某土-岩组合边坡勘察与稳定性分析

刘　平

(福建省建筑科学研究院　福建福州　350025)



某土-岩组合边坡勘察与稳定性分析

刘平

(福建省建筑科学研究院福建福州350025)

基于某土-岩组合边坡的详细勘察工作，为该边坡的支护设计和施工提供必要的地质资料，分别采用圆弧滑动法和赤平投影法，分析了该边坡的稳定性。结果表明：该边坡的土质边坡段存在滑移破坏危险，而岩石边坡段稳定性相对较好。

土-岩组合边坡；工程勘察；边坡稳定性

1　工程概况

本次勘察拟支护边坡位于福州某小区北侧，主要为自然边坡及已支护边坡(该段边坡预重新加固支护)，边坡总长度约440m，坡体最大高度约为25m，为土岩组合型边坡，边坡走向呈近EW～近SN～近EW，坡度多在55°～75°，局部地形坡度较缓，坡度在15°～45°之间。

该边坡距离小区住宅楼约为10～15m，边坡破坏后果严重，故本工程重要性等级为一级，边坡安全等级一级～二级，岩土工程勘察等级为甲级。

本次勘察共完成钻孔35个和坑探点22个，并进行原位测试和土工试验。

1.1地层岩性

根据勘察工作的结果分析，边坡的岩土层主要有：

①-1素填土：灰黄色，松散～稍密，干燥～稍湿，主要由中粗砂堆填而成，含少量粘性土，成分分布不均匀，堆填时间不足1年。

①-2耕植土：褐黄色，松散，稍湿，主要由粘性土及中粗砂组成，含少量植物根茎。

②粉质粘土：黄褐色、红褐色，可塑，局部为硬塑。颗粒成分以粘、粉粒为主，粘性较强，含少量中细砂颗粒，属中等压缩性土。

③残积砂质粘性土：灰黄色，稍湿～湿，可塑～硬塑状态。为花岗岩风化残积形成，粘性较差，砂感较强，浸水后易软化崩解。

④全风化花岗岩：灰黄、灰褐色，湿。风化剧烈，呈土状，该层遇水易软化、崩解。

⑤-1砂土状强风化花岗岩：灰黄、灰褐色，饱和，风化强烈，呈砂土状，矿物间粘聚力较弱，岩芯手捻即碎，该层遇水易软化、崩解。

⑤-2碎块状强风化花岗岩：灰黄色，湿。风化不均，呈碎块状，部分位置该层岩芯呈碎粒状，岩芯风化裂隙发育。

⑥层中风化花岗岩：青灰色、灰白色、肉红色等，呈长柱状，局部呈短柱状和块状，中粗粒花岗结构，块状构造，质地较硬，节理裂隙发育，岩芯破碎，多呈短柱状及块状，岩面新鲜，质硬，锤击不易碎。

根据土工试验结果统计分析，结合野外钻探、槽探、物探等资料和相关规范[1～3]，综合确定边坡各土层物理力学参数见表1。

表1　各土层物理力学参数

1.2水文条件与地震

本场地所处地区属亚热带海洋性季风气候，温和湿润、雨量充沛、光热丰富。场地地下水主要为赋存于①-1层素填土及①-2层耕植土的上层滞水，③层残积砂质粘性土的孔隙潜水，以及下部花岗岩带中的孔隙-裂隙弱承压水。勘察期间，实测地下水混合稳定水位埋深为1.20～7.00m。

拟建场地位处抗震设防烈度6度区，地震动峰值加速度为0.05g，设计地震分组为第一组。

2　稳定性分析

由勘察成果可知，该边坡类型为土质边坡与岩质边坡相结合的土岩组合边坡。其中，K0+0～K0+55为土质边坡，K0+55～K0+145为岩质边坡， K0+145～K0+215为土质边坡，K0+215～K0+245为岩质边坡，K0+245～K0+315为土质边坡，K0+315～K0+358为岩质边坡，K0+358～K0+440为土质边坡。土质边坡与岩质边坡的分布段的详细情况见图1“边坡类型分布图”。

2.1土质边坡稳定性分析

根据边坡滑动面的分布及边坡现状，选取2个典型剖面(位置见图1，剖面10-10′：坡体由花岗岩风化层组成的边坡；剖面21-21′：坡体上部由素填土、耕植土、粉质粘土、残积砂质粘性土组成，下部由全风化花岗岩和砂土状强风化花岗岩组成的边坡)，通过SLIDE软件采用圆弧滑动法进行模拟计算[4]。

(1)计算工况

本边坡坡顶无建筑物和动荷载，可不考虑荷载影响，现状边坡存在地下水，且暴雨时可形成渗流面，另考虑地震暴雨同时发生的情况，故考虑地震作用与暴雨形成地下水渗流作用进行组合，故本边坡稳定性评价的工况如下：

