房山区贾金路边坡稳定性评价与治理方法研究

张 硕

(北京市地质工程勘察院，北京 100048)

1 工程概况

贾金路位于北京市房山区史家营乡，路东南头与108公路相接(见图1)。贾金路两侧目前地质灾害潜在隐患点共有6处，主要分布在K3+500～K12+380路段，地质灾害类型主要为崩塌。本次研究的地质灾害崩塌点有6处。各治理点基本情况详见表1。

图1 贾金路地质灾害治理段地理位置示意图

2 地灾治理段区域工程地质条件

2.1 地形地貌

贾金路位于北京市西部山区贾峪口村北西大堰台沟沟谷内，总体呈北西、南东向展布(见图2)。路两侧为中低山区，区域海拔高程为320～920 m。地灾治理段大堰台沟沟谷区域海拔高程为282～515 m。路两侧沿线冲沟较发育，沟两侧局部发育少量坡洪积台地。

贾金路地灾治理段区域地形地貌现状见图3、图4。

2.2 地层概述

治理路段区域主要分布有第四系、寒武系、青白口系和蓟县系地层。分述如下。

图2 贾金路地灾治理段区域卫星影像图

图3 贾金路地灾治理段区域地貌现状

图4 贾金路地灾治理段区域地貌现状

第四系：主要为洪冲积和坡洪积地层，洪冲积地层分布于大堰台沟内，主要岩性为卵石。坡洪积地层分布于山坡坡脚地带，主要岩性为漂石、块石、碎石和少量粘性土。

寒武系：主要分布于K8+200～K12+400路段，主要岩性为粉砂质泥岩夹白云岩，表层风化程度中等，风化层厚度1.5～2.50 m，裂隙发育中等。

青白口系：主要分布于K5+800～K8+200路段，主要岩性为泥晶灰岩、硅质泥晶灰岩夹少量页岩，表层风化程度中等，风化层厚度0.5～2.0 m。裂隙发育中等。

蓟县系：主要分布于K3+200～K5+800路段，主要岩性为泥质白云岩，硅质条带白云岩和泥晶白云岩，表层风化程度中等，风化层厚度0.5～2.0 m。裂隙发育中等。

2.3 地下水概述

治理路段目前无地下潜水，只有基岩裂隙水，水位埋深大于20.0 m。基岩裂隙水补给来源主要为大气降水。治理路段及附近区域内无地表水体，治理路段一侧为大堰台沟，目前沟内无水，只在雨季时有暂时性流水。在目前自然环境条件下，治理施工可不考虑地下水影响。

2.4 不良地质作用

据调查，道路沿线边坡的不良地质作用为崩塌、落石。场地自然斜坡一般处于稳定状态。因筑路开挖而形成的人工边坡，多数为反向坡，边坡中普遍发育高陡节理，其中与坡向走向近乎平行的节理对边坡稳定性影响最大，在风化、重力及水动力作用下，易发生崩塌与掉块危险。岩石表面普遍遭受风化，多为强风化-中等风化，强风化带厚度一般为1.00～2.00 m。受构造条件及岩性的影响，风化程度及风化带厚度不均一。

2.5 建筑抗震设计条件

场地抗震设防烈度为7度，设计基本震动加速度值为0.15g，设计震动分组为第一组。

3 边坡岩体结构特征

根据现场调查及赤平投影分析，边坡岩体结构特征及稳定性评价如下。

3.1 K3+500～600段

该段边坡坡长100 m，高约25～30 m。边坡坡向为240°∠80°，岩层产状为20°∠40°。岩体结构面发育，外观破碎，边坡岩体结构类型以碎裂结构为主，局部块状结构，坡体顶部有植被发育。共发育了3组裂隙，包含一组X形节理(图5)，一组产状为150°∠70°，延伸平直，裂面粗糙，弱风化，闭合。另一组产状为200°∠40°，延伸平直，裂面粗糙，弱风化，微张。裂隙产状为30°∠89°，间距0.3～0.6，中等风化。

选取J1(150°∠70°)，J2(200°∠40°)，J3(30°∠89°)三组节理进行赤平投影分析(图6)。在赤平投影图中，通过坡面ns与岩层面cs的产状可以判断出边坡为反向坡，边坡整体处于稳定状态，X形节理面交点在赤平投影中处于边坡投影的一侧，且软弱面组合交线倾向坡里，软弱组合面倾角小于坡面倾角，局部可能有崩塌、掉块的发生。

