攀枝花市炳三区F线道路工程边坡稳定性分析

杨 伟

(四川省冶金地质勘查局601大队，四川 攀枝花 617000)

攀枝花市炳三区F线道路工程边坡稳定性分析

杨 伟

(四川省冶金地质勘查局601大队，四川 攀枝花 617000)

根据《岩土工程勘察规范》《建筑边坡工程技术规范》及相关执行规定，对攀枝花市炳三区F线道路进行勘察，用圆弧滑动法和简化Bishop法计算了该道路工程的边坡稳定性，通过对道路边坡进行稳定性分析和评价，提出了边坡治理措施建议。

道路工程，稳定性分析，圆弧滑动法，简化Bishop法

0 引言

随着现代化经济的高速发展及政府对基础设施建设的不断投入，我国城市正在不断地膨胀和扩张，城市道路作为城市总体规划的重要组成部分，关系到整个城市的有机活动。但是，近年来城市道路受当地气候、水文、地形等地质条件的影响，加上筑路材料的选取及分布不当等各种原因，使公路的边坡稳定性下降，从而造成工程事故频发，例如边坡侵蚀、边坡塌方等，这些灾害事故直接造成重大的经济损失，更对人民群众的生命安全造成潜在的威胁。再如发生于四川省西部山区的“5·12”汶川大地震，对道路交通的破坏特别严重。损坏桥梁670座、隧道24座、路面24 011处、垮塌规模较大的路基挡墙1 736处等[1]。由于道路工程事故如此频繁，故需对道路边坡稳定性进行分析。本文以处于四川省7度抗震设防地区的攀枝花市炳三区F线道路工程为例，对该工程进行边坡稳定性计算，并在计算的基础上提出边坡治理措施建议。

1 工程地质条件

F线道路勘察场地属中低山构造剥蚀地貌，斜坡地形，地势北低南高。场地北侧最低为拟建F线道路和炳三区F10，F11地块，斜坡地段为炳F12地块，场地南侧为炳F13地块，高程介于1 268 m～1 335 m之间，相对高差67 m，自然坡度约25°～40°。场地规划图见图1，在道路开挖地段局部存在有陡坎。坡面上植被发育一般，以低矮灌木及山地草从等为主，场地地表分布有少量生活垃圾。勘察区地层岩性由新到老主要为第四系全新统素填土、填筑土、第四系全新统粉质粘土层、第四系中更新统昔格达组地层和华力西期花岗岩。调查区在区域构造上位于川滇南北向构造带中段西侧与滇、藏“歹”字形构造复合部位，构造十分复杂，褶皱、断裂发育，古有岩浆岩侵入，火山爆发，时至燕山期、喜山期构造活动仍然强烈。场区构造受南北向的断裂构造控制，主要有纳拉箐断层、田保断层、烂泥湾断层、大渡口断层等，这些断裂带控制着地层岩性分布、山脉水系的走向，也都是控震构造。

2 F线公路边坡稳定性计算与评价

2.1 计算边界

1)整体稳定性考虑整个山体斜坡，上部地块不降低设计标高时，开挖边坡最大放坡条件为1∶0.75，炳F13地块按照设计标高时开挖边坡最大放坡条件为1∶0.75～1∶1.25；2)水作用采用总应力法，昔格达组地层为弱～微透水层，不考虑渗透压力。

2.2 计算参数

勘察时对场地内昔格达组泥岩、昔格达组粉砂岩及昔格达组泥岩粉砂岩层面进行了原位测试工作、室内取样测试工作和直剪试验，结合工程地区勘察项目测试结果，土体岩土物理力学指标按表1取值，其中昔格达组粉砂岩含水层取饱和指标。

表1 岩土体物理力学参数建议值

2.3 稳定性计算工况

按两种工况进行稳定性计算:

1)第一种工况(工况Ⅰ)：天然状态下；2)第二种工况(工况Ⅱ)：天然状态+7度地震作用下。

2.4 稳定性计算方法

边坡土层主要为昔格达组地层，昔格达组地层主要呈现土的性质，边坡破坏模式选用圆弧滑动法和简化Bishop法[2]。

本次计算采用北京理正计算设计软件，稳定性计算公式[3]如下：

(1)

Rn=(Wn((1-ru)cosαn-Asinαn)-RDn)tgφnCnLn

(2)

Tn=(Wn(sinαn+Acosαn)+TDn

(3)

(4)

ψj=cos(αi-αi+1)-sin(αi-αi+1)tgφi+1

(5)

其中，Wi为第i条块的重量，kN/m；Ci为第i条块内聚力，kPa；φi为第i条块内摩擦角，(°)；Li为第i条块滑面长度，m；αi为第i条块滑面倾角，(°)；βi为第i条块地下水线与滑面的夹角，(°)；A为地震加速度(重力加速度g)；Kf为稳定系数；ψj为第i块的剩余下滑力传递至第i+1块时的传递系数(j=i)。

2.5 公路开挖边坡整体稳定性系数计算结果

场地边坡按照1∶0.75放坡后进行整体稳定性系数计算,计算结果见表2，按照降低上部地块标高后稳定性系数计算结果见表3，并按如下两种工况进行稳定性计算(工况Ⅰ：天然状态下；工况Ⅱ：天然状态+7度地震)。

