約5個(gè)月，致使坡面風(fēng)化，且局部剝落嚴(yán)重，巖土體存在失穩(wěn)。

2.2 穩(wěn)定性的定量評(píng)價(jià)

結(jié)合勘察成果，邊坡基巖主要是泥巖，風(fēng)化程度主要為強(qiáng)～中風(fēng)化，結(jié)合試驗(yàn)成果，強(qiáng)風(fēng)化基巖的天然重度為22.3 kN/m3，飽和重度為24.5 kN/m3；中風(fēng)化基巖的天然重度為24.0 kN/m3，飽和重度為25.0 kN/m3。穩(wěn)定性計(jì)算所需結(jié)構(gòu)面參數(shù)統(tǒng)計(jì)如表1所示。

根據(jù)邊坡特征及其可能出現(xiàn)的各種荷載情況及組合，計(jì)算中主要考慮降雨、地震等，本次選定如下三種工況，計(jì)算邊坡穩(wěn)定性，具體工況組合如下。

表1 邊坡穩(wěn)定性計(jì)算參數(shù)

工況1：天然工況

工況2：暴雨工況

工況3：地震工況

最后，邊坡穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果表2所示。據(jù)表2，該邊坡在3種工況條件下，整體均處于不穩(wěn)定狀態(tài)。

表2 邊坡穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果

2.3 穩(wěn)定性的綜合評(píng)價(jià)

結(jié)合前述邊坡穩(wěn)定性定性評(píng)價(jià)及定量評(píng)價(jià)結(jié)果，得該邊坡整體均處于不穩(wěn)定狀態(tài)，若不及時(shí)采取加固措施，存在局部失穩(wěn)風(fēng)險(xiǎn)。

3 邊坡危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)

3.1 危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)模型的構(gòu)建

結(jié)合相關(guān)文獻(xiàn)[8-9]的研究成果，提出利用P×C分級(jí)法構(gòu)建邊坡危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)模型，其思路是先利用層次分析法構(gòu)建評(píng)價(jià)體系，再利用模糊理論及1～9標(biāo)度法計(jì)算隸屬度和權(quán)重值， 以評(píng)價(jià)邊坡穩(wěn)定性。

(1)滑坡危險(xiǎn)性現(xiàn)狀評(píng)價(jià)體系的構(gòu)建

邊坡危險(xiǎn)性影響因素相對(duì)較多，以“邊坡危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)體系”為目標(biāo)層，通過層次分析法構(gòu)建后續(xù)評(píng)價(jià)結(jié)構(gòu)，且結(jié)合以往經(jīng)驗(yàn)，將后續(xù)體系劃分為2級(jí)結(jié)構(gòu)，即一級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)和二級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)。具體可知，一級(jí)指標(biāo)共計(jì)6個(gè)，二級(jí)指標(biāo)共計(jì)14個(gè)。

(2)危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)值求解

首先，利用1～9標(biāo)度法構(gòu)建不同評(píng)價(jià)指標(biāo)間的判斷矩陣，并計(jì)算其最大特征值λmax及其對(duì)應(yīng)的特征向量b，再以其λmax值計(jì)算CR值

(2)

式中：n為評(píng)價(jià)指標(biāo)數(shù)；RI為誤差控制值。

CR值小于0.1時(shí)，說明判斷矩陣構(gòu)造合理；反之，需更改判斷矩陣，直至滿足要求。

當(dāng)滿足矩陣構(gòu)造前提下，對(duì)特征向量b進(jìn)行歸一化處理，所得值即為對(duì)應(yīng)指標(biāo)的權(quán)值。

(3)危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)指標(biāo)的隸屬度求解

考慮到模糊理論中的專家法具有操作簡(jiǎn)單、可信度高等優(yōu)點(diǎn)，因此，提出利用其確定各危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)指標(biāo)的隸屬度。

(4)危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

以各危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)值和隸屬度為基礎(chǔ)，通過P×C分級(jí)實(shí)現(xiàn)危險(xiǎn)性得分求解，且結(jié)合文獻(xiàn)[8]經(jīng)驗(yàn)，危險(xiǎn)性等級(jí)共計(jì)劃分為四級(jí)，具體劃分標(biāo)準(zhǔn)及決策如表3所示。