图5 K3+500～600段边坡岩体结构图

图6 K3+500～600段节理赤平投影

综上所述，边坡整体稳定性较好，但由于岩体破碎，裂隙较为发育，在降雨或震动作用下容易发生局部崩塌与掉块等破坏现象。

3.2 K3+620～640段

该段边坡坡长20 m，高约20～25 m。边坡坡向为160°∠60°，岩层产状为16°∠38°。岩体结构面发育，边坡上部岩体结构为碎裂结构，底部完整性较好为块状结构，坡体局部有植被覆盖(图7)。主要发育两组裂隙，一组产状为210°∠65°，延伸平直，弱风化，闭合。另一组产状为185°∠70°，卸荷裂隙，波状延伸，裂隙间距0.4～0.6 m，中等风化，张开0.05～0.1 m。

选取J1(210°∠65°)，J2(185°∠70°)两组节理进行赤平投影分析(图8)。在赤平投影图中，通过坡面ns与岩层面cs的产状可以判断出边坡为反向坡，边坡整体处于稳定状态，J1和J2节理面交点在赤平投影中处于边坡投影的一侧，且软弱面组合交线倾向坡里，软弱组合面倾角大于坡面倾角，说明此段边坡整体稳定性较好，但由于边坡上部岩体结构为碎裂结构，且有卸荷裂隙发育，在降雨或震动等外部作用下容易发生局部岩体崩落的危险。

图7 K3+620～640段边坡岩体结构图

图8 K3+620～640段节理赤平投影

3.3 K3+660～665段

该段边坡坡向为170°∠50°，岩层产状为16°∠40°，为反向坡。岩体整体完整性好，为块状结构。存在局部危岩体(图9)，危岩体四周临空。主要受后缘卸荷裂隙控制，裂隙产状为20°∠65°。

图9 K3+660～665段边坡结构图

边坡结构完整，整体稳定性好，但是存在局部危岩体，在降雨或震动作用下容易发生危岩体掉落现象。

3.4 K4+435～490段

该段边坡坡长55 m，高约18～25 m。边坡坡向为230°∠71°，岩层产状为0°∠38°。岩体结构面发育，岩体破碎，边坡岩体结构为层状结构，岩层厚度约为0.1～0.3 m，坡体局部有植被覆盖(图10)。主要发育两组裂隙，一组产状为180°∠50°，波状粗糙，张开0.7～1 cm。另一组产状为250°∠80°，平直粗糙，闭合。

图10 K4+435～490段边坡结构图

选取J1(180°∠50°)，J2(250°∠80°)两组节理进行赤平投影分析(图11)。在赤平投影图中，通过坡面ns与岩层面cs的产状可以判断出边坡为反向坡，边坡整体处于稳定状态，J1和J2节理面交点在赤平投影中处于边坡投影的一侧，且软弱面组合交线倾向坡里，软弱组合面倾角大于坡面倾角，说明此段边坡整体稳定性较好。但是由于边坡岩体破碎，裂隙发育密集，在降雨或震动作用下容易发生局部崩塌与掉块等破坏现象。

图 11 K4+435～490段赤平投影

3.5 K4+555～570段

该段边坡坡长15 m，高约20 m。边坡坡向为195°∠75°，岩层产状为5°∠45°。下部岩体结构破碎，坡面中等风化，主要发育两组裂隙，一组产状为165°∠65°，波状粗糙，中等风化。另一组产状为62°∠85°，波状延伸，裂面粗糙(图12)。

图12 K4+555～570段边坡结构图

选取J1(165°∠65°)，J2(62°∠85°)两组节理进行赤平投影分析(图13)。在赤平投影图中，通过坡面ns与岩层面cs的产状可以判断出边坡为反向坡，边坡整体处于稳定状态，两组节理面交点在赤平投影中处于边坡投影的一侧，且软弱面组合交线倾向坡里，软弱组合面倾角小于坡面倾角。由于岩体破碎，局部风化作用，边坡在降雨或震动作用下容易发生局部掉块现象。

图13 K4+555～570段节理赤平投影

3.6 K4+690～720段

该段边坡坡长30 m，高16～18 m。边坡坡向为190°∠85°，岩层产状为10°∠40°。该段边坡坡面破碎，结构类型为薄层状结构，受层面控制。主要发育两组裂隙，一组产状为15°∠25°，平直延伸，层间距0.1～0.2 m。另一3/4产状为170°∠60°，卸荷裂隙，波状粗糙，微张，强风化(图14)。

