霍州市七里峪某处岩质边坡稳定性分析与评价

宁国英

(1． 太原理工大学，山西太原030024; 2． 山西省勘察设计研究院，山西太原030013)

1 工程概况

霍州市七里峪某岩质边坡位于霍州市东部霍山腹地七里峪村，场地南侧紧临上霍线，西侧与山西省森林公园公安局太岳山分局七里峪派出所隔路相望，北侧为山体。拟建宿舍楼建设期间开挖北部山坡的坡脚，形成长约50 m，高度介于10 m～26 m的人工边坡。坡脚切坡高2 m～10 m，坡向西南，坡度约75°。边坡主要为岩质边坡，表层岩体在节理切割和人工开挖影响下变得较破碎，偶有落石。

2 边坡工程地质条件

2.1 地形地貌

地貌单元属侵蚀构造中低山区，微地貌为一条状突出的山嘴，走向东西，地表油松等植被发育较好，覆盖率达80%以上。边坡长约50 m，边坡高度介于10 m～26 m，其中坡脚人工切坡高2 m～10 m，边坡走向东西，倾向200°，人工边坡坡度约75°，坡顶地形坡度25°～48°左右，坡脚标高1 567 m左右，坡顶标高介于1 579.99 m～1 593.00 m之间，见图1。

2.2 边坡岩土构成及岩性特征

边坡岩性主要为强～中风化片麻岩(Ar2z)，肉红色～灰黑色，岩性主要为条带、条纹状混合岩化黑云角闪斜长片麻岩，矿物成分以黑云母、角闪石、斜长石为主，粗粒变晶结构，片麻状构造，岩体破碎～较完整。

2.3 边坡地质构造特征

该区域地质构造较为简单，主要受霍山背斜影响，片麻岩岩体主要发育了三组构造裂隙，分别为J1(15°∠70°)组、J2(255°∠63°)组、J3(297°∠36°)组。J1(15°∠70°)组裂隙属于剪裂隙，呈闭合状，条数平均为2条/m，结构面略有起伏、较粗糙、铁质胶结，结合好，贯通性好；J2(255°∠63°)组裂隙属于张裂隙，张开度小于1 mm，条数平均为2条/m，结构面略有起伏、较粗糙、岩屑充填，结合一般，贯通性好；J3(297°∠36°)组裂隙属于剪裂隙，呈闭合状，条数平均为2.5条/m，结构面略有起伏、较粗糙、铁质胶结，结合好，贯通性一般。

区内除构造裂隙较发育外，风化裂隙和植物根劈亦较为发育，风化裂隙产状杂乱无章，根劈裂隙主要沿原有构造裂隙发展，在根劈作用下，构造裂隙张开度增加，可达到2.0 cm～5.0 cm，影响深度达到2 m～3 m，主要集中在山体表层的强风化岩体中。

总体评价边坡岩体较完整，坡面岩体破碎～较破碎。

2.4 边坡岩体类型

根据边坡岩体的完整程度，结构面结合程度，结构面产状与坡向的关系，依据GB 50330—2013建筑边坡工程技术规范表4.1.4确定边坡强风化段的岩体类型为Ⅳ类(岩体破碎～较破碎)，中风化段的岩体类型为Ⅲ类(岩体较完整，外倾结构面视倾角为48.4°，结构面结合一般)。

2.5 边坡水文地质特征

边坡地层岩性主要为变质岩石。由于表层强风化岩石风化裂隙发育，降雨易渗入地下，中风化变质岩的节理裂隙多为闭合型，透水性差，形成相对隔水层，因此在雨季岩质边坡表层变质岩内易形成层间裂隙水。