表3 邊坡危險(xiǎn)性分級(jí)及決策

3.2 危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)結(jié)果分析

首先，以1～9標(biāo)度法求得不同評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)值，并邀請(qǐng)20個(gè)專家進(jìn)行隸屬度打分；經(jīng)統(tǒng)計(jì)得到各評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)值及隸屬度結(jié)果如表4和表5所示。

其次，結(jié)合表3中的危險(xiǎn)分及表5中的隸屬度結(jié)果，計(jì)算得到二級(jí)指標(biāo)的危險(xiǎn)性計(jì)算結(jié)果如表6所示。由表6可知，二級(jí)指標(biāo)的危險(xiǎn)性得分范圍為：59.53～82.20，分布范圍相對(duì)較大。按危險(xiǎn)性得分進(jìn)行分級(jí)，得Ⅱ級(jí)指標(biāo)有1個(gè)，所占比例為7.14%；Ⅲ級(jí)指標(biāo)有10個(gè)，所占比例為71.43%；Ⅳ級(jí)指標(biāo)有3個(gè)，所占比例為21.43%。按照危險(xiǎn)性排序，B13指標(biāo)的危險(xiǎn)性得分相對(duì)最高，說明人類工程的活動(dòng)強(qiáng)度對(duì)邊坡穩(wěn)定性的影響相對(duì)最大。

表4 評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)值結(jié)果

表4(續(xù))

表5 評(píng)價(jià)指標(biāo)的隸屬度結(jié)果

表6 二級(jí)指標(biāo)的危險(xiǎn)性計(jì)算結(jié)果

類比，再進(jìn)一步開展一級(jí)指標(biāo)的危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)，結(jié)果如表7所示。由表7可知，一級(jí)指標(biāo)的危險(xiǎn)性得分范圍為：67.66～81.16，分布范圍相對(duì)一般。按危險(xiǎn)性得分進(jìn)行分級(jí)，得Ⅲ級(jí)指標(biāo)有4個(gè)，所占比例為66.67%；Ⅳ級(jí)指標(biāo)有2個(gè)，所占比例為33.33%。按照危險(xiǎn)性排序，A6指標(biāo)的危險(xiǎn)性相對(duì)最大，其次排序依次為A5、A4、A1、A3和A2。

表7 一級(jí)指標(biāo)的危險(xiǎn)性計(jì)算結(jié)果

最后，再進(jìn)一步對(duì)邊坡開展危險(xiǎn)性綜合評(píng)價(jià)，計(jì)算結(jié)果如下

[76.80]

如上計(jì)算結(jié)果，該邊坡的危險(xiǎn)得分為76.80分，風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)為Ⅲ級(jí)，屬高度危險(xiǎn)狀態(tài)，不僅應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)測(cè)及巡查，還應(yīng)建立必要防災(zāi)預(yù)案，且考慮到后續(xù)施工持續(xù)擾動(dòng)影響，結(jié)合穩(wěn)定性評(píng)價(jià)結(jié)果，建議盡快開展此邊坡的后續(xù)加固處理。

4 結(jié) 論

(1)邊坡變形特征顯著，在天然狀態(tài)下的穩(wěn)定性系數(shù)間于0.980～1.034，處于不穩(wěn)定～欠穩(wěn)定狀態(tài)；在暴雨或連續(xù)降雨?duì)顟B(tài)下，穩(wěn)定性系數(shù)間于0.806～0.862，處于不穩(wěn)定狀態(tài)，因此，得此邊坡穩(wěn)定性相對(duì)較弱，開展后續(xù)加固處理的必要性顯著。

(2)通過危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)，得邊坡的整體危險(xiǎn)得分為76.80分，風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)為Ⅲ級(jí)，屬高度危險(xiǎn)狀態(tài)，且主要的危險(xiǎn)源為人類工程活動(dòng)。

(3)該文結(jié)合邊坡基礎(chǔ)地質(zhì)條件，開展了滑坡穩(wěn)定性、危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)，證明了邊坡開展后續(xù)治理的必要性，建議后續(xù)可在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步開展后續(xù)加固措施研究及評(píng)價(jià)。