图14 K4+690～720段边坡结构图

选取J1(15°∠25°)，J2(170°∠60°)两组节理进行赤平投影分析(图15)。在赤平投影图中，通过坡面ns与岩层面cs的产状可以判断出边坡为反向坡，两组软弱面交点在赤平投影中处于边坡投影的另一侧，说明软弱面组合交线倾向坡里。由于卸荷裂隙的存在边坡存在局部危岩体，在降雨或震动作用下容易发生危岩体掉落现象，但边坡整体稳定性好。

图15 K4+690～720段节理赤平投影

4 现状人工边坡稳定性的工程地质评价

现状人工各边坡稳定性评价分析见表2。

表2 现状人工各边坡稳定性评价分析

5 治理措施方案比选

治理措施方法比选见表3。

6 工程治理措施

6.1 防治工程措施

表3 边坡治理方法比选分析

6.1.1 坡面浮石清理

坡面岩体完整稳定，斜坡上部崩落物体积数量、不大，危岩的数量不多，其母岩的破碎程度不严重，仅局部存在部分浮石危及线路、车辆、行人的坡面采取清理的原则。对于停留于坡面上或已完全脱离母体、与母体已经开裂且裂缝长度已超过危石同向尺寸50%的浮石、危石、孤石应予以清除，同时宜结合平日养护部门的反馈意见，该路段易产生岩体崩落，现场观察有继续发展趋势，应列入清理范围。

坡面浮石清理时，要采取有效措施，确保路面不被破坏。应在处理路段设置施工围挡，路面铺“沙袋+钢板+竹排”三层防护。

6.1.2 坡面浮石清理、SNS主动防护网

对于坡面岩体完整稳定，斜坡上部崩落物体积数量不大，危岩的数量不多，仅局部崖面存在零星危石、浮石的路段，采用人工清理，并且其母岩的破碎程度较严重，或母岩风化程度虽不严重但其裂隙与坡面组合的随机块体在长期运行、降水等不利因素作用下易掉落，崩塌、落石的物质来源丰富，崩塌规模虽不大，但可能频繁发生的路段，为控制落物运动状态，采用SNS主动防护网对坡面进行覆盖，做法见图16。

说明：双绞六边形网，网孔50 mm×60 mm，钢丝直径2.0 mm；采用锌-5%铝-混合稀土合金镀层防腐。

图16 SNS网节点大样图

6.1.3 坡面浮石清理、SNS主动防护网、截水沟

对于顶部较为破碎的坡面，按要求清理完坡面浮石，采用SNS主动防护网对坡面进行防护后，在用地条件允许的情况下，在边坡顶部2 m以外修建截水沟，防止降水对坡面影响产生新的浮石、危石，详见图17。

6.2 工程监测

工程监测包括施工期间监测和防治效果长期监测，不少于一个水文年。主要监测内容包括以下方面，需要施工方予以配合。

6.2.1 坡顶的位移监测

采用地表大地变形监测。在边坡顶面设置位移监测网，监测坡顶地表的水平位移和下沉。测点间距一般为20 m左右，采用平面精度指标为±(5 mm+1 ppm)的GPS接收机实施监测。

6.2.2 岩体的裂缝监测

图17 边坡治理剖面图

地表裂缝位错监测用于监测地裂缝伸缩变化和位错情况。采用伸缩仪、位错仪，或千分卡直接量测。测量精度0.1～1.0 mm。监测点选择在裂缝两侧，特别是主裂缝(如崩塌母体与崩塌体之间裂缝)两侧，监测裂缝两侧相对张开、闭合、下沉、抬升或错动、裂缝充水情况等。共设置20点。

7 现场治理情况

经过设计详细计算后，施工现场按照设计方案进行边坡治理，治理后边坡稳定性得到显著改善，该段公路恢复畅通，治理效果良好(参见图18)。

图18 治理区域现场工况图

8 结论

本文以北京市房山区G108国道K3+500～ K4+720路段6处危岩治理为研究目标，通过野外调查、测量岩石产状、赤平投影分析等方法查明该区域基本地质条件及边坡特征。主要研究成果与结论如下。

(1)应用野外地质调查方法，查明了边坡坡面、坡脚岩体的破碎程度，通过测量岩石的产状、节理，对边坡整体稳定性做出了初步判断。

(2)应用赤平投影方法对6处危岩进行了详细的稳定性分析。

(3)根据稳定性分析结果及坡面位移监测，对边坡工程治理方法进行研究比选，从工期、安全、造价等多个方面进行细致的分析。确定了采用坡面浮石清理结合SNS主动防护网的治理方法。治理后边坡稳定性得到了显著的改善，治理效果良好。