王磊，邢月龍，陳亮

(中國建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心江蘇總隊，南京 211135)

工程建設中出現(xiàn)邊坡失穩(wěn)的地質(zhì)災害問題通常會給人們帶來不可預測的危害，因此邊坡穩(wěn)定性研究頗為重要。目前，極限平衡法是國內(nèi)外眾多學者研究邊坡穩(wěn)定性工作中的主要方法。自1955年Bishop等[2]提出極限平衡法以來，經(jīng)歷了眾多學者不同假設條件下的修正，儼然已經(jīng)成為一種最重要、有效的評價邊坡穩(wěn)定性的研究方法，在理論與實踐中得到廣泛運用。許洪亮等[3]根據(jù)地質(zhì)條件與邊坡的形態(tài)特征，運用極限平衡法對7個剖面進行穩(wěn)定性計算，并提出針對性的邊坡治理建議。張楚楚等[4]結合極限平衡法和有限單元法分析了楞古水電站邊坡穩(wěn)定性及破壞模式。

研究區(qū)麗江古城西南水泥有限公司5 000 t/d熟料水泥生產(chǎn)線項目位于云南省麗江市金山街道，項目地塊已完成初步建設規(guī)劃，根據(jù)規(guī)劃，項目北側開挖削方工程形成的邊坡最大坡高達46 m。為了確保擬形成邊坡穩(wěn)定性，需要對擬形成的邊坡進行穩(wěn)定性評價，并提出合理的防治工程方案。

1 項目區(qū)地質(zhì)環(huán)境條件信息

1.1 地形地貌

項目區(qū)地貌屬侵蝕剝蝕低中山山腰緩坡段，所在山體最高點高程為2 548 m，最低點高程為2 455.5 m。邊坡所在山體自然坡面北高南低，坡面的自然坡度介于15°～20°。

1.2 地層巖性

項目區(qū)出露地層主要為二疊系上統(tǒng)黑泥哨組(P2h)玄武巖。自然坡體表面局部分布有厚度多小于0.5 m第四系殘坡積粉質(zhì)黏土層。

1.3 地質(zhì)構造及地震

項目區(qū)附近的區(qū)域構造主要有冷門山向斜、麗江-干塘子斷裂和麗江-文化斷裂。

項目區(qū)所處區(qū)域抗震設防烈度為8度，設計基本地震加速度值為0.20 g。

1.4 水文地質(zhì)條件

項目區(qū)地下水類型主要為松散巖裂隙潛水，根據(jù)邊坡最大孔深42.1 m未揭露地下水。地下水主要由大氣降水下滲和區(qū)域地下水遠程滲流補給。地下水的排泄主要有垂直、水平排泄兩種。

1.5 工程地質(zhì)條件

本次邊坡勘查根據(jù)規(guī)范要求沿邊坡坡向布置勘探線17條，勘探線間距20 m，勘探點間距15 m，共布置勘探點72個。根據(jù)勘查成果，項目區(qū)巖土層可劃分2個工程地質(zhì)層，3個亞層。

①第四系殘坡積層(Qel-dl)：巖性以粉質(zhì)黏土為主，褐黃，灰綠色，厚度多小于0.5 m，主要分布于山體表部。

③-1全風化玄武巖：灰黃色，巖芯呈土狀，夾強風化玄武巖碎石，原巖結構模糊不清，遇水易軟化。揭露厚度介于0.5～9.6 m，均位于山體淺表。全風化巖體極破碎，巖體基本質(zhì)量等級Ⅴ級。

③-2強風化玄武巖：灰綠、藍灰色，巖芯呈礫砂狀、碎塊狀，巖體發(fā)育3組以上結構面，不存在優(yōu)勢外傾結構面，巖體近似為各向同性介質(zhì)。巖芯經(jīng)過暴曬后，散落呈碎塊狀，顯示該地層具有類似頁巖日曬易裂的特性。揭露厚度介于9.0～38.4 m，為邊坡主要土層。強風化巖體破碎，為軟巖，巖體基本質(zhì)量等級Ⅴ級。

2 項目區(qū)邊坡特征

擬形成邊坡坡腳主要為規(guī)劃建筑、道路，根據(jù)現(xiàn)場地形地貌、建設規(guī)劃，對擬形成邊坡采用1∶1坡比，臺階高度8 m，平臺寬度3 m進行放坡，項目區(qū)用地紅線可以滿足邊坡放坡空間要求(圖1，表1)。

圖1 擬形成邊坡分段示意圖

表1 項目區(qū)擬形成邊坡特征表

3 邊坡穩(wěn)定性評價

3.1 計算工況

(1) 天然工況：按天然重度、物理力學參數(shù)。

(2) 暴雨工況：按飽和重度、物理力學參數(shù)。

(3) 地震工況：自重+地震力。

3.2 邊坡安全系數(shù)的確定

項目區(qū)邊坡高度大于30 m，邊坡失穩(wěn)發(fā)生地質(zhì)災害后威脅坡腳擬建水泥廠建筑、道路、人員安全，項目區(qū)邊坡安全等級為一級。邊坡穩(wěn)定狀態(tài)劃分及穩(wěn)定安全系數(shù)根據(jù)表2、表3確定。

