边坡稳定性浅析

□包安全 □罗崇政 □魏朝森（河南省水利勘测总队）

1.工程地质概况

平青乐线迁安段地处燕山隆起带余脉南侧，地形较为复杂，主要由低山、丘陵及迁安盆地组成。地势北西高，南东低，自北部向南东方向倾斜。该路段边坡多处未进行任何防护，岩石裸露，风化严重，山体表面及山脚多碎石浮渣堆积。岩层为远古代、震旦纪块状的中厚层或厚层石英砂岩、砂质页岩和泥质白云岩结构，局部有层面张开裂缝，边坡破碎松散、见犬牙交错现象。断面主体由石英砂岩、砂质页岩及泥质白云岩组成。产状2680＜3300，其由上到下有所变化，上陡，向下变缓，局部褶皱，岩层硅化现象严重，典型构造见破坏示意图1。

在泥岩和灰岩之间还分布有一软弱夹层，在雨水作用下最容易受到侵蚀，所以不稳定岩体通常都沿着这一软弱面滑动，水体活动对危岩体的形成和失稳作用明显，减弱了岩层之间的摩阻力。

图1 结构破坏示意图

2.边坡分析及验算

2.1 危险度验算

影响坡体稳定的因子很多，但不同的因子对坡体的影响程度是不一样的，如何确定它们在坡体稳定评判中的作用是件难事。在自然界中，许多长方形物体长宽之比接近1∶0.618，符合黄金分割的原理。不少地学专家认为黄金分割原理是一种客观规律，在分析某些事件的成因时，有主要、次要原因、作用大，作用小之比遵循黄金分割法。

表1 危险性评价因子赋值表

根据以上地质、地形特征，即可得出此路段斜坡评价因子赋值列于表1。按黄金分割理论外部条件和变形条件分别赋值为6.18和 3.82。

根据分级标准表2，结合野外调查资料可得崩塌发生的危险度。参考《泥石流防治工程设计规范》。

表2 崩塌危险度评判表

从表中可以看出调查的崩塌点处于极不稳定状态，在外界诱发因素作用下，随时可能发生崩落，需马上进行防护整治，对不稳定边坡也要及时进行防护，防止边坡状况进一步恶化，给人民生命财产造成不必要的损失。

2.2 边坡稳定性计算及稳定性评价

岩质边坡由众多结构面切割的岩体组成，在自然界呈现多种模式，其中沿层面发生的平面滑动是常见的一种在岩质边坡中发生的破坏形式，所以文中也采用当前国内外应用最广的边坡稳定分析方法——极限平衡法，它是通过在已知滑移面上对边坡进行静力平衡计算，从而求出边坡稳定安全系数。平青乐线迁安段通过研究和现场调查，用极限平衡法比较合适。

图2 斜坡体受力分析图

该处斜坡的理论计算模型如图2所示，岩体在自重G和静水压力Q的作用下，斜坡的稳定性取决于抗滑力F和下滑力T之比，以K代表斜坡的稳定系数，即：

不稳定结构体的自重G由两部分组成，一是泥岩体自重，一是灰岩体自重。

式中，K-变形结构体的稳定系数；φ-岩石的内摩擦角，取软弱层的内摩擦角φ＝24°；

C-软弱结构面上的单位内聚力（MPa），泥岩经水软化后内聚力很小，这里取C=10-1MPa；

l-不稳定结构面的长度（m）；γ1-灰岩岩层单位体积重量（kN/m3），γ1＝27.6；

γ2-泥岩岩层单位体积重量（kN/m3），γ2＝26.2；

把各变量带入上述公式可得:

稳定系数K=0.91<1，根据边坡稳定系数大小，可确定边坡目前所处的稳定状态，这种评估方法对边坡的维修有着重要意义，对边坡稳定性划分见列表3（基于强度贮备安全系数），参考《建筑边坡工程技术规范》（GB50330－2002）。

表3 稳定性评判表

由此说明该斜坡处于不稳定状态之中。

3.结论

采用极限平衡法来分析边坡稳定，这种通过人为假定的虚拟状态求出安全系数的方法其结果往往具有差异，工作中还需要结合以往的工程经验从而作出工程设计判断。在边坡稳定性分析研究中根据实际工程地质条件采用黄金分割法及极限平衡法综合判断，能够提高数据的精度要求。

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