谈强风化岩质高边坡勘察中的边坡稳定性问题

赵永清 张 洁

(1.核工业衡阳第二地质工程勘察有限公司，湖南 衡阳 421001; 2.湖南科技学院土木与环境工程学院，湖南 永州 425199)

0 引言

当前均质土质边坡稳定性和中风化及微风化岩质边坡稳定性相关理论已相当成熟，全风化岩质边坡稳定性分析根据规范可以参考土质边坡稳定性分析，而强风化岩质边坡稳定性分析理论目前具有争议。为此，结合常宁市第二中学新校区2号高边坡勘察实践重点讨论强风化岩质边坡稳定性分析在边坡勘察中的应用。

1 工程概况

常宁市第二中学新校区2号边坡位于丘陵地带，坡面除边坡坡顶0.5 m左右粉质黏土外，其余组成主要为强风化页岩和强风化炭质页岩，边坡高差为2.5 m～22.6 m，现状人工开挖边坡坡比约为1∶1，边坡长度约160 m。岩层产状为逆层，且产状为12°～50°∠32°～68°，主要节理产状120°∠55°和105°∠55°。边坡勘探期间坡面均无稳定水位。

2 边坡工程地质

根据边坡勘察钻探揭露，在勘探深度范围内，工程区上覆土层自上而下主要为剥蚀残丘地貌残积物，下伏基岩为二叠系(P)页岩、炭质页岩，现将各岩土体的主要特征由新到老分别描述如下：

②1全风化页岩(P)：黄褐色，原岩结构基本破坏，岩芯呈土柱状，手捏易碎，局部夹有角砾状的强风化页岩。层厚为3.4 m～4.7 m，平均层厚为4.50 m。

②2强风化页岩(P)：黄褐色,灰褐色，泥质结构，薄层状构造，裂隙发育，岩芯破碎，呈土夹角砾状，岩质软，手可掰断，易软化、崩解,岩体基本质量等级为Ⅴ级。层厚为6.4 m～11.7 m，平均层厚为8.50 m，局部未揭穿。

③强风化炭质页岩(P)：黑色，泥质结构，薄层状及片状构造，裂隙发育，岩质软，岩芯破碎，呈砂状、角砾状、碎块状，局部短柱状，污手，易软化、崩解，岩体基本质量等级为Ⅴ级。本次勘察未揭穿该层。

3 岩土体力学设计参数的确定

本场地岩土层抗剪强度等物理力学设计参数的确定，系根据岩土原位测试、室内试验的分析统计结果选取代表性数值，按GB 50021—2001岩土工程勘察规范(2009年版)，参照GB 50007—2012建筑地基基础设计规范、GB 50330—2013建筑边坡工程技术规范，并结合区域地质资料及以往工程经验综合确定，见表1，表2。

表1 边坡岩体结构面抗剪强度指标标准值建议值

表2 各岩土层物理力学参数表

4 边坡稳定性分析

4.1 影响边坡稳定性的主要因素

根据勘察资料及现场调查分析，影响边坡稳定性的因素主要有以下几方面：

1)地质构造条件。

根据现场调查发现，常宁市第二中学新校区2号边坡岩层产状为逆层，且产状为12°～50°∠32°～68°，节理产状95°～130°∠50°～85°，主要节理产状120°∠55°和105°∠55°，故而按岩质边坡分析时，此边坡为稳定的。

2)岩土性质。

边坡岩土体主要为残积粉质粘土、全风化页岩、强风化页岩及强风化炭质页岩，坡体已开挖基本成型，无植被覆盖，在大雨或暴雨时易被雨水冲刷，造成水土流失，形成掉块及小规模崩塌。

3)水文地质条件。

该校边坡勘探期间坡面均无稳定水位，故地下水对该校边坡的稳定性影响较小。但坡体上部未设置排截水系统，故降水较多时，地表水下渗，需考虑雨水对边坡的冲刷和浸泡不利影响，水是引起边坡滑塌的主要诱导因素之一。

