西南地区某边坡工程稳定性分析与评价

雷 松 王燕强 彭 肖

核工业西南勘察设计研究院有限公司 四川 成都 610000

1 概述

该边坡治理项目位于南充市嘉陵区文峰大道旁，该场地场平后将在场地东北侧形成人工开挖边坡，开挖边坡以岩质边坡为主。将拟开挖边坡各区段特征列于下表。

表1 场地拟开挖边坡各区特征参数表

2 工程地质条件

2.1 地形地貌

建筑红线内场地地形地貌以人工填土斜坡为主；南侧、东侧部分为原始斜坡地貌，表层植被较发育；北侧收临近建设工程活动影响，局部形成人工开挖基岩边坡，边坡高度一般8～30m，坡度一般53°，局部近直立。

2.2 地质条件

2.3 水文地质条件

场地内无地表径流通过。场地地下水主要考虑基岩裂隙水，由于场地地形起伏较大，周边工程建设活动开挖、回填等工程活动，均影响基岩裂隙水的排泄活动，基岩裂隙水埋深、分布受裂隙发育、地形起伏影响很大。地下水位埋深约2.5～32.3m，分布高程约275.35～324.78m。

3 边坡稳定性评价

3.1 边坡等级

根据边坡的形态特征、变形失稳破坏模式等因素，Ⅰ区、Ⅱ区、Ⅲ区、Ⅳ区边坡主要为岩质挖方边坡，局部挖方高度达44.1m，边坡破坏后果很严重，边坡工程安全等级为一级。

3.2 边坡特征

Ⅰ区边坡：边坡开挖成型后长度约85m。斜坡地貌，坡脚高程约281～290m；坡顶高程约313～316m；斜坡中部可见基岩出露；斜坡坡向约15°，坡高16～26m，坡面呈“下陡上缓”型，原始斜坡平均坡度约33～37°，坡体植被较发育。层产状约150～170°∠1～2°，岩层倾向与开挖边坡坡向相反，坡体结构类型为反倾层状坡体结构。Ⅰ区开挖边坡主要发育有4组裂隙：LX1：产状为265～285°∠77～84°；LX2：产状为350～360°∠75～80°；LX3：产状为295～315°∠12～16°；LX4：产状为290～300°∠20～26°。

Ⅱ区边坡：边坡开挖成型后长度约110m。现状地貌西侧整体较平缓，高程一般305～317m，坡度一般小于10°；东侧为缓斜坡地貌，坡顶高程约318～329m，坡脚为原始地貌，坡脚高程约316～322m；斜坡坡向约200°，坡高6～12m，斜坡平均坡度约15～25°。岩层产状约150～170°∠1～2°，岩层倾向与开挖边坡坡向相反，坡体结构类型为反倾层状坡体结构。Ⅱ区开挖边坡坡体中等风化泥岩主要发育有5组裂隙：LX1：产状为180～200°∠78～84°；LX2：产状为275～303°∠75～85°；LX3：产状为322～340°∠65～80°；LX4：产状为278～290°∠20～26°；LX5：产状为270～300°∠12～16°。

Ⅲ区边坡：边坡开挖成型后长度约115m。现状地貌为斜坡地貌，坡顶高程约320～340m，坡脚高程约325m，坡向约270°，坡面呈“下陡上缓”型，下部紧邻坡脚为天然基岩陡砍，陡坎高约10～12m，坡度近直立，上部连斜坡坡顶整体度坡度约20°，微地貌为较缓平台和基岩陡坎组成，基岩陡坎一般高1～1.5m。斜坡中上部植被较发育。岩层产状约150～170°∠1～2°，岩层倾向与开挖边坡坡向相反，坡体结构类型为反倾层状坡体结构。Ⅲ区开挖边坡坡体中等风化泥岩主要发育有5组裂隙：LX1：245～255°∠76～85°；LX2：产状为280～318°∠76～86°；LX3：产状为330～350°∠82～85°；LX4：产状为286～303°∠12～16°；LX5：产状为288～317°∠20～26°。

Ⅳ区边坡：边坡开挖成型后长度约132m。现状地貌为斜坡地貌，高程一般288～317m，东南部现状位于原始斜坡坡脚，高程一般322m～329m，坡脚地形较为平缓，局部可见约1～1.5m基岩陡砍，斜坡坡顶高程一般338～345m，坡向约250°，坡高8～15m，原始斜坡植被较发育。岩层产状约150～170°∠1～2°，岩层倾向与开挖边坡坡向大角度相交，坡体结构类型为层状坡体结构。Ⅳ区开挖边坡坡体中等风化泥岩主要发育有4组裂隙：LX1：产状为320～340°∠70～80°；LX2：产状为15～20°∠75～78°；LX3：产状为290～315°∠20～25°；LX4：产状为285～309°∠12～16°。

3.3 边坡稳定性评价

3.3.1 边坡稳定性定性评价

对开挖边坡稳定起控制作用的因素是岩体结构面，场地内岩体结构面主要为层面和节理裂隙，层间结合紧密且倾角近水平，无泥化夹层，对陡直边坡的稳定不起控制作用，而节理裂隙较发育，对边坡的稳定起控制作用。

