孔軍濤

（河南省水利勘測(cè)有限公司，河南 鄭州 450003）

1 棄渣場(chǎng)工程概況

①棄渣場(chǎng)為填溝式堆渣，復(fù)耕后形成兩級(jí)邊坡，二級(jí)平臺(tái)均呈圓弧狀，一級(jí)平臺(tái)寬約70 m，渣場(chǎng)頂部高出原地面約10 m，二級(jí)平臺(tái)寬約80～88 m，渣場(chǎng)頂部高出原地面約20 m。②棄渣場(chǎng)一級(jí)坡，兩側(cè)地勢(shì)較高，植被覆蓋，邊坡走向北偏西27°，與原沖溝走向一致，坡度較緩約為20°，下游無村莊。③棄渣場(chǎng)二級(jí)邊坡，東、西兩側(cè)地勢(shì)較高，植被覆蓋，邊坡走向北偏東20°，臨空面坡度較陡約為40°，邊坡西北側(cè)局部為土與混凝土的混合物，渣料裸露，局部易發(fā)生水土流失。

2 棄渣場(chǎng)地形地貌與巖性特征

2.1 地形地貌

棄渣區(qū)原地形為兩處溝壑，一級(jí)棄渣區(qū)所處溝壑，原溝底平均高程約130 m，兩側(cè)陡坡最大高程182 m，填渣后平均高程約142 m，量測(cè)成果表明該處溝壑已填平，僅在西南角形成高差10 m，坡度21°的緩坡。二級(jí)棄渣區(qū)所處溝壑，原溝底平均高程約142 m，兩側(cè)陡坡最大高程182 m，填渣后平均高程約162 m，與兩側(cè)陡坡仍存在一定的高差，并在順溝偏南方向形成高差約20 m，坡度38～40°之間的陡坡，存在潛在的安全隱患，是本次渣場(chǎng)穩(wěn)定性評(píng)價(jià)的重點(diǎn)分析區(qū)域。

2.2 棄渣場(chǎng)棄土主要物理力學(xué)指標(biāo)

基于試驗(yàn)結(jié)果，統(tǒng)計(jì)渣料及原地基土的小值、均值及標(biāo)準(zhǔn)值，參考相關(guān)資料，考慮棄渣料的不均勻性和取樣的代表性，渣場(chǎng)安全穩(wěn)定性評(píng)價(jià)參數(shù)建議值表（略）。

3 棄渣場(chǎng)穩(wěn)定性計(jì)算與分析

3.1 計(jì)算工況確定

3.1.1 棄渣場(chǎng)滲流場(chǎng)分析

①正常工況包括非常運(yùn)用條件Ⅰ和非常運(yùn)用條件Ⅱ；②經(jīng)常發(fā)生工況包括連續(xù)降雨和地震荷載。其滲流場(chǎng)分析安全系數(shù)滿足相關(guān)規(guī)范要求。

3.1.2 棄渣場(chǎng)整體穩(wěn)定性分析

①正常工況包括非常運(yùn)用條件Ⅰ和非常運(yùn)用條件Ⅱ；②經(jīng)常發(fā)生工況包括連續(xù)降雨和地震荷載。其整體穩(wěn)定性安全系數(shù)滿足相關(guān)規(guī)范要求。

3.1.3 計(jì)算斷面選取棄渣場(chǎng)斷面選取南北走向、坡度較陡的2個(gè)典型斷面及一級(jí)邊坡下游1個(gè)斷面進(jìn)行穩(wěn)定性分析，斷面參數(shù)詳述如下：斷面Ⅰ-Ⅰ，斷面方位：NE20°；臨空面坡度：40°；影響區(qū)域渣場(chǎng)下游為高速公路停車區(qū)。斷面Ⅱ-Ⅱ，斷面方位：NE20°；臨空面坡度：38°；影響區(qū)域渣場(chǎng)下游為高速公路停車區(qū)。斷面Ⅲ-Ⅲ，斷面方位：NW30°；臨空面坡度：21°；影響區(qū)域渣場(chǎng)下游為沖溝。