4)人为因素。

由于校内整体规划设计，人为的形成该校2号强风化岩质高边坡，破坏了原有山体自然稳定状态，存在边坡失稳隐患，故需要进行边坡勘察和设计。

4.2 边坡稳定性评价

该校2号边坡主要为强风化岩质高边坡，考虑其稳定性分析的复杂性，在此，结合前人的科学研究成果和实践经验[1-6]，主要采取定性分析和定量分析两种方法进行：

1)定性分析。

该边坡坡面主要由全风化页岩、强风化页岩和强风炭质页岩组成，故而可以参考岩质边坡进行定性分析。根据边坡岩体中节理裂隙面的统计，对该边坡稳定性进行定性分析、评价如下：

岩体结构面主要是逆层，岩石节理裂隙较发育、局部呈张开状。根据节理面倾向与边坡坡向之间的关系，节理的倾向与边坡倾向基本属斜交关系，节理面倾角大于边坡坡角，岩体不易沿节理面产生崩塌或崩滑，但节理之间相交，在岩层上形成楔形体，遇强降雨等恶劣气候等不利因素时，岩体易沿楔形体产生崩塌或崩滑。

2)定量评价。

考虑到强风化软质岩质边坡既具有土质边坡的特性，又具有岩质边坡的特点，故而对该边坡稳定性定量分析时，既采用土质边坡的极限平衡法，又采用岩质边坡的赤平极射投影分析法。

a.极限平衡法：

通过对边坡特征的分析与研究，全风化及强风化岩质边坡数学力学计算法采用极限平衡法，建立地质模型。全风化页岩、强风化页岩、强风化炭质页岩边坡坡度暂定为1∶1.0，高差每8 m一个台阶，台阶宽度为2.0 m。选取14—14′剖面(见图1)，17—17′剖面计算其边坡稳定性，其中14—14′工程地质剖面如图1所示。利用极限平衡法计算边坡稳定系数，具体采用《理正岩土边坡稳定性分析系统6.5》计算。边坡稳定性计算的岩土体力学参数参见表2，计算结果见表3。

考虑到拟建工程边坡安全等级为Ⅰ级，为永久性边坡，计算在一般工况时安全系数Ⅰ级边坡取k=1.35。由表3可知，该边坡在天然状态下14—14′剖面和17—17′剖面处于基本稳定状态；在饱和状态下，14—14′剖面和17—17′剖面处于不稳定状态，由此可判断，该工程应立刻进行治理，以免影响新校区拟建建筑物、人员及财产安全。

表3 边坡稳定系数计算表

b.赤平极射投影分析法：

通过对边坡特征分析与研究，并根据现场产状调查结果，利用结构面的组合与边坡关系，选取14—14′和17—17′边坡剖面计算稳定性，采用CB 50330—2013建筑边坡工程技术规范推荐的极射赤平投影法进行验算。经极射赤平投影法进行验算可知，该校岩质边坡稳定类型为稳定类，但由于节理面的复杂性，可能造成边坡局部崩塌。

3)评价结果。

通过极限平衡条分法和极射赤平投影法定量分析，考虑最不利分析结果，该拟开挖坡体在天然状态处于基本稳定状态，在饱和状态处于不稳定状态，但由于是永久性一级边坡，需要确保边坡处在稳定状态，故需进行支护措施，确保边坡安全。

5 结语

1)影响强风化岩质高边坡稳定性的内在因素为边坡岩土体自身特性，包含土的物理力学特性，岩体结构面的产状，节理的产状等等。诱发因素为人为因素与水文地质条件作用。

2)经现场调查分析与稳定性计算，2号岩质边坡结构面产状为逆层，天然状态下处于基本稳定，但由于坡差较大和节理面，可能造成局部崩塌等边坡灾害，饱和状态下处于不稳定状态。

3)该校边坡已基本开挖到位，自然状态确实处在基本稳定状态，局部因节理面作用产生坡面剥落现象，反映出该工程边坡稳定性分析的合理性，为今后面对相同的强风化页岩及炭质页岩高边坡勘察提供相应的工程经验，为同行在强风化岩质高边坡勘察边坡稳定性分析时提供经验参考。