盐水溪立交桥北侧边坡稳定性的计算及评价

李旭 许强

1 斜坡工程概况

1.1 气象水文

该不稳定斜坡所在区域属亚热带气候,冬季严寒、夏季酷热,春温低于秋温,冬季长、春秋短,光照充分,气温日差较小,季节出现时间落后于大陆,相对湿度大,雾日较多,无霜期长。

1.2 地层岩性

该不稳定斜坡坡体结构特征主要为:不稳定斜坡上覆体为第四系崩坡积(QC40l+dl):松散堆积粉质黏土夹碎石、块石土。碎石,块石主要成分为浅黄色长石石英砂岩,杂色泥岩,粒径0.1 m～1.2 m,棱角～次棱角状,含量45%左右,厚度1 m～4 m,在坡体表面可见此堆积物。下伏基岩为:珍珠冲组()紫红色,杂色砂质泥岩夹薄层泥岩和青灰色石英砂岩及自流井组()鲜红色,暗紫色泥岩。

2 斜坡工程地质条件

2.1 斜坡形态特征

该不稳定斜坡平面上似长舌形,横向平均宽约80 m,平均纵长约92 m,前缘至翠屏山公园景区道路公路岩质边切顶,后缘至370 m高程岩坎一线,两侧大致以相邻的微脊分界。该不稳定斜坡的岩质边坡带横向平均宽约60 m,平均纵长约14 m,平均坡度65°。该岩质边坡之上修建有一道混凝土挡土墙,挡墙高1.5 m,宽1 m,长约40 m,未设置泄水孔。现有挡土墙之上为不稳定斜坡变形破坏带,该带横向平均宽度约36 m,平均纵长约12.6 m,平均坡度42°。斜坡东侧边缘有一条南北向的侵蚀型低洼冲沟,为此斜坡汇水带。

2.2 区域构造背景

测区紧邻观斗山断裂。观斗山断层为一逆断层,层面倾角40°左右,沿斜坡坡顶山脊呈南西—北东走向。该断裂为深部华蓥山断裂和岷江断裂控制的表层次级断裂。岷江深大断裂发育稍晚于华蓥山深大断裂,挽近活动强烈,沿断裂带地震活动频繁,为复活断裂。区域上柏溪、天池公园、翠屏山一线是挽近地震活动强烈地带。同时该不稳定斜坡及附近断裂与褶皱发育。由于受地质构造影响,地质岩体较破碎,节理裂隙发育。

2.3 水文地质条件

该斜坡整体为岩石～土质斜坡。地下水类型主要为基岩裂隙水和松散堆积层孔隙水。在该斜坡左侧可见地下水沿基岩层面出露,流量微小。

3 斜坡稳定性计算及评价

3.1 不稳定斜坡变形破坏成因机制

岩质边坡由于紧邻断裂构造带,岩性以软岩为主,力学性质较低,抗风化能力弱。在构造活动影响下,岩层层面挤压逆冲,岩体层间滑动,节理发育,降低了岩体完整性,且此区地应力较高,在风化剥蚀下,岩体卸荷风化剥落,剥落方向约205°,在坡脚形成泥岩碎屑倒石锥,锥体厚1 m左右。第四系堆积带主要是在雨季,土体在雨水及汇水带的浸泡冲刷之下,内聚力及内摩擦角降低,土体剪切破坏之后出现滑动或滑塌。同时,前部修建的挡墙未设置泄水孔,不利于排水,反在前缘淤积大量水体,对该斜坡的稳定性也有比较大的影响。

3.2 坡体稳定性计算

为了检验不稳定斜坡变形破坏时滑动面抗剪强度指标的代表性,采用反演算分析法计算内摩擦角与粘聚力。本次采用 C,φ法进行反算:天然状态下K=1.05与暴雨状态下K=0.95反算求解,见表1。

表1 C,φ法反算结果表

在勘察中为评价其稳定性,采用折线滑动法计算该斜坡的稳定性,选取了5个剖面进行天然和暴雨工况的计算,计算参数见表2。

表2 斜坡稳定性计算参数

斜坡稳定性划分为四级:稳定性系数 Fs＞1.15为稳定,1.05＜Fs≤1.15为基本稳定,1.0＜Fs≤1.05为欠稳定,Fs＜1为不稳定,斜坡稳定性分析见表3。

表3 稳定性分析表

表3计算结果表明,天然工况下,该斜坡处于稳定状态。而斜坡在暴雨条件下,多处于不稳定或欠稳定状态,可能出现局部破坏。根据本次勘察结果,在天然状态下,盐水溪立交桥北侧不稳定斜坡处于稳定状态。而在暴雨条件下,该不稳定斜坡局部处于不稳定或欠稳定状态,将进一步出现滑动变形破坏。因此对该不稳定斜坡进行工程治理十分必要。

4 防治措施建议

局部削坡+修缮挡土墙+铺设土工布+现浇钢筋混凝土格构(框架梁中培土植草)+锚杆+截排水沟。

5 结语

1)通过对盐水溪不稳定斜坡的勘察,查明了斜坡物质组成与结构特征,通过综合勘察未发现滑带或贯通的软弱结构面,其性质属“不稳定斜坡”。2)在分析不稳定斜坡的变形特征的基础上阐明了斜坡变形的成因机制,明确了区内强降雨是斜坡变形的主要诱发因素。3)通过对不稳定斜坡的稳定性分析,验算了不同工况下斜坡的稳定性及不同安全要求下各区段的剩余下推力,为工程治理提供了设计依据。4)根据斜坡变形成因机制分析及计算结果,结合斜坡各区段变形特征及其与路线的关系,分区段采取了相应的工程处治设计方案。基于安全、经济、协调的原则,提出了避让、支挡、治水相结合的处治方案。

[1] 张倬元,王士天,王兰生.工程地质分析原理[M].北京:地质出版社,1994:322.

[2] 王 冬,赵 凯,宋 琨.某边坡失稳成因分析[J].山西建筑,2007,33(10):152-153.