曾中林 劉貴應

(1.中南大學土木建筑學院，湖南長沙 410075; 2.中鐵二院重慶勘察設計研究院有限責任公司，重慶 400023)

1 概述

自然界中具有層狀構造的沉積巖約占陸地面積的2/3，中國占77.3%，許多變質巖也具有層狀構造，所以在人類工程活動中會遇到大量的層狀巖體穩(wěn)定問題。特別是在山區(qū)修建鐵路、公路以及市政工程過程中，不可避免地要出現大量挖方工程，順層巖石路塹邊坡失穩(wěn)滑動形成的順層滑坡極為常見。順層滑坡失穩(wěn)給社會造成了大量的生命財產損失，為治理順層滑坡也投入了大量的人力、物力和財力［1］。

影響順層邊坡穩(wěn)定的主要因素是巖層的傾角大小、層面的抗剪強度［2］。由于勘察過程中不可避免存在誤差，對順層邊坡穩(wěn)定性評價和相應的處治措施造成較大的影響，可能造成對邊坡穩(wěn)定性評價與實際相反的結論，造成工程的破壞或投資的浪費。本文對順層滑移型邊坡治理安全系數取值進行了探討。

2 順層滑移型邊坡穩(wěn)定系數

滑面為單一平面的順層滑移型巖質邊坡(見圖1)，其穩(wěn)定系數為［3-5］：

其中，K0為邊坡穩(wěn)定系數;W為單寬滑體重量;α為順層傾角;c，φ分別為滑面粘聚力、滑面摩擦角;L為滑面長度。

圖1 順層滑移型邊坡示意圖

3 順層滑移型邊坡安全系數取值

當邊坡穩(wěn)定系數小于1時，這時的邊坡需要進行治理，否則邊坡會失穩(wěn)。治理措施包括順層清方、削方減載、改善滑面力學性質和設置支擋措施等?，F以設置支擋措施為例，分析順層滑移型邊坡安全系數取值問題。

在理論情況下，邊坡穩(wěn)定系數達到1，邊坡即處于穩(wěn)定狀態(tài)。當邊坡穩(wěn)定系數小于1時，邊坡產生的剩余推力為：

即在理論情況下，提供與邊坡產生的剩余推力相當的阻力即可使邊坡處于穩(wěn)定狀態(tài)。

在實際工程中，計算邊坡穩(wěn)定性需要的參數總是存在誤差，對邊坡穩(wěn)定性評價造成影響，因此要求邊坡穩(wěn)定達到一定的安全系數。如平面滑動法安全系數：一級邊坡1.35、二級邊坡1.30、三級邊坡1.25［4］。考慮誤差時，需要提供的支擋阻力為：

當F'=F時，既保證了邊坡的穩(wěn)定性，也是最為經濟的情況;當F'＞F時，保證了邊坡的穩(wěn)定性，但會增加投資，造成浪費;當F'＜F時，邊坡處于失穩(wěn)狀態(tài)，對工程造成破壞，造成生命財產損失，這種情況是需要杜絕的。因此，對于邊坡工程，要求F'－F≥0，即：

化解式(4)得：

從式(5)可以看出，安全系數的取值受順層傾角、滑面摩擦角絕對值的影響，也受順層傾角和滑面抗剪強度誤差的影響。當測得的順層傾角大于實際值時 值可取小值 實際上這種情況是偏于安全的);當測得的順層傾角小于實際值時，K值需取大值，誤差越大，需要的安全系數越大。當滑面摩擦角取值大于實際值時，K值需取較大值;當滑面摩擦角小于實際值時，K值可取較小值?；w的平均厚度也會影響安全系數的取值，即滑體平均厚度越小，安全系數取值要求越大;滑體平均厚度越大，安全系數可取小值，工程實踐中對安全系數的取值通常也是這樣處理的。舉例見表1。

表1 安全系數取值計算表

根據分析，邊坡安全系數取值受順層傾角誤差影響較大，因此在對順層邊坡進行傾角測量時，應力求準確，減少誤差;由于規(guī)范對安全系數取值有規(guī)定，在對順層傾角取統(tǒng)計值時，可取測量數據中的較大值?；媪W參數的取得，一般通過現場大剪試驗、室內反算、室內試驗和地區(qū)同類順層經驗數據確定。對于切層順層邊坡工程，難以通過室內試驗和反算確定滑面力學參數。由于現場大剪試驗難度大，花費高，因此在實際工程中更多采用經驗法確定順層滑面力學參數，造成的誤差較大，對滑坡穩(wěn)定性評價影響大，甚至造成相反的結論。因此，對于大型順層滑坡，應以現場大剪試驗為主，結合經驗法確定滑面力學參數，并根據工程重要性程度選取適當的安全系數;對于小型順層滑坡，在以經驗法為主確定滑面力學參數時，應取較大的安全系數。

