寧國英

(1． 太原理工大學(xué)，山西太原030024; 2． 山西省勘察設(shè)計(jì)研究院，山西太原030013)

1 工程概況

霍州市七里峪某巖質(zhì)邊坡位于霍州市東部霍山腹地七里峪村，場(chǎng)地南側(cè)緊臨上霍線，西側(cè)與山西省森林公園公安局太岳山分局七里峪派出所隔路相望，北側(cè)為山體。擬建宿舍樓建設(shè)期間開挖北部山坡的坡腳，形成長(zhǎng)約50 m，高度介于10 m～26 m的人工邊坡。坡腳切坡高2 m～10 m，坡向西南，坡度約75°。邊坡主要為巖質(zhì)邊坡，表層巖體在節(jié)理切割和人工開挖影響下變得較破碎，偶有落石。

2 邊坡工程地質(zhì)條件

2.1 地形地貌

地貌單元屬侵蝕構(gòu)造中低山區(qū)，微地貌為一條狀突出的山嘴，走向東西，地表油松等植被發(fā)育較好，覆蓋率達(dá)80%以上。邊坡長(zhǎng)約50 m，邊坡高度介于10 m～26 m，其中坡腳人工切坡高2 m～10 m，邊坡走向東西，傾向200°，人工邊坡坡度約75°，坡頂?shù)匦纹露?5°～48°左右，坡腳標(biāo)高1 567 m左右，坡頂標(biāo)高介于1 579.99 m～1 593.00 m之間，見圖1。

2.2 邊坡巖土構(gòu)成及巖性特征

邊坡巖性主要為強(qiáng)～中風(fēng)化片麻巖(Ar2z)，肉紅色～灰黑色，巖性主要為條帶、條紋狀混合巖化黑云角閃斜長(zhǎng)片麻巖，礦物成分以黑云母、角閃石、斜長(zhǎng)石為主，粗粒變晶結(jié)構(gòu)，片麻狀構(gòu)造，巖體破碎～較完整。

2.3 邊坡地質(zhì)構(gòu)造特征

該區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造較為簡(jiǎn)單，主要受霍山背斜影響，片麻巖巖體主要發(fā)育了三組構(gòu)造裂隙，分別為J1(15°∠70°)組、J2(255°∠63°)組、J3(297°∠36°)組。J1(15°∠70°)組裂隙屬于剪裂隙，呈閉合狀，條數(shù)平均為2條/m，結(jié)構(gòu)面略有起伏、較粗糙、鐵質(zhì)膠結(jié)，結(jié)合好，貫通性好；J2(255°∠63°)組裂隙屬于張裂隙，張開度小于1 mm，條數(shù)平均為2條/m，結(jié)構(gòu)面略有起伏、較粗糙、巖屑充填，結(jié)合一般，貫通性好；J3(297°∠36°)組裂隙屬于剪裂隙，呈閉合狀，條數(shù)平均為2.5條/m，結(jié)構(gòu)面略有起伏、較粗糙、鐵質(zhì)膠結(jié)，結(jié)合好，貫通性一般。

區(qū)內(nèi)除構(gòu)造裂隙較發(fā)育外，風(fēng)化裂隙和植物根劈亦較為發(fā)育，風(fēng)化裂隙產(chǎn)狀雜亂無章，根劈裂隙主要沿原有構(gòu)造裂隙發(fā)展，在根劈作用下，構(gòu)造裂隙張開度增加，可達(dá)到2.0 cm～5.0 cm，影響深度達(dá)到2 m～3 m，主要集中在山體表層的強(qiáng)風(fēng)化巖體中。

總體評(píng)價(jià)邊坡巖體較完整，坡面巖體破碎～較破碎。

2.4 邊坡巖體類型

根據(jù)邊坡巖體的完整程度，結(jié)構(gòu)面結(jié)合程度，結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀與坡向的關(guān)系，依據(jù)GB 50330—2013建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范表4.1.4確定邊坡強(qiáng)風(fēng)化段的巖體類型為Ⅳ類(巖體破碎～較破碎)，中風(fēng)化段的巖體類型為Ⅲ類(巖體較完整，外傾結(jié)構(gòu)面視傾角為48.4°，結(jié)構(gòu)面結(jié)合一般)。

2.5 邊坡水文地質(zhì)特征

邊坡地層巖性主要為變質(zhì)巖石。由于表層強(qiáng)風(fēng)化巖石風(fēng)化裂隙發(fā)育，降雨易滲入地下，中風(fēng)化變質(zhì)巖的節(jié)理裂隙多為閉合型，透水性差，形成相對(duì)隔水層，因此在雨季巖質(zhì)邊坡表層變質(zhì)巖內(nèi)易形成層間裂隙水。

3 邊坡穩(wěn)定性計(jì)算

3.1 邊坡穩(wěn)定性宏觀分析

邊坡屬于巖質(zhì)邊坡，高度介于10 m～26 m，其中坡腳人工切坡高2 m～10 m，邊坡走向東西，傾向200°，人工邊坡坡度約75°，坡頂?shù)匦纹露?5°～48°左右，坡頂植被發(fā)育，主要為油松。根據(jù)野外地質(zhì)調(diào)查結(jié)果，片麻巖巖體主要發(fā)育了三組構(gòu)造裂隙，分別為J1(15°∠70°)組、J2(255°∠63°)組、J3(297°∠36°)組。根據(jù)邊坡傾向、節(jié)理裂隙分布，作結(jié)構(gòu)面赤平投影圖如圖2所示。