表2 邊坡穩(wěn)定性狀態(tài)劃分

表3 邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)Fst

3.3 計算參數(shù)選取

邊坡勘查通過采用原位灌水法密度試驗獲取項目區(qū)巖土體重度，天然工況下玄武巖抗剪強度指標采用現(xiàn)場直接剪切試驗獲取，其飽和狀態(tài)按天然狀態(tài)0.7倍考慮。邊坡計算參數(shù)見表4。

3.4 邊坡穩(wěn)定性評價方法

治理區(qū)邊坡開挖后主要出露全-強風化玄武巖，鉆孔揭露巖芯呈砂土狀、碎塊狀，巖體發(fā)育3組以上結構面，不存在優(yōu)勢外傾結構面，巖體近似為各向同性介質(zhì)。本次使用《建筑邊坡工程技術規(guī)范》(GB50330-2013)[1]推薦采用規(guī)范推薦的畢肖普(Bishop)條分法進行穩(wěn)定性分析評價，計算方法如下:

表4 邊坡計算指標參數(shù)建議表

式中，F(xiàn)s為邊坡穩(wěn)定性系數(shù)；ci為第i計算條塊滑面黏聚力(kPa);φi為第i計算條塊滑面內(nèi)摩擦角(°);li為第i計算條塊滑面長度(m);θi為第i計算條塊滑面傾角(°)，滑面傾向與滑動方向相同時取正值，滑面傾向于滑動方向相反時取負值；Ui為第i計算條塊滑面單位寬度總水壓力(kN/m)；Gi為第i計算條塊單位寬度自重(kN/m)；Gbi為第i計算條塊單位寬度豎向附加荷載(kN/m),方向指向下方時取正，指向上方時取負值；Qi為第i計算條塊單位寬度水平荷載(kN/m)，方向指向坡外時取正值，指向坡內(nèi)時取負值；hwi，hw，i-1為第i及第i-1計算條塊滑面前端水頭高度(m)；γ為水重度，取10 kN/m3；i為計算條塊號，從后方編起；n為條塊數(shù)量。

3.5 計算結果

項目區(qū)現(xiàn)為自然斜坡，尚未進行場地整平形成人工邊坡，未見變形跡象，無法確定滑面，本次邊坡穩(wěn)定性驗算采用理正巖土軟件對削坡放坡后邊坡擬形成邊坡潛在最危險面進行自動搜索，并計算各段邊坡穩(wěn)定性。邊坡計算參數(shù)見表5。

表5 邊坡穩(wěn)定性計算結果

從表5可以看出BC段邊坡處于暴雨工況不穩(wěn)定、天然工況基本穩(wěn)定，因此場地整平后BC段邊坡穩(wěn)定性差；DE段、FG段邊坡天然工況和暴雨工況基本穩(wěn)定，因此場地整平后BC段邊坡穩(wěn)定性較差；其余坡段邊坡穩(wěn)定性系數(shù)達到安全系數(shù)要求，邊坡處于整體穩(wěn)定狀態(tài)。

4 邊坡治理措施

根據(jù)項目區(qū)各段邊坡的特征及邊坡穩(wěn)定性情況，采取削坡降坡、錨桿(索)格構、截排水溝、坡面綠化等措施進行邊坡支護(圖2)。

(1) BC、DE、FG段邊坡穩(wěn)定性差～較差，設計采用削坡降坡后錨索格構的方式進行支護，錨索長度20～24 m。

(2) 其余坡段邊坡整體穩(wěn)定，設計采用削坡降坡后錨桿格構的方式進行支護，錨索長度6～9 m。

(3) 設計采用鋼筋混凝土格構進行坡面護坡，格構橫梁間距2.65 m、2.7 m，豎肋間距4.0 m，格構梁豎肋、橫梁的寬度為400 mm，高度為350 mm。

(4) 設計采用坡頂截水溝、坡面排水溝、平臺排水溝、坡腳排洪溝攔截邊坡后緣匯水及坡面匯水。

圖2 邊坡治理完成效果圖

5 結語

(1) 通過邊坡勘查、測繪、巖土測試等手段查明了項目區(qū)地質(zhì)環(huán)境條件和邊坡特征。

(2) 通過邊坡穩(wěn)定性計算得出，BC段邊坡處于暴雨工況不穩(wěn)定、天然工況基本穩(wěn)定，因此場地整平后BC段邊坡穩(wěn)定性差；DE段、FG段邊坡天然工況和暴雨工況基本穩(wěn)定，因此場地整平后BC段邊坡穩(wěn)定性較差。

(3) 為了保證擬建麗江古城西南水泥有限公司5 000 t/d熟料水泥生產(chǎn)線項目的安全，必須對項目區(qū)邊坡進行支護。根據(jù)項目區(qū)地質(zhì)環(huán)境條件、邊坡特征以及穩(wěn)定性分析，建議采用削坡減載、錨桿(索)、格構、截排水、坡面綠化等邊坡治理措施。