4 工程實例

西南地區(qū)某經濟開發(fā)區(qū)場地平整工程，巖層為砂巖夾泥巖，砂巖為巨厚層。場地平整后形成上下兩級場坪，高差32 m。上級場坪長300 m，寬150 m，面積45 000 m2，場坪排水坡度4%。巖層傾向線與切坡線近垂直，單面臨空。施工圖勘察報告提供的參數為：順層傾角α=18°，滑面摩擦角及粘聚力分別為φ=18°，c= 20 kPa，砂巖容重γ=25 kN/m3。施工圖設計采用坡腳設置12 m懸臂抗滑樁間擋土墻，樁頂以上邊坡10 m一級，邊坡坡度1∶0.75，級間設2 m寬平臺。根據勘察報告，砂巖與泥巖接觸面在上下兩級場坪間邊坡下部距坡腳5.0 m處出露。邊坡重要性等級為一級，設計安全系數取值1.35。根據地勘報告提供參數及邊坡開挖形式，考慮場坪形成后地面荷載30 kN/m2，順砂泥巖接觸面滑動順層邊坡穩(wěn)定系數為1.26(不考慮地面荷載為1.28)，小于要求的安全系數1.35。設計滑坡推力620 kN/m，采用2.00 m×2.75 m抗滑樁間擋土墻加固，樁間距5 m，邊坡采用錨桿框架梁防護。在施工階段，在完成抗滑樁施工并開挖形成下級場坪時，邊坡在暴雨后發(fā)生順層滑動，實際滑動面在坡腳以上2.5 m，實測順層傾角21°。在順層滑動后部，可見較大水流滲出。上級場坪順層清方后，寬度由設計的 減為 可利用的范圍更小造成了巨大的經濟損失。

根據實測順層傾角計算，該順層邊坡穩(wěn)定系數為1.03，由于邊坡在加固后仍然發(fā)生滑動破壞，表明地勘所提供的滑面力學參數偏大，存在偏危險的誤差。

在本例中，存在幾方面的問題：1)在勘察階段順層傾角測量存在較大的偏于危險(采用值小于實測值)的誤差，對邊坡穩(wěn)定性評價造成較大影響;2)在施工階段未對順層傾角進行復測，特別是在抗滑樁井開挖過程中應該揭示到砂泥巖接觸面而未出露時未引起足夠重視，如此時開挖個別樁井到砂泥巖接觸面出露并進行相應的修正和采取相應的工程措施，則可最大程度避免滑面傾角誤差造成的影響;3)在確定滑面力學參數時，僅按經驗法確定，存在較大誤差;4)在采用滑面力學參數時，未考慮由于大面積場坪開挖后對地表水、地下水滲流路徑改變造成的滑面力學參數弱化的影響。

5 結語

1)順層滑移型邊坡安全系數的取值受順層傾角、滑面摩擦角絕對值的影響，也受順層傾角和滑面抗剪強度誤差的影響。順層傾角、滑面摩擦角對安全系數取值的影響程度，與順層傾角相對誤差和滑面摩擦角相對誤差相關。

2)當測得的順層傾角大于實際值時，安全系數K值可取小值(實際上這種情況是偏于安全的);當測得的順層傾角小于實際值時，K值需取大值，誤差越大，需要的安全系數越大。

3)當滑面摩擦角取值大于實際值時，安全系數K值需取較大值;當滑面摩擦角小于實際值時，K值可取較小值。

4)滑體的平均厚度也會影響安全系數的取值，即滑體平均厚度越小，安全系數取值要求越大;滑體平均厚度越大，安全系數可取小值。

5)在考慮順層滑移型邊坡安全系數取值時，對于大型順層滑坡，應以現場大剪試驗為主，結合經驗法確定滑面力學參數，并根據工程重要性程度選取適當的安全系數;對于小型順層滑坡，在以經驗法為主確定滑面力學參數時，應取較大的安全系數。

6)在工程施工過程中，應加強對滑面傾角及滑面力學參數的檢驗，根據實際情況作相應的修正，并提供給設計做出相應的處治措施。

［1］ 王恭先.滑坡防治工程措施的國內外現狀［J］.中國地質災害與防治學報，1998，9(1)：1-9.

［2］ 成永剛，王玉峰.層面傾角對順層巖質滑坡貢獻率研究［J］.巖土力學，2011，32(12)：3708-3712.

［3］ 陳祖煜，汪小剛，楊 健，等.巖質邊坡穩(wěn)定分析——原理、方法、程序［M］.北京：中國水利水電出版社，2005.

［4］ GB 50330-2002，建筑邊坡工程技術規(guī)范［S］.

［5］ GB 50021-2001，巖土工程勘察規(guī)范［S］.