3 边坡稳定性计算

3.1 边坡稳定性宏观分析

边坡属于岩质边坡，高度介于10 m～26 m，其中坡脚人工切坡高2 m～10 m，边坡走向东西，倾向200°，人工边坡坡度约75°，坡顶地形坡度25°～48°左右，坡顶植被发育，主要为油松。根据野外地质调查结果，片麻岩岩体主要发育了三组构造裂隙，分别为J1(15°∠70°)组、J2(255°∠63°)组、J3(297°∠36°)组。根据边坡倾向、节理裂隙分布，作结构面赤平投影图如图2所示。

根据赤平投影图进行稳定性分析如下：J1，J3倾向与坡向相反，为稳定结构；J2倾向与坡向呈55°相交，节理倾角小于边坡坡角大于坡顶面坡度，属于顺坡结构面，为不稳定结构。根据以上分析得出边坡岩层可能J2节理面顺层滑动。坡面受到人工开挖坡脚的影响，扰动裂隙发育，可能产生落石。

3.2 边坡稳定性分析计算方法

该边坡稳定性主要受J1，J2，J3三组构造裂隙的影响。根据赤平极射投影分析，该岩质边坡可能发生平面滑动，故计算方法采用平面滑动法。地震基本烈度为8度，边坡稳定性计算时应考虑地震力的作用。计算公式如下：

1)平面滑动法计算公式如下：

R=[(G+Gb)cosθ-Qsinθ-U]tanφ+cL；

T=(G+Gb)sinθ+Qcosθ+Vcosθ;

2)地震力计算公式:

Qei=awGi。

3.3 荷载组合与计算工况

3.3.1荷载组合

1)自重。

坡体无集中荷载。本次计算主要考虑坡体自重。

2)地下水作用力。

边坡体范围内未见地下水，岩质边坡基本为不透水层，碎石土边坡为透水而不含水层，整体稳定性计算时岩石边坡只考虑强风化层的张裂隙充水。

3)地震力。

场地地震烈度为8度，地震动峰值加速度为0.20g，边坡综合水平地震系数取0.050。

3.3.2工况组合

本次对天然状态下和地震力作用下的边坡稳定性均进行了计算。并对边坡处于暴雨或连续降雨情况下的工况进行了稳定性校核。

3.4 边坡稳定性计算参数的选取

岩体结构面的结构面抗剪强度指标标准值建议值根据GB 50330—2013建筑边坡工程技术规范表4.3.1确定见表1。片麻岩计算时天然重度采用25 kN/m3，饱和重度采用26 kN/m3。

3.5 边坡稳定性计算结果

根据边坡稳定性赤平投影分析，边坡岩层可能沿J2节理面顺层滑动，还可能沿风化界面滑动。按照上述计算公式和工况组合，对边坡整体稳定性进行定量计算。计算沿J2节理面顺层滑动时，考虑坡顶风化层张裂隙的影响，饱水时张裂隙充满水。计算结果见表2。

表1 结构面抗剪强度指标标准值建议值

表2 边坡稳定性计算结果表

4 边坡稳定性分析评价

GB 50330—2013建筑边坡工程技术规范见表3。

表3 边坡稳定安全系数Fs

边坡一般工况条件下的安全系数介于1.39～4.39之间，大于1.35，满足规范要求，地震工况条件下的安全系数介于1.28～4.18之间，大于1.15，满足规范要求，边坡稳定状态为稳定。在强降雨作用或地震作用下坡面存在局部崩塌的可能性，表层分布的薄层碎石土亦有可能发生滑坍。

5 边坡治理工程措施建议

1)边坡采用信息法施工，及时了解和分析监测信息，反馈施工情况，设计方应根据实际状况进行设计调整，必要时补充施工阶段专项勘察。2)从经济合理、技术可行、场地条件综合考虑优先采用采取坡面防护措施，建议采用锚喷法或挡土墙结合坡率法进行支护。3)整个边坡区应设置完善的截、排水系统，并对裸露基岩进行封闭处理。防止地表水对地面产生冲刷和渗透破坏。4)施工期间至施工结束一年内，边坡应定期进行观测，直至变形稳定。