表2 上部地块未场坪整体稳定性系数

表3 上部地块场坪边坡整体稳定性系数

2.6 公路开挖边坡整体稳定性评价

根据表2和3表可知，上部F13地块场坪时比未场坪时稳定性系数提高0.2～0.3，未场坪时边坡整体不稳定，稳定系数很低，治理费用很高，建议采用炳F13地块场坪(标高为1 323 m)时的拟开挖边坡。

根据拟开挖边坡(炳F13地块场坪)地层出露情况和边坡上下放坡边界线范围，将边坡分为三段，即AB段，BC段和CD段。

AB段全长为100 m，根据场地上下放坡边界线，边坡最大放坡条件为1∶0.75(代表剖面为1—1′剖面)，拟开挖边坡上部出露地层为素填土，厚度约18 m，下部为昔格达组地层和强风化花岗岩，从坡脚至坡顶高度为45 m。根据拟开挖边坡稳定性计算结果，自然条件下拟开挖边坡稳定性系数为0.905，边坡按照1∶0.75放坡后，将引起坡顶素填土产生滑塌现象，该段拟开挖边坡不稳定。

BC段全长为256 m，根据场地上下放坡边界线，边坡最大放坡条件为1∶1.25(代表剖面为2—2′，3—3′，4—4′剖面)，边坡出露地层为昔格达组泥岩、粉砂岩，边坡高度为40 m。据拟开挖边坡稳定性计算结果，圆弧滑动法自然条件下拟开挖边坡稳定性系数为1.064～1.241，在地震条件下稳定性系数为1.019～1.184，简化Bishop法自然条件下拟开挖边坡稳定性系数为1.129～1.314，在地震条件下稳定性系数为1.065～1.241。因此依据文献[5]，边坡高度大于30 m，边坡工程安全等级为一级。拟开挖边坡计算采用的为圆弧滑动法，边坡稳定安全系数见表4，边坡稳定安全系数[K]=1.30，计算结果表明，在天然和地震情况下，边坡安全储备不足。

表4 边坡稳定安全系数表

CD段全长为95 m，根据场地上下放坡边界线，边坡最大放坡条件为1∶1.0(代表剖面为5—5′剖面)，边坡出露地层为昔格达组泥岩、粉砂岩，边坡高度为38.7 m。据拟开挖边坡稳定性计算结果，圆弧滑动法自然条件下拟开挖边坡稳定性系数为0.983，在地震条件下稳定性系数为0.942，简化Bishop法自然条件下拟开挖边坡稳定性系数为1.046，在地震条件下稳定性系数为0.987,边坡按照坡比开挖，将产生昔格达组地层滑坡现象，该段拟开挖边坡不稳定。

3 结论与建议

3.1 结论

在勘察资料的基础上，获取了边坡稳定性评价所需的岩土力学参数。通过边坡稳定性评价，可得出如下结论：

1)攀枝花市炳三区F线道路边坡处于区内人类工程经济活动现象轻微的地区，自然边坡整体是稳定的；2)拟开挖边坡在天然和地震状态下AB段、CD段不稳定，BC段安全储备不足，故对F线开挖边坡必须采取支护措施；3)通过本次勘察，炳F13地块发现一个小滑坡体，滑坡体属于浅表层素填土小型滑坡，对边坡整体稳定无影响。

3.2 建议

1)拟开挖边坡高度较大，坡度较陡，边坡一旦失稳将造成的经济损失巨大，后果严重，潜在的社会影响严重。场坪时适当调整场坪标高，尽量减小坡面高度,炳F12、炳F13地块建议场坪标高为1 323.00 m；2)拟开挖F线边坡支护方案采用抗滑挡墙、锚杆(锚索)和地表排水措施；3)昔格达组地层遇雨易崩解，长期的地表水冲刷，将减小昔格达组地层物理力学指标，因此要做好坡面及周边的排水措施。

[1] 周德培，张建经，汤 涌.汶川地震中道路边坡工程震害分析[J].岩土力学与工程学报，2010，29(3)：565-576.

[2] 邓东平，李 亮.两种滑动面型式下边坡稳定性计算方法的研究[J].岩土力学，2013,34(2)：372-410.

[3] 刘振兴.基于北京理正岩土软件和PLAXIS的软土地基加筋路堤稳定性计算方法研究[D].成都：西南交通大学，2012.

[4] GB 50011—2010，建筑抗震设计规范[S].

[5] GB 50021—2001，岩土工程勘察规范[S].

[6] GB 50330—2002，建筑边坡工程技术规范[S].

Analysis on engineering slope stability of F line road in Bingsan district in Panzhihua

Yang Wei

(SichuanMetallurgicalGeologicalExplorationBureau601Brigade,Panzhihua617000,China)

The investigation of the F line road of the Bingsan district in Panzhihua city is performed according toCodeforInvestigationofGeotechnicalEngineeringandTechnicalCodeforBuildingSlopeEngineeringand relevant provisions, using the slice method and simplified Bishop method to calculate the stability analysis of slope of the road engineering. Slope treatment measures are proposed by the stability analysis and evaluation of road slope.

road engineering， stability analysis， slice method， simplified Bishop method

1009-6825(2015)02-0050-02

2014-11-08

杨 伟(1976- )，男，工程师

U416.14

A