A1：现状边坡

A2：现状边坡+地下水渗流作用

A3：现状边坡+地震作用

A4：现状边坡+地下水渗流作用+地震作用

(2)计算结果

在现状边坡情况下，对剖面10-10′和21-21′搜索坡体内最危险滑面结果见图2～图5，其计算结果见表2(仅列出各种条件下的最小安全系数值)。

在自然状态下，剖面10-10′的稳定性系数KS=2.407，处于稳定状态；剖面21-21′的稳定性系数KS=0.922，处于不稳定状态(见图2)。

在饱水状态下，剖面10-10′的稳定性系数KS=2.036，处于稳定状态；剖面21-21′的稳定性系数KS=0.649，处于不稳定状态(见图3)。

在地震状态下，剖面10-10′的稳定性系数KS=1.607，处于稳定状态；剖面21-21′的稳定性系数KS=0.623，处于不稳定状态(见图4)。

在地震+饱水状态下，剖面10-10′稳定性系数KS=1.348，处于稳定状态；剖面21-21′稳定性系数KS=0.438，处于不稳定状态。(见图5)

表2　边坡稳定性计算结果

(3)稳定性评价

剖面10-10′所代表的边坡在以上工况下的边坡安全系数均大于相关规范规定的边坡稳定安全系数[2-4]，稳定性较好，但素填土、耕植土、全风化花岗岩和砂土状强风化花岗岩在长期降雨的情况下容易产生土体内粘性土流失的情况；剖面21-21′所代表的边坡在以上工况下的边坡安全系数均小于相关规范规定的边坡稳定安全系数，稳定性差，勘察过程中，K0+358～K0+440中局部地段发生了轻微滑塌现象也说明了这点；另，素填土、耕植土、全风化花岗岩和砂土状强风化花岗岩在长期降雨的情况下容易产生土体内粘性土流失的情况，粉质粘土及残积砂质粘性土具有浸水易软化的特点。

2.2岩质边坡稳定性分析

本次勘察，边坡多处地段基岩直接出露，为岩质边坡，主要在K0+55～K0+115段和K0+355～K0+380段(其他地段也有基岩出露)，边坡上部主要由①层素填土、⑤-2层碎块状强风化花岗岩和⑥层中风化花岗岩组成，其中①-1层素填土分布厚度较薄。这里选取两个有代表性点位采用赤平投影法进行分析。

1)DO2点(具体位置见边坡类型分布图) 发育节理主要为①N58°E/NW∠60°，节理平行发育，节理面间距为10～20cm，裂隙面由铁锰矿物充填；②N40°W/NE∠80°，节理平行发育，节理面间距为5～25cm，裂隙面由铁锰矿物充填。边坡产状为N80°E/SE∠75°。其节理裂隙与边坡走向的赤平投影图见图6。

2)DO3点(具体位置见边坡类型分布图) 发育节理主要为①N15°W/SW∠80°，节理平行发育，节理面间距为10～20cm，裂隙面由铁锰矿物充填；②N20°E/SE∠85°，节理平行发育，节理面间距为5～30cm，裂隙面由铁锰矿物充填；③N25°E/NW∠43°，节理平行发育，节理面间距为10～50cm，裂隙面由铁锰矿物充填；④近EW/S∠64°，节理平行发育，节理面间距为20～40cm。边坡产状为N77°E/SE∠68°。其节理裂隙与边坡走向的赤平投影图见图7。

由图6与图7可以看出，DO2点附近不存在结构面组合形成的楔型体破坏，边坡稳定性较好；DO3点附近的裂隙①和裂隙④及裂隙②和裂隙④相交均可构成楔形体，边坡易发生楔形破坏。

3　结论与建议

通过对边坡的详细勘察工作，结合本文所进行的分析，可得出以下主要结论：

(1)以10-10′为代表的边坡，其坡体由花岗岩风化层组成，在天然状态下属于基本稳定状态，但在土体饱和或地震等不利条件下，稳定系数有所降低，故亦需要对边坡进行适当加固和防水处理。

(2)以21-21′为代表的边坡，其坡体上部由素填土、耕植土、粉质粘土、残积砂质粘性土组成，下部由全风化花岗岩和砂土状强风化花岗岩组成，边坡整体稳定性差，需加强支护，治理方案根据场地的工程地质、水文地质条件与边坡的工作条件，可采用锚杆(索)挡墙进行支护，局部稳定性差地段可考虑采用抗滑桩的支护措施。

(3)岩质边坡段没有较大规模断层通过，岩体完整性好，局部因节理结合可构成不稳定的楔型体，但规模不大，建议在边坡开挖后对岩质边坡采用随机锚杆(索)进行支护，并采用混凝土喷面处理。

[1]GB50021-2001(2009版), 岩土工程勘察规范[S].

[2]GB50330-2013, 建筑边坡工程技术规范[S].

[3]DBJ13-84-2006, 岩土工程勘察规范[S].

[4]王光进. 边坡工程稳定与不确定性分析Slide程序的应用[M]. 北京: 冶金工业出版社, 2015.

刘平(1987.12-)，男，工学硕士，助理工程师，主要从事岩土工程勘察方面的工作。

Geotechnical Engineering Exploration and Stability Analysis of A Soil-rock Slope

LIUPing

(Fujian Academy of Building Research, Fuzhou 350025)

Based on detailed geotechnical engineering exploration of a soil-rock slope, the stability of the slope is analyzed by circular sliding method and stereographic projection method, respectively. The study results show that the soil slope has the risk of the potential sliding instability, and the stability of the rock slope is relatively superior. Then the necessary geotechnical data was provided for the supporting design and construction of the slope．

Soil-rock slope; Geotechnical engineering exploration; Stability of slope

刘平(1987.12-)，男，工学硕士，助理工程师。

E-mail:pl1013@qq.com

2016-01-02

TU47

A

1004-6135(2016)02-0087-04