劉小浪 張 偉

(1.畢節(jié)市公路處，貴州 畢節(jié) 551700; 2.畢節(jié)市交通建設(shè)工程質(zhì)量監(jiān)督站，貴州 畢節(jié) 551700)

0 引言

根據(jù)巖體結(jié)構(gòu)控制理論[1]，巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性主要受內(nèi)部結(jié)構(gòu)面的分布形式和強(qiáng)度控制，實(shí)際工程中，結(jié)構(gòu)面組合使巖質(zhì)邊坡發(fā)生平面滑動(dòng)、楔形體破壞、傾倒等破壞形式。實(shí)踐中，常采取赤平極射投影初步判斷巖質(zhì)邊坡的穩(wěn)定性[2-5]，但赤平投影無(wú)法體現(xiàn)結(jié)構(gòu)面的位置和不穩(wěn)定塊體的大小，分析結(jié)果往往偏保守。為此，孫玉科[6]提出實(shí)體比例投影分析法，根據(jù)野外實(shí)測(cè)結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀和分布位置，通過(guò)作圖，求出結(jié)構(gòu)面的組合交線(xiàn)、組合的平面，以及由組合的平面和直線(xiàn)圍成的結(jié)構(gòu)體的幾何形狀和規(guī)模、分布位置和方向等，并且完全變立體表示為平面表示，代入巖塊和結(jié)構(gòu)面參數(shù)，即可定量分析邊坡的穩(wěn)定性。

1 工程概況

邊坡出露巖層屬中新元古界硅鋁質(zhì)淺變質(zhì)巖系，主要為云母石英片巖，片理發(fā)育，平均產(chǎn)狀為130°∠34°，呈定向排列。開(kāi)挖邊坡產(chǎn)狀為135°∠48°，出露中風(fēng)化層片理面，節(jié)理裂隙發(fā)育，將邊坡切割得較破碎。

2 邊坡穩(wěn)定性分析

2.1 赤平極射投影分析邊坡穩(wěn)定性

圖1為邊坡中A1～A4四個(gè)點(diǎn)統(tǒng)計(jì)優(yōu)勢(shì)結(jié)構(gòu)面赤平投影圖。根據(jù)赤平投影分析邊坡穩(wěn)定性原理，四個(gè)點(diǎn)邊坡都容易沿片理面發(fā)生順層滑動(dòng)，A1點(diǎn)節(jié)理2和片理與邊坡組合形成臨空體，易發(fā)生小范圍的楔體滑動(dòng)，A2點(diǎn)節(jié)理2和片理與邊坡組合易發(fā)生楔體滑動(dòng)，A3點(diǎn)節(jié)理2和片理與邊坡組合易發(fā)生楔體滑動(dòng)，A4點(diǎn)節(jié)理1和片理與邊坡組合易發(fā)生楔體滑動(dòng)。

2.2 實(shí)體比例投影分析邊坡穩(wěn)定性

2.2.1勘測(cè)線(xiàn)及結(jié)構(gòu)面位置關(guān)系

勘測(cè)線(xiàn)走向與邊坡坡面走向平行。如圖2所示為邊坡測(cè)繩上兩個(gè)點(diǎn)A,B。A點(diǎn)測(cè)繩讀數(shù)為3.2 m，B點(diǎn)測(cè)繩讀數(shù)為11.2 m。

2.2.2結(jié)構(gòu)面及坡面赤平投影圖

通過(guò)邊坡和結(jié)構(gòu)面的產(chǎn)狀作赤平投影圖，如圖3所示，結(jié)構(gòu)面J1,J2以及坡面組成一個(gè)結(jié)構(gòu)體，易形成楔形體滑動(dòng)。

2.2.3結(jié)構(gòu)面實(shí)體比例投影

作一水平面為投影平面，標(biāo)出坡頂線(xiàn)和結(jié)構(gòu)面J2,J1的實(shí)測(cè)點(diǎn)A′和B′，坡頂線(xiàn)左側(cè)代表邊坡面的投影，右側(cè)代表水平結(jié)構(gòu)面的投影(見(jiàn)圖4)。

在坡頂面一側(cè)，過(guò)A′,B′，兩點(diǎn)分別作結(jié)構(gòu)面J2和J1的走向線(xiàn)的平行線(xiàn)，二者相交于C′點(diǎn)。在邊坡面一側(cè)，過(guò)A′,B′兩點(diǎn)分別作結(jié)構(gòu)面和邊坡面的交線(xiàn)OA,OB的平行線(xiàn)，二者相交于O′點(diǎn)，連接C′O′，A′C′B′O′即為所求結(jié)構(gòu)體在水平投影面上的實(shí)體比例投影。

根據(jù)幾何關(guān)系，該結(jié)構(gòu)體的體積為：

2.2.4結(jié)構(gòu)體巖體力學(xué)作用分析

如果巖塊在自重作用下發(fā)生滑移時(shí)，主要是沿著勢(shì)能最低兩組結(jié)構(gòu)面組合交線(xiàn)方向滑移。分析這種巖體力學(xué)作用的關(guān)鍵在于確定出組合交線(xiàn)產(chǎn)狀。有了組合交線(xiàn)產(chǎn)狀后，再求出垂直于組合交線(xiàn)結(jié)構(gòu)面視傾角θ，然后分析其力學(xué)作用。

如圖5所示，δ=17.63°為J1,J2組合交線(xiàn)OC的傾角，垂直于OC的結(jié)構(gòu)面J1，J2的視傾角為θ1=65.7°和θ2=31.38°。

結(jié)構(gòu)體的力學(xué)模型如圖6所示，作用于結(jié)構(gòu)面J1，J2的滑移力分力P1,P2分別為：

P1=Wcosθ1

(1)

P2=Wcosθ2

(2)

代入W=89×2 556×10=2 275 kN,P1=936 kN,P2=1 942 kN。由自重W產(chǎn)生的下滑力為S:

S=Wsinδ

(3)

代入數(shù)值得:S=689 kN?？够為:

T=T1+T2=P1tgφ1cosδ+c1F1+P2tgφ2cosδ+c2F2

T=Wcosδ(cosθ1tgφ1+cosθ2tgφ2)+c1F1+c2F2

(4)

其中,c1，c2分別為J1和J2的粘聚力；φ1，φ2分別為J1和J2的內(nèi)摩擦角；F1,F2分別為結(jié)構(gòu)面J1，J2構(gòu)成滑面的面積。若c1=c2,φ1=φ2,則式(4)簡(jiǎn)化為:

T=Wcosδtgφ(cosθ1+cosθ2)+c(F1+F2)

(5)

代入φ=20°,c=40 kPa,F2=52.6 m2,F1=13.3 m2,得T=3 634 kN。穩(wěn)定性系數(shù)K=T/S≈5。故該結(jié)構(gòu)體穩(wěn)定,不會(huì)下滑。

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)長(zhǎng)期觀察，邊坡存在沿片理面局部掉塊、沿結(jié)構(gòu)面發(fā)生小型楔形體掉塊現(xiàn)象，與赤平極射投影定性分析結(jié)果一致；A,B結(jié)構(gòu)面切割形成的楔形體未發(fā)生滑動(dòng)現(xiàn)象，與實(shí)體比例投影分析結(jié)果基本一致。對(duì)比結(jié)果表明兩種方法均有適用性，在巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性分析中可發(fā)揮重要作用。