3.2 棄渣場(chǎng)穩(wěn)定性分析

3.2.1 模型建立

根據(jù)測(cè)量成果和設(shè)計(jì)單位提供的施工圖，將場(chǎng)區(qū)劃分為3個(gè)斷面。依據(jù)測(cè)量資料：斷面Ⅰ二級(jí)坡高差21.10 m，二級(jí)坡最大坡度40°，該斷面一級(jí)平臺(tái)下游為高速停車區(qū)，地勢(shì)抬高呈陡坎，因此斷面Ⅰ穩(wěn)定分析區(qū)域重點(diǎn)為二級(jí)邊坡穩(wěn)定性；斷面Ⅱ二級(jí)坡高差約21 m，二級(jí)坡最大坡度38°，一級(jí)坡最大坡度10°，該斷面坡下游為原沖溝，高差約2 m，因此斷面Ⅱ穩(wěn)定分析區(qū)域?yàn)檫吰抡w穩(wěn)定性及二級(jí)邊坡局部穩(wěn)定性；斷面Ⅲ總高程差約10 m，一級(jí)坡最大坡度20°，一級(jí)坡下游為原沖溝，因此斷面Ⅲ穩(wěn)定分析區(qū)域?yàn)橐患?jí)邊坡穩(wěn)定性。

故分析斷面Ⅰ及斷面Ⅱ的穩(wěn)定性時(shí)，選取斷面Ⅰ長(zhǎng)度200 m、深度50 m 范圍內(nèi)二級(jí)平臺(tái)邊坡作為穩(wěn)定性分析區(qū)；斷面Ⅱ長(zhǎng)度220 m、深度50 m范圍內(nèi)二級(jí)平臺(tái)及一級(jí)平臺(tái)邊坡作為穩(wěn)定性分析區(qū)；斷面Ⅲ長(zhǎng)度110 m、深度35 m 范圍內(nèi)一級(jí)平臺(tái)邊坡作為穩(wěn)定性分析區(qū)。

3.2.2 各種情況與參數(shù)選取

計(jì)算參數(shù)及對(duì)應(yīng)工況表（略）。由于該渣場(chǎng)邊坡地基坡度較緩，不存在地基穩(wěn)定性問題，僅計(jì)算渣場(chǎng)邊坡穩(wěn)定性。

3.2.3 計(jì)算結(jié)果

3.2.3.1 斷面Ⅰ渣場(chǎng)邊坡安全穩(wěn)定

①正常工況：根據(jù)計(jì)算模型，根據(jù)相關(guān)規(guī)范，采用Morgenstern-Price法（下同），斷面Ⅰ渣場(chǎng)邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)為1.79。②非常運(yùn)用條件Ⅰ：結(jié)合當(dāng)?shù)貙?shí)際，在現(xiàn)有的可靠實(shí)測(cè)資料里，采用72 h 降雨強(qiáng)度，降雨強(qiáng)度為8.14E-07 m/s。模型兩側(cè)、地下水位以下為定水頭邊界條件，地下水位以上按零流量邊界處理；模型底面為不透水邊界。③非常運(yùn)用條件Ⅱ（地震荷載）：參考設(shè)計(jì)文件，場(chǎng)區(qū)地震動(dòng)峰值加速度為0.15 g，抗震設(shè)防烈度為7 度，根據(jù)I 斷面建立地震工況穩(wěn)定同正常工況計(jì)算模型，參數(shù)設(shè)定時(shí)加入地震加速度，地震荷載作用下穩(wěn)定性分析結(jié)果得出穩(wěn)定安全系數(shù)為1.33。

3.2.3.2 斷面Ⅱ渣場(chǎng)邊坡安全穩(wěn)定

①正常工況：棄渣場(chǎng)斷面Ⅱ有2個(gè)平臺(tái)及2個(gè)邊坡，邊坡穩(wěn)定評(píng)價(jià)應(yīng)開展整體、一級(jí)邊坡及二級(jí)邊坡穩(wěn)定性計(jì)算，根據(jù)Ⅱ斷面建立不同的計(jì)算模型。②非常運(yùn)用條件Ⅰ（降雨）：結(jié)合當(dāng)?shù)貙?shí)際，在現(xiàn)有的可靠實(shí)測(cè)資料里，采用72 h降雨強(qiáng)度，其他條件參考上文。③非常運(yùn)用條件Ⅱ（地震荷載）：參考設(shè)計(jì)文件，采用正常工況計(jì)算模型，參數(shù)設(shè)定時(shí)加入地震加速度，該工況下分析結(jié)果是：該斷面渣場(chǎng)整體邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)為2.02，一級(jí)邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)3.43，二級(jí)邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)1.11。

