关于非均质岩质边坡治理中滑动面的探讨

张志峰 胡银详

【摘要】边坡治理成功的关键在于滑动面的合理确定，特别是对于大于30米的非均质岩质边坡，其滑动面一般为较长的折线，通过勘探的手段很难将潜在滑动面客观确定下来，在实践过程中潜在滑坡的中部往往需要根据实际地勘资料推测，如推测不尽合理，误用最大的剩余下滑力，这就给边坡治理带来了潜在的隐患，本文从治理边坡实例出发，探讨一下非均质岩质边坡潜在滑动面的合理确定，供同行参考。

【关键词】滑动面 非均质岩质边坡 滑坡

【Abstract】The reasonable determination of sliding surface is vital to the successful treatment of slope， especially to heterogeneous rocky slope which are more than 30 meters high. Such slope's sliding surface are usually made of several long broken lines，it's difficult to determine the potential sliding surface by exploratory methods.In practice，the orientation of sliding surface are usually assumed based on actual geological and prospecting data.Some possible miscalculation may reault in hidden danger.This paper introduces some thoughts on the reasonable determination of sliding surface in heterogeneous rocky slope treatment on the basis of living example for the referance to relevant people.

【Key words】Sliding surface；Heterogeneous rocky slope；Slide slope

1. 引言

滑动面是边坡岩土体在一定的边界条件下形成的，随着外部边界条件的变化，滑动面也会相应的变化，边坡治理中滑动面分为已发生的滑动面和潜在的滑动面。目前滑坡处理广泛采用的参数反演法 [1] [2] [3]、折减法 [4]、不平衡推力法 [5] [6]，都是基于滑动面确定的前提下进行的，目前仅土质边坡的圆弧滑动面可采用SLOPE/W法 [7]搜索确定，而对于大于30米的非均质岩质边坡潜在滑动面的客观确定鲜有提及，本文从治理边坡实例出发，探讨一下非均质岩质边坡潜在滑动面合理确定。

2. 边坡工程地质概况

（1）以黟（县）-七（都）K3+394～+462段高边坡位于路线右侧，最大坡高67m。边坡地貌单元属低山剥蚀地貌，地势陡峻，地形坡度在40～60°之间，上陡下缓。该处地层岩性主要为牛屋组（Pt2n）板岩，风化强烈，板理及裂隙发育，岩石破碎，薄层状构造，强风化层岩芯呈碎块～片状，碎块状镶嵌结构，层厚2.40～13.20m；中等风化岩芯呈块状～短柱状，地层产状195°∠70°，属中硬岩，表层为松散碎石混粉土，碎石含量可占50～70%，粉土可塑状态，该层厚1.6～6.2m，如图1所示。

（2）该边坡原设计为矮挡墙支护，运营一年多，于二00八年五月中旬产生滑坡滑体厚度1.60～6.20m，体积约为10000m3，滑坡体主要为碎石土，其中碎石占60%，低液限粘土占40%。滑坡堆积体及滑坡后缘坡体均存在进一步滑动的危险性，属活滑坡。

3. 边坡稳定性分析与评价

根据边坡勘察资料，本次滑坡沿风化接触面形成的浅层滑坡，滑坡体为松散碎石混粉土，坡面雨水下渗通道良好，在雨水作用物理力学性质软化明显，在不利条件下，会诱发更大的滑坡，需及时治理。

3.1设计参数的选取。根据勘察资料正常工况下：重度取为20.5KN/m3，c为18KPa，为21°；根据滑坡带物质组成在暴雨工况下，碎石粉土：重度取为22.5KN/m3，c为6KPa，为21°；强风化板岩：重度取为24KN/m3，c为50KPa，为21。

3.2模型的建立。 根据已经产生滑坡的形态、地貌及坡体的工程地质特性，为了增加下部坡体的稳定性，确定第一级为原挡墙+坡率为1：1.75、高度为5米的人工边坡，第二、三级坡坡率1：1，高度为8米，第四～六级为1：1，高度为10米，第七级为1：0.5，高度为10～12米，每级边坡设2.0米宽的平台，进行刷坡，最大坡高为67米，如图2。

3.3剩余推力计算。

图1地质剖面图 3.3.1刷方减载后，边界条件发生变化后，滑动面随之发生变化。由于第三级边坡开挖边坡全部 进入强风化板岩中，为此我们将滑坡体分为上下两个不稳定体，形成两个滑动面。