根據(jù)赤平投影圖進(jìn)行穩(wěn)定性分析如下：J1，J3傾向與坡向相反，為穩(wěn)定結(jié)構(gòu)；J2傾向與坡向呈55°相交，節(jié)理傾角小于邊坡坡角大于坡頂面坡度，屬于順坡結(jié)構(gòu)面，為不穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。根據(jù)以上分析得出邊坡巖層可能J2節(jié)理面順層滑動(dòng)。坡面受到人工開挖坡腳的影響，擾動(dòng)裂隙發(fā)育，可能產(chǎn)生落石。

3.2 邊坡穩(wěn)定性分析計(jì)算方法

該邊坡穩(wěn)定性主要受J1，J2，J3三組構(gòu)造裂隙的影響。根據(jù)赤平極射投影分析，該巖質(zhì)邊坡可能發(fā)生平面滑動(dòng)，故計(jì)算方法采用平面滑動(dòng)法。地震基本烈度為8度，邊坡穩(wěn)定性計(jì)算時(shí)應(yīng)考慮地震力的作用。計(jì)算公式如下：

1)平面滑動(dòng)法計(jì)算公式如下：

R=[(G+Gb)cosθ-Qsinθ-U]tanφ+cL；

T=(G+Gb)sinθ+Qcosθ+Vcosθ;

2)地震力計(jì)算公式:

Qei=awGi。

3.3 荷載組合與計(jì)算工況

3.3.1荷載組合

1)自重。

坡體無集中荷載。本次計(jì)算主要考慮坡體自重。

2)地下水作用力。

邊坡體范圍內(nèi)未見地下水，巖質(zhì)邊坡基本為不透水層，碎石土邊坡為透水而不含水層，整體穩(wěn)定性計(jì)算時(shí)巖石邊坡只考慮強(qiáng)風(fēng)化層的張裂隙充水。

3)地震力。

場(chǎng)地地震烈度為8度，地震動(dòng)峰值加速度為0.20g，邊坡綜合水平地震系數(shù)取0.050。

3.3.2工況組合

本次對(duì)天然狀態(tài)下和地震力作用下的邊坡穩(wěn)定性均進(jìn)行了計(jì)算。并對(duì)邊坡處于暴雨或連續(xù)降雨情況下的工況進(jìn)行了穩(wěn)定性校核。

3.4 邊坡穩(wěn)定性計(jì)算參數(shù)的選取

巖體結(jié)構(gòu)面的結(jié)構(gòu)面抗剪強(qiáng)度指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)值建議值根據(jù)GB 50330—2013建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范表4.3.1確定見表1。片麻巖計(jì)算時(shí)天然重度采用25 kN/m3，飽和重度采用26 kN/m3。

3.5 邊坡穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果

根據(jù)邊坡穩(wěn)定性赤平投影分析，邊坡巖層可能沿J2節(jié)理面順層滑動(dòng)，還可能沿風(fēng)化界面滑動(dòng)。按照上述計(jì)算公式和工況組合，對(duì)邊坡整體穩(wěn)定性進(jìn)行定量計(jì)算。計(jì)算沿J2節(jié)理面順層滑動(dòng)時(shí)，考慮坡頂風(fēng)化層張裂隙的影響，飽水時(shí)張裂隙充滿水。計(jì)算結(jié)果見表2。

表1 結(jié)構(gòu)面抗剪強(qiáng)度指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)值建議值

表2 邊坡穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果表

4 邊坡穩(wěn)定性分析評(píng)價(jià)

GB 50330—2013建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范見表3。

表3 邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)Fs

邊坡一般工況條件下的安全系數(shù)介于1.39～4.39之間，大于1.35，滿足規(guī)范要求，地震工況條件下的安全系數(shù)介于1.28～4.18之間，大于1.15，滿足規(guī)范要求，邊坡穩(wěn)定狀態(tài)為穩(wěn)定。在強(qiáng)降雨作用或地震作用下坡面存在局部崩塌的可能性，表層分布的薄層碎石土亦有可能發(fā)生滑坍。

5 邊坡治理工程措施建議

1)邊坡采用信息法施工，及時(shí)了解和分析監(jiān)測(cè)信息，反饋施工情況，設(shè)計(jì)方應(yīng)根據(jù)實(shí)際狀況進(jìn)行設(shè)計(jì)調(diào)整，必要時(shí)補(bǔ)充施工階段專項(xiàng)勘察。2)從經(jīng)濟(jì)合理、技術(shù)可行、場(chǎng)地條件綜合考慮優(yōu)先采用采取坡面防護(hù)措施，建議采用錨噴法或擋土墻結(jié)合坡率法進(jìn)行支護(hù)。3)整個(gè)邊坡區(qū)應(yīng)設(shè)置完善的截、排水系統(tǒng)，并對(duì)裸露基巖進(jìn)行封閉處理。防止地表水對(duì)地面產(chǎn)生沖刷和滲透破壞。4)施工期間至施工結(jié)束一年內(nèi)，邊坡應(yīng)定期進(jìn)行觀測(cè)，直至變形穩(wěn)定。