东山土质边坡地质特性研究

夏 荣 立

(中国国际工程咨询公司,北京 100048)



东山土质边坡地质特性研究

夏 荣 立

(中国国际工程咨询公司,北京 100048)

以成都市东篱山庄边坡工程项目为例，介绍了项目工程概况，基于以极限平衡理论为依据的折线形滑面条分法和传递系数法，通过现场试验数据的反算及敏感性分析选取演算参数，对该边坡工程三条纵剖面的稳定性结果进行了分析，提出了边坡的治理方案。

边坡稳定性，水文地质，抗剪强度，滑坡

为了保证实际施工过程中人工边坡的稳定性，基于工程场地的踏勘以及现场试验参数的选取，通过极限平衡法可得到边坡的稳定性系数。按照边坡稳定性的分布以及边坡工程周边的地形地貌，可提出不同的支护方案，进行稳定性评价及监测网的布设，进而为工程项目的顺利开展提供安全稳定的施工条件[1-3]。

1 工程概况

所涉及的工程场地边坡均为土质边坡。斜坡区的人工边坡可分为原有边坡和工程建设中开挖或回填将形成的边坡。斜坡区内单体建筑修建时将在建筑物后部进行人工切坡，局部在单体建筑前部进行填方。另外场地内道路修建时，沿线局部存在人工切坡或填方将形成人工边坡。酒店修建时将在酒店后部和中部的斜坡处进行人工切坡，酒店后部切坡高度6.0 m～9.7 m，中、前部切坡高度5.0 m左右。建筑物侧向形成高约5.0 m～9.0 m的三角形边坡。小区道路边坡则对应各段路面高程及相对位置的地形标高，初步估计约2 m～5 m。

根据实地勘察可知，该工程场地的边坡稳定性影响因素如下：

1)边坡岩土特征。

边坡土层主要为含卵石粉质粘土和含粉质粘土卵石，土层密实程度较好，未发现软弱夹层，有利于边坡稳定。

2)水文地质条件。

边坡区地下水的来源主要为大气降水，由于地处斜坡地带，地层赋水条件差，其分布不连续，无统一地下水位。勘察期间在钻孔中未发现地下水。边坡区内未见泉点出露。

3)工程因素。

自然边坡上修建酒店、单体建筑和道路时，进行人工切坡或填方将改变边坡的形态，同时建筑物修建后将增加坡顶荷载。这是影响边坡稳定性的最大因素。

2 边坡稳定性分析

根据类似地质条件的研究，拟合滑动面略呈波状弧形，主要为分布于含卵石较少的粉质粘土与含粉质粘土卵石交接部位，3个选定剖面如图1所示。根据滑面的形态，基于极限平衡理论计算滑坡的稳定系数[4]。

稳定性计算公式：

(1)

Ψj=cos(θi-θi+1)-sin(θi-θi+1)tgθi+1

(2)

其中，φi为第i条块内摩擦角,(°)；θi为第i条块滑带倾角,(°)；Fs为稳定系数。

计算参数的选取合理与否，是计算评价边坡稳定的关键所在，其中边坡土体抗剪强度的取值更是至关重要[5]。边坡土体抗剪强度以现场大剪试验值和边坡体重塑土试验值为基础，并通过反算数据对比确定。

1)试验数据分析取值。由项目现场大剪试验值结果可知，峰值及残余粘聚力与内摩擦角分别为:c=18.7 kPa，φ=21.5°,c=6.2 kPa,φ=11.9°。对含卵石粉质粘土和含粉质粘土卵石剔出大于20 mm的粗颗粒后重塑土试验结果统计可知，含卵石粉质粘土天然抗剪强度为c=26.4 kPa,φ=8.6°，饱和抗剪强度为c=25.2 kPa,φ=8.3°；含粉质粘土卵石天然抗剪强度为c=26.0 kPa,φ=8.7°，饱和抗剪强度为c=24.9 kPa,φ=8.4°。

边坡土体重度：表土按天然重度为19.5 kN/m3取值，含卵石粉质粘土天然重度为20.8 kN/m3，含粉质粘土卵石天然重度为21.5 kN/m3，计算时取平均重度为21.0 kN/m3。

试验数据分析：现场大剪试验由于试验过程中试坑底渗水，试验时试块含水量大于天然状态时含水量，达到饱和状态，其试验值可作为饱和强度指标。含卵石粉质粘土和含粉质粘土卵石在剔除大于20 mm的粗颗粒后进行剪切试验，试验结果抗剪强度中粘聚力c值比实际值偏大，内摩擦角φ值比实际值小。

2)反算法及敏感性分析。根据滑坡的形态特点，边坡体滑动后现阶段处于不稳定～欠稳定过程中，可视为饱和状态下边坡处于极限平衡状态，对其进行反分析。稳定性系数取1.0，反算其c,φ值确定滑坡体沿现滑面的综合抗剪强度指标(见表1)。c,φ值对稳定性系数敏感性分析如表2所示。