3.2.3.3 斷面Ⅲ渣場(chǎng)邊坡安全穩(wěn)定

①正常工況：棄渣場(chǎng)Ⅲ斷面有1個(gè)平臺(tái)及1個(gè)邊坡，邊坡穩(wěn)定評(píng)價(jià)僅開展一級(jí)邊坡穩(wěn)定性計(jì)算，根據(jù)Ⅲ斷面建立不同的計(jì)算模型，根據(jù)相關(guān)規(guī)范，采用Morgenstern-Price法，計(jì)算方法以下相同，計(jì)算表明正常工況下斷面Ⅲ渣場(chǎng)一級(jí)邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)2.56。②非常運(yùn)用條件Ⅰ（降雨）：結(jié)合當(dāng)?shù)貙?shí)際，在現(xiàn)有的可靠實(shí)測(cè)資料里，采用72 h降雨強(qiáng)度等參考上文。③非常運(yùn)用條件Ⅱ（地震荷載）：場(chǎng)區(qū)地震動(dòng)峰值加速度為0.15 g，抗震設(shè)防烈度為7度，根據(jù)Ⅲ斷面建立地震工況穩(wěn)定同正常工況計(jì)算模型，參數(shù)設(shè)定時(shí)加入地震加速度，地震荷載作用下穩(wěn)定性分析結(jié)果為：計(jì)算表明地震工況下Ⅲ斷面渣場(chǎng)一級(jí)邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)1.70。

3.2.4 穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

依據(jù)上述計(jì)算結(jié)果表明：該棄渣場(chǎng)特別是坡度較陡的二級(jí)邊坡危險(xiǎn)性較大。棄渣場(chǎng)綜合評(píng)價(jià)與建議見表1。

表1 棄渣場(chǎng)綜合評(píng)價(jià)表

4 結(jié)論

①通過現(xiàn)場(chǎng)查勘與測(cè)繪，棄渣場(chǎng)為填溝式棄渣，下伏原地形線較為平緩，棄渣后形成2級(jí)平臺(tái)與2級(jí)邊坡，邊坡間平臺(tái)長(zhǎng)度為70 m。一級(jí)邊坡相對(duì)平緩，坡度約為21°，二級(jí)邊坡較陡，最大坡度為40°，存在坍塌及滑移的潛在危險(xiǎn)。②通過現(xiàn)場(chǎng)查勘、量測(cè)，棄渣場(chǎng)相對(duì)陡立邊坡坡比為1:1.30，棄渣場(chǎng)分2 級(jí)棄渣，二級(jí)棄渣堆最大高度約21 m，棄渣場(chǎng)二級(jí)邊坡西南側(cè)混凝土裸露，植被發(fā)育較差，邊坡存在局部沖刷與坍塌問題；渣場(chǎng)兩側(cè)陡坡近乎直立，強(qiáng)降雨條件下渣場(chǎng)匯水面積及匯水量較大，渣場(chǎng)的安全穩(wěn)定性差。③現(xiàn)場(chǎng)和室內(nèi)試驗(yàn)表明，棄渣場(chǎng)填料為低液限黏土，粉粒含量75%～86%，棄渣場(chǎng)土料及原地基土質(zhì)為中等壓縮的非自重濕陷性黃土，干密度為14.00～16.00 kN/m3，局部密實(shí)度不足。滲透系數(shù)最大值2.72×10-4cm/s，均值4.74×10-5cm/s，棄渣料及原地基土層含水率較大，飽和后凝聚力c下降72.60%，內(nèi)摩擦角φ值下降2.70%。