利用赤平极射投影图，对各区岩质边坡的稳定进行定性分析如下：

Ⅰ区边坡：根据图1可知，边坡岩层近水平，倾向与坡向大角度相交，属于基本稳定结构；节理裂隙除LX2与坡向大角度相交外，其余都与坡向相反，均属于基本稳定结构；其中LX1与LX3、LX1与LX4、LX3与LX4形成的楔形体的组合线倾角均比坡角缓，与边坡坡向小角度相交形成外倾结构面，但楔形体的组合线倾角较为平缓，均小于10°，属于基本稳定结构。但是由于泥岩具有遇水易软化、易风化的特征，边坡开挖后坡体结构在风化作用和结构面及结构面组合切割下，坡面易发生掉块或小型崩塌，综合评价其破坏模式为崩塌型。

Ⅱ区边坡：根据图2可知，除结构面LX3倾向与坡向小角度相交形成外倾结构面外，岩层和其余结构面倾向均与坡向大角度相交或相反，但由于结构面LX3倾角大于坡角，属于较稳定结构面组合；除结构面LX2与LX3组合切割形成楔形体的组合线倾向与坡向小角度相交外，不存在其它不稳定组合结构体，但结构面LX2与LX3组合切割形成楔形体的组合线倾角大于坡角，为较稳定结构面组合。但是由于泥岩具有遇水易软化、易风化的特征，边坡开挖后坡体结构在风化作用和结构面及结构面组合切割下，坡面易发生掉块或小型崩塌，综合评价其破坏模式为崩塌型。

Ⅲ区边坡：根据图3可知，除岩层层面、结构面LX3倾向与坡向大角度相交外，其余结构面倾向均与坡向小角度相交或与坡向相同形成外倾结构面，但结构面LX1、LX2倾角大于坡角，属于较稳定结构面组合；结构面LX4、LX5倾角小于边坡坡角，对边坡稳定性不利，易形成平面滑动；同时结构面LX3与LX4、LX3与LX5组合切割形成的楔形体组合线倾向于坡向小角度相交，且倾角小于坡角，形成且稳定结构，对边坡稳定性不利，易形成平面滑动。同时由于泥岩具有遇水易软化、易风化的特征，边坡开挖后坡体结构在风化作用和结构面及结构面组合切割下，坡面易发生掉块或小型崩塌，综合评价其破坏模式为崩塌型、滑移型。

Ⅳ区边坡：根据图4可知，岩层层面、各结构面倾向与坡向均大角度相交或相反，属于稳定结构面组合。其中结构面LX1与LX3、LX1与LX4组合切割形成的楔形体组合线倾向与坡向小角度相交，倾角小于坡脚，且倾角较平缓，属于基本稳定结构，其余结构面组合切割形成的楔形体组合线倾向与坡向小角度相交，但坡角一边小于3°，近平缓，属于稳定结构。同时由于泥岩具有遇水易软化、易风化的特征，边坡开挖后坡体结构在风化作用和结构面及结构面组合切割下，坡面易发生掉块或小型崩塌，综合评价其破坏模式为崩塌型。

图1 Ⅰ区边坡极射赤平投影图

图2 Ⅱ区边坡极射赤平投影图

图3 Ⅲ区边坡极射赤平投影图

图4 Ⅳ区边坡极射赤平投影图

3.3.2 边坡稳定性计算

针对Ⅰ区边坡部分段为土质边坡，按照 GB 50330-2013《建筑边坡工程技术规范》附录A.0.1，圆弧滑动稳定性计算均按简化毕肖普法进行稳定性计算。除Ⅲ区边坡存在有倾角小于坡角的外倾结构面外，其余边坡均无倾角小于坡角的外倾结构面, 按照 GB 50330-2013《建筑边坡工程技术规范》附录A.0.2,采用平面滑动法，以外倾结构面及潜在破裂面作为滑面对岩质边坡进行稳定性计算[1]、[5]、[6]、[7]。

（1）计算工况及荷载组合

场地内地下水位埋深较大，地下水对边坡影响较小，主要降雨对地层稳定性有较大影响，因此本次勘察稳定性计算选用工况Ⅰ天然状态：坡体自重+地表荷载，稳定性安全系数Fst=1.35；工况Ⅱ暴雨作用：坡体自重+地表荷载+暴雨作为稳定性计算工况，稳定性安全系数Fst=1.15[2]、[3]、[4]。

（2）计算参数

根据工程地质调查和测绘、现场及室内试验，结合地区经验综合确定计算参数，详见表2。

表2 边坡稳定性计算参数

（3）计算结果

表3 土质边坡稳定性定量计算结果表

3.3.3 边坡稳定性综合评价

综合宏观定性分析、极射赤平投影法和定量计算等多种方法对拟开挖边坡稳定性进行的分析评价，Ⅰ区土质边坡在暴雨工况下不稳定，易沿填土内部发展整体或局部的滑动破坏，影响坡体下拟建构建物；Ⅱ区、Ⅲ区、Ⅳ区在无放坡空间或放坡空间有限的条件下，放坡高度过大或者直接放坡坡率大于规范建议值，其长期稳定性较差。

4 防治措施

表4 边坡支护方案一览表

5 总结

（1）边坡所在区域地层岩性、地质构造简单，为单斜构造，节理裂隙较发育，对边坡的稳定起控制作用，在暴雨及连续降水不利的情况下影响边坡长期稳定性。

（2）土质边坡按圆弧滑动法计算、岩质边坡按平面滑动法计算，边坡在无放坡空间或放坡空间有限的条件下，放坡高度过大或者直接放坡坡率大于规范建议值，边坡处于不稳定，需要治理。

（3）采用放坡+格构锚杆，再结合植草，同时注意设置排水系统综合防护对该边坡进行治理。实践证明，该治理措施效果良好。