表1 c,φ值反算计算表

表2 c,φ值对稳定性系数敏感性分析计算表

土抗剪强度取值：根据上述情况及资料，土饱和抗剪强度按现场大剪试验值和反算值分别为0.4和0.6的权重，最终确定交界面土的饱和抗剪强度，即饱和抗剪强度指标c=17.1 kPa，φ=21.1°；根据重塑土试验、现场大剪试验及天然条件下的稳定状态，确定临界面天然抗剪强度c=20.0 kPa，φ=24.0°。

本项目修建时将在酒店后部和中部的斜坡处进行人工切坡，酒店后部切坡高度9.7 m左右，中部切坡高度6.3 m左右；单体建筑前部局部区域将进行人工填方；小区道路修建时预计最大切坡高度达8.0 m以上。人工边坡的稳定性计算结果见表3。

表3 人工边坡的局部稳定性计算结果

上述分析计算说明，该人工开挖形成的陡坡不稳定，需要进行治理。

3 边坡治理分析评价

根据现场施工现状结合计算结果综合考虑，确定该边坡工程的支挡处理措施[6]。

1)支挡位置的选择。根据边坡剩余下滑力大小、特征及现状及工程建设情况，采取分级分段治理，以保证边坡的整体稳定性符合规范要求，建议采用二级支挡,第一级支挡设置在酒店前部；第二级支挡设置在斜坡区后部，通过支挡控制边坡的变形，进而保证工程的顺利进行。

2)支挡方案的选择。根据相关施工经验，此处提出抗滑挡墙及抗滑桩板墙两种支挡方案。当选择重力式挡土墙进行支挡时，需选定稳定地层(以含粉质粘土卵石或卵石层)作为基础持力层，由于基础埋深大，施工时基坑开挖深度大，可能造成边坡失稳。在边坡体前沿进行大面积边坡开挖，将影响边坡体的稳定，可能诱发滑坡，影响防治对象的安全。当选择抗滑桩板墙时，可根据边坡体推力大小、边坡体的含水情况，采用一排或多排抗滑桩。抗滑桩施工面不大，易于支护、排水，可分批、跳桩施工开挖。抗滑桩对边坡体的整体稳定性影响有限，且抗滑效果比较好，建议在该处布设抗滑桩，并根据实际计算荷载要求加入锚索，以增加桩体稳定性。边坡区内的边坡治理，考虑最不利组合进行治理。不论采用何种治理措施，均应考虑斜坡的整体稳定性。在边坡排水方面，可考虑设置盲沟、排水孔对渗水区进行排水处理。此外，为了对施工过程中边坡的动态信息进行掌控，需对边坡工程进行实时监测[7]，应涵盖边坡体位移监测、沉降监测、裂缝监测、支挡结构监测、地下水监测等方面。

4 结论与建议

边坡在天然状态下处于基本稳定状态，考虑暴雨因素将处于欠稳定状态。场地开挖平整形成的人工边坡同时遇暴雨状态下局部处于不稳定状态，应对其进行防护治理。建议对边坡采取排水与支挡相结合的措施进行综合治理。在边坡后缘及中部修建截水沟，在其纵向及两侧修建排水沟，将雨水迅速排出坡体。边坡治理可根据边坡不同的部位及高度分别采取挖孔桩板墙+锚索、重力式挡墙和坡率法进行治理。支挡位置可结合场地平整和下滑推力综合考虑，建议在工程后侧、前缘，单体建筑的后侧等区域设置支挡结构。

[1] 张倬元，王士天，王兰生，等.工程地质分析原理[M].北京：地质出版社，2016.

[2] 王鲁琦.谈基于物联网技术的山体滑坡监测预警系统[J].山西建筑,2015,41(10):50-52.

[3] 高 垠，王科峰，朱奎卫.复杂岩体边坡治理工程的综合加固措施研究[J].岩土工程学报,2007(5):760-764.

[4] 黄志全.边坡工程非线性分析理论及应用[M].郑州：黄河水利出版社，2005.

[5] 刘汉东，姜 彤，刘海宁，等.岩土工程数值法计算[M].郑州：黄河水利出版社，2011.

[6] 李永乐，李日运，黄志全.岩土工程勘察[M].郑州：黄河水利出版社，2004.

[7] 石振明，孔宪立.工程地质学[M].北京：中国建筑工业出版社，2015.

The survey and design research on soil-slope of Dong height

Xia Rongli

(ChinaInternationalEngineeringConsultingCorporation,Beijing100048,China)

Based on the project of Dongli height in Chengdu, the general situation of project engineering is introduced, mechanical calculation method is adopted by maximum balance theory which is based on data and the method of article delivery. Using the calculation parameters that are selected by calculation and sensitivity analysis, the stability results of three longitudinal were analyzed. According to the measurement data and quantitative analysis, the slope governance were proposed.

slope stabilization, hydrogeology, shear strength, landslide

1009-6825(2017)17-0067-02

2017-03-28

夏荣立(1977- )，男，高级工程师

P624

A