贵阳市卷烟厂易地技术改造工程边坡失稳处理与稳定性分析
2010-07-17罗世友
罗世友
（贵州省水利机械化实业总公司，贵州 贵阳 550002）
1 工程概况
贵阳市卷烟厂易地技术改造工程位于贵阳市小河区西部工业园区，边坡治理工程分布于厂区西侧，边坡治理共分为1#、2#、3#共计三个区域，其中1#边坡类型为土质边坡，边坡长度为231m，高15m，共治理面积3385 m2。工程于2008年4月动工兴建。
2 1#边坡变形状况及原因
2.1 边坡变形状况
2008年8月底1#边坡开挖施工完成，由于时值雨季，加上1#边坡坡脚排洪沟沟槽开挖的施工，导致1#边坡开挖面顶部出现多条弧形裂缝，缝宽水平位移6cm，垂直位移3cm，边坡极有可能失稳下滑，产生滑坡，工程被迫停工。
2.2 边坡失稳的原因
2.2.1 地质构造
不良的地质构造是边坡失稳的一个重要原因。边坡土层为残坡积土层，开挖后形成一个高15m的土质边坡。开挖施工破坏了边坡的自然稳定状态。下伏基岩为侏罗系泥岩、砂岩，岩体破碎。开挖后沿坡脚有泉水渗出，这对边坡稳定极为不利。
2.2.2 边坡施工开挖
边坡开挖施工是诱发边坡失稳的直接原因。1#边坡开挖完成后由于种种原因，未及时设置有效的支挡、覆盖措施，接着又开挖了一条50m长的排洪沟沟槽，进一步破坏了原土体平衡状态，进而牵引后部土体产生滑动。
2.2.3 雨季降雨
雨季降雨是边坡失稳的催化剂。贵阳地区8月份是主汛期，集中、高强度的降雨进一步加剧了土体边坡失稳。
3 边坡失稳的整治措施
为避免边坡失稳的进一步发展，直至滑坡，造成重大损失，结合本段工程地质的特点，采取了排水、卸载、支挡、坡面防护相结合的处理方案。
3.1 排水
雨季排水是边坡失稳整治的首要工作。为消除和减轻地表水的危害，在边坡顶部外侧边缘修建截水沟，砂浆铺底防渗，拦截、引排地表水。整个坡面用彩条布覆盖，减少雨水对坡面的冲刷。
3.2 坡体减载
坡体减载是解决边坡失稳的关键。将边坡土体分台阶开挖卸载，减缓边坡坡度，增加坡体的稳定性。
3.3 支挡
为防止边坡失稳进一步发展，在边坡坡脚砌筑一条高1.5m，底宽80cm，长150m的浆砌石挡墙，锁住坡脚。同时排洪沟已开挖段沟槽抓紧进行边墙砼的浇筑，未开挖段采取进占法施工，每次开挖5m，及时进行边墙砼的浇筑，完成后再进入下轮的施工循环。
经过以上措施的处理，经观测，边坡已趋入稳定，为下一步后续工程的施工创造了条件。
4 处理后边坡稳定性验算
边坡稳定性验算的方法按滑动面形成的不同，常用的有直线滑动弧和圆弧滑动面两种模型。直线滑动面边坡稳定性验算的方法比较简单。而圆弧滑动面的边坡稳定性验算的方法较多且比较复杂。工程设计中较常用的有条分法和摩擦圆法，而经常用是条分法。
4.1 条分法
首先需要在已知的土体边坡的横断面上，用4.5H法作图，设定一个或数个可能的滑动破坏面，选择滑弧圆心，作出相应的滑动圆弧，按一定的比例画出土坡剖面。在这些几何参数的基础上依次验算每一土条的稳定性，然后叠加得整个土体的稳定性。按此方法，对一系列设定的滑动圆弧求出相应的稳定安全系数K值，然后得出最小的稳定系数Kmin，以稳定系数Kmin值相对应的圆弧滑动面为最危险滑动面，作为判定所设计的边坡是否稳定的依据。
边坡稳定性系数K值按下面公式计算：
当土体由不同土质分层填筑时，各土条重应为该土条所含的各土层重量的总和：
Wi=∑（γ1s1+γ2s2+……+γnsn）
式中：Wi-每一土条的重量（kN）
аi-每一土条的圆弧底边中心径向与垂线的夹角（°）
φi-每一土条的内摩擦角（°）
ci-每一土条的粘聚力(kN/m2)
li-每一土条的圆弧长(m)
γn-每一土条的湿容重（kN/m3）
sn-每一土条的面积（m2）
此式不考虑土条两侧的推力，使计算结果的稳定安全系数偏低（即偏安全）。
4.2 稳定系数的计算
4.2.1 φ、c 值的确定
根据滑动实际情况采用实验与滑坡反算相结合的综合方法，确定出c值为9.81kN/m2，φ 值为 20°。
4.2.2 稳定性系数K值的计算，采用条分法，见图。
如图，在MO延长线上任作一点O1，作为第一次试算的圆弧中心，通过坡角作相应滑弧，并将滑动土体ABC分成若干土条，并对土条进行编号。
量出滑弧半径R=38.8 m。
土条宽度取为滑弧半径的十分之一，即：b=0.1R。
量出各土条中心高hi，分别计算。
量出滑弧中心角θ=109°，可用下面公式计算出滑弧长度：
L=πθR/180=π×109×38.8/180=73.78m
该土坡为均质土坡，则（1）式简化为：
土的容重为γ=17.66(kN/m3)
把各式代入(2)式(对于滑弧1得):
K1=(9.81×73.78+17.66×3.88×tg20×194.25 6)/(17.66×3.88×40.919)=1.99
在MO的延长线上重新假定滑弧中心02、03、04、05、06、07，重复以上计算，求出相应的稳定安全系数 K2、K3、K4、K5、K6、K7，绘图找出最小安全稳定系数Kmin=1.58＞1.30。
由此可见，经过处理后的边坡是稳定的。
5 结论
贵阳市卷烟厂易地技术改造工程1#边坡失稳后，根据其病害特征，采取排水、卸载和支挡加固相结合的方法进行综合整治，经稳定性验算分析可知处理措施是成功的，成功阻止了滑坡的发生，使后续工程施工得以顺利进行。
[1]晏鄂川,唐辉明.工程岩体稳定性评价与利用 [M].武汉:中国地质大学出版社,2002.