3.3.2依据暴雨工况下的物理力学参数，根据勘察资料确定的已发生滑坡的滑动面，当稳定安全系数为1.2时 [8]，采用不平衡推力法：

Ti=FsWi sina i+ψiT i-1 -W i- cosa i tanφi-ciLi

ψi= cos（a i-1- a i ）-sin（a i-1- a i ） tanφi （1）

ψi为传递系数

3.3.3上部碎石粉土不稳定体的剩余下滑力为590KN/m，此外我们对于强风化板岩可能出现的深层滑动进行计算，如图2所示，对应潜在滑面2的剩余下滑力为80KN/m；对应潜在滑面3的剩余下滑力为100KN/m；对应潜在滑面3、4结合的剩余下滑力为330KN/m；对应潜在滑面4的剩余下滑力为510KN/m；可见强风化板岩中，在固定的边界条件下，只有滑面4的形态接近客观的潜在的滑动面，基于此，不断微调滑面4的形态，直至找出最大的剩余下滑力，本次边坡治理采用滑面1、4对应的剩余下滑力，进行边坡处置。

图2潜在滑面搜索过程及边坡治理图3.4边坡治理。

（1）上部不稳定体中，由于滑面1较陡，抗滑桩效果甚微，滑坡体会从抗滑桩顶滑出，滑面4较厚，锚杆无法进入稳定地层，基于上述因素，本次边坡治理采用锚索方案：

（2）对应滑面1的下滑力，第4、5、6级边坡采用预应力锚索框架，根据间距、排数、倾角，每个锚索的设计抗拔力至少要达到25吨，根据勘察资料所提供的锚固体与岩石的锚固强度，所需的锚固段长度在13米左右，初定锚索总长度17米，但对于深层潜在滑动面4的剩余下滑力而言，其锚固长度需大于9.5米，自由端为10米，锚索总长至少需要19.5米，可见，仅按照滑面1来治理边坡，本边坡深层滑动的需要无法满足，无法从整体上保证边坡的稳定，给工程带来隐患。

（3）考虑岩体风化界限的不确定性，结合计算情况，确定本边坡的治理方案为：第四到六级坡均采用锚索框架，每片框架由三根竖肋和三道横梁连接而成，在节点处设置锚索锁固，每束锚索由3根15.24钢筋制成，设计荷载280KN，张拉锁定荷载300KN，对应滑动面1而言，第五、六级锚索设计长度20m，锚固段长度15米，第四级锚索设计长度17m，锚固段长度12米。本边坡经过6年多的运营检验，稳定性良好。

4. 结束语

（1）滑动面不是一成不变的，而是随着岩土体边界条件的变化而改变。

（2）对于一个高边坡来讲，其潜在的滑动面很多 [9]，因此，高边坡治理必须考虑深层潜在滑动面的稳定性，对于强风化破碎岩体的潜在滑动面，必须在一定的边界条件下，多次模拟形态，找出规律，最终找到最危险的潜在滑动面，从已经产生的滑动面、最危险的潜在滑动面两方面出发，进行边坡的治理，做到一次根治，不留后患。

参考文献

[1]龚玉锋、周创兵、梁轶等.参数反演在岩质高边坡变形与稳定分析中的应用[J].岩土力学，2002，（05）：570～574.

[2]孙志斌.边坡稳定性上限分析方法及参数反演研究.中南大学博士论文.2013.

[3]鲁志强.岩质高边坡稳定性设置模拟岩体力学参数反分析.武汉理工大学硕士论文.2009.

[4]陈国庆、黄润秋、石豫川等.基于动态和整体强度折减法的边坡稳定性分析[J].岩石力学与工程学报，2014，（02）：243～256.

[5]时卫民、郑颖人、唐伯明等.边坡稳定不平衡推力法的精度分析及其使用条件[J].岩土工程学报，2004，（03）：313～317.

[6]张月英. 基于改进不平衡模式的边坡稳定性分析及程序实现.湖南大学硕士论文，2007.

[7]张志峰.安徽某高速公路K125+730～+895段滑坡治理[J].公路交通科技，2007，（11）：86～89.

[8]公路路基设计规范 JTG D30-2004：17.

[9]张乐飞.浙江省公路护坡稳定性分析及防治对策研究.长安大学硕士论文.2006.