基于赤平投影法的某岩质边坡的稳定性分析

袁慧鹏

(西藏大学工学院 西藏 拉萨 850000)

一、引言

随着我国经济的迅速发展，西部地区也得到了快速发展，西部地区多山地丘陵，地质灾害频发，其中，边坡稳定性问题为建设工程中最关心的问题之一。

岩质边坡在受地质构造和卸荷的作用下，使得岩体受到多组结构面切割作用而形成不稳定块体，这些块体将沿着一组或者多组结构面滑动，从而形成危岩落石[1]。目前，赤平投影法是判断这类稳定问题的主要方法之一，并被广泛应用到岩质边坡稳定性问题中。在20世纪中后期，我国专家学者[2-3]通过对边坡的大量研究，对边坡岩体的结构类型进行了划分，在赤平投影法的理论基础上，提出了运用实体比例的投影方法，对边坡块体破坏的计算和边坡稳定性进行判断。

在野外勘察资料的基础上，获得该边坡的几组优势结构面，运用赤平投影法分析边坡几组结构面组合形式，并在不计粘聚力的情况下对边坡进行简单定量分析，此方法可快速筛选出边坡的不稳定结构面产状组合。

二、工程概况

四川省阿坝藏族羌族自治州卧龙镇境内的某岩质边坡，临近国道G350，属深切高山、高中山峡谷冰川地貌，地势高差悬殊，山峦陡峻、挺拔，地面高程2000～2800m，自然坡度26～60°。边坡地带基岩大片裸露，覆土薄，缓坡地带及沟槽覆土相对较厚。

该边坡在地质构造和卸荷作用下，形成3组较为发育的优势结构面，其中层面C表面粗糙，裂隙宽度0.1～3cm，层理间距约25～100cm；结构面J1表面粗糙，裂隙宽度0.1～5cm，节理间距约10～140cm；结构面J2表面粗糙，裂隙宽度0.1～0.5cm，节理间距约20～80cm。

三、边坡稳定性赤平投影分析

岩质边坡稳定性赤平投影法分析原理：将边坡岩体结构面划分为多组主控结构面，然后用赤平投影法研究各组结构面与临空面的切割关系，分析岩体滑移方向和稳定性[4]。

赤平投影法可快捷的判断坡面与结构面的空间组合关系，通过对几组结构面的相互组合进行分析，并结合在不计粘聚力情况下，计算出各类滑块的稳定系数K，从而判断该岩质边坡的稳定性。各类滑块的稳定系数K可以按式(1)～(3)确定[5]：

直接坠落K=0

(1)

单滑面K=cotαi·tanφi

(2)

(3)

式中：αi为单滑面倾角；φi为等效内摩擦角；γij为双滑面交线的倾角；γi、γj为双滑面交线的法线分别于所相交的两个滑面Pi、Pj面法线的夹角。

根据现场调查的资料，该边坡有三组发育的优势结构面，选取坡面平均产状(329°∠41°)进行稳定性分析，依据结构面产状资料绘制该边坡的赤平投影图(图1所示)。

根据赤平投影图可知，块体1、12、13的滑动方向与边坡的倾向相反，不会在坡面上产生滑塌体，所以属于稳定状态；块体2、3、23滑动方向与边坡倾向基本相同，可能发生平面滑动或者楔形破坏。结合根据公式(1)～(3)计算出的各类块体的稳定系数K可知，块体2的稳定性系数为2.26、块体23的稳定性系数为2.35，所以块体2、23处于稳定状态；块体3的稳定性系数为0.9，为不稳定块体。

从赤平投影图可以看出坠落体G，单滑面1、3，双滑面12、13、23切割锥的投影均与边坡岩体的投影区相交。因此，这些块体不会从坡面上产生滑塌体，块体3不会在坡面上产生滑塌体，所以该边坡在自然状态下是基本稳定的。

注释：箭头所指方向为滑塌体的滑动方向。

图1 边坡稳定性赤平投影分析

四、结论

(1)通过赤平投影法对某岩质边坡结构面的空间组合关系进行分析，该边坡岩体在三组层理面的组合作用下，切割形成多组块体，其中块体3为不稳定块体，因单滑面3切割锥的投影与边坡岩体的投影区相交，所以，块体3不会从坡面上形成滑塌体，在自然状态下边坡基本稳定。

(2)该边坡在自然状态下处于基本稳定状态，因临近国道，出于安全考虑，需要对该边坡坡面因风化、卸荷脱离岩体的部分块体的进行清理，并采取相应治理措施。

(3)赤平投影法是一种简便快捷的岩质边坡稳定分析方法，在野外工作时，可以快速对边坡进行稳定性评价。