铁路沿线某边坡稳定性综合评价

　　

(中铁工程设计咨询集团有限公司，北京　100055)

边坡失稳往往会带来灾难性后果，不仅仅表现为经济领域的巨大损失，对公众的生命安全也会产生严重威胁，妥善解决边坡问题意义十分重大[1]。本文的研究对象为某铁路沿线边坡，综合考虑天气状况、地层岩性及产状、历史上经历的构造作用以及人为因素的影响，对边坡进行稳定性综合分析。

1　工程概况

边坡上部最高点462 m，最低点高程416 m；下部位于新铁路下侧，顶部高程415 m，下部352.88 m，两段本为整体，铁路施工导致边坡分上下两个坡，下坡堆积大量的土石散体，成为安全隐患。岩土力学参数如表1。

表1　岩土体物理力学参数

2　赤平投影

赤平投影可以较为直观地反应边坡与结构面的交接关系[3]。如图1，岩层走向与坡向接近一致，倾向相反，有利于边坡稳定。结构面⑤与开挖后边坡小角度顺向相交，不利于边坡稳定。结构面④倾角与坡角相同，小角度相交稳定性影响较结构面⑤要好些。结构面⑦与开挖后边坡大角度顺向相交，对边坡稳定程度影响一般。此外结构面两两相交形成的菱形块体相对于开挖后边坡外倾，即底棱倾角越基本上大于自然坡角，而小于人工边坡坡角，可见铁路修建降低了边坡岩体中菱形块体的稳定性。

图1　边坡结构面下半球赤平投影

3　边坡岩体质量分级RMR法

边坡岩体质量分级RMR分类是一种定量与定性相结合的多参数综合分类法[2]。它综合考虑了影响岩体质量的各个因素，可以为边坡稳定性评价提供依据(如表2～表9)。

表2　岩体质量RMR分类指标

注：RMR=R1+R2+R3+R4+R5+R6

表3　岩体质量RMR分类分级标准

表4　R1取值

表5　R2取值

表6　R3取值

表7　R4取值

表8　R5取值

表9　R6取值

结合勘查资料，对本边坡工程岩体质量进行分析评价，边坡岩体质量等级为Ⅳ级，岩体质量差。

4　定量评价

工况1：现状工况(调查期间状态)，裂隙水充填深度取H/3(H为裂隙深度)；

工况2：暴雨工况；

工况3：地震工况(按本地地震烈度Ⅷ考虑)；

工况4：暴雨工况+地震工况。

图2　边坡地质剖面

如图2，上部边坡危岩体在变形破坏时，危岩体的顶部首先脱离母体，然后沿基座支点转动，最终产生倾倒式破坏，结构面的贯通切割，使得后缘岩体不能为危岩体提供后缘拉力，抵抗力矩主要由底部岩体抗拉控制，按照倾倒式危岩体处理。由“建筑边坡工程技术规范”，有

式中hw——后缘裂隙充水高度/m；

H——后缘裂隙上端到未贯通段下端的垂直距离/m；

a——危岩体重心到倾覆点的水平距离/m；

b——后缘裂隙未贯通段下端到倾覆点之间的水平距离/m；

ho——危岩体重心到倾覆点的垂直距离/m；

flk—危岩体抗拉强度标准值/kPa；

α——危岩体与基座接触面倾角/(°)；

β——后缘裂隙倾角/(°)。

Q——地震力/(kN/m)，Q=β·W；

V——裂隙水压力/(kN/m)；

W——危岩块体的重量/kN。

边坡下部为土石堆积的散体，坡体以及坡下结构面曲折不平，选择折线滑动法对坡体稳定性进行计算。

由“建筑边坡工程技术规范”，有

式中Fs——稳定性系数；

Ti——第i条块下滑力/(kN/m)；

Ri——第i条块抗滑力/(kN/m)；

Wi——第i条块自重标准值与相应附加荷载之和；

ψj——第i条块剩余下滑力传递至i+1块段时的传递系数(j=i时)。

稳定性分析结果如表10，危岩状态如表11。

表10　稳定性分析结果

表11　危岩稳定状态判定

5　结论

(1)结构面于边坡的交切关系以及结构面产状分析防火路上部位岩体属于倾倒式危岩体，后缘被结构面贯通切割，主要靠底部岩体抗拉强度控制。

(2)最终确定边坡在普通现状下满足稳定要求，但是一旦遇上暴雨或者地质灾害其稳定性将受到破坏，综合评定为不稳定。

(3)赤平投影能够较为可观的反映边坡岩体的稳定性并未定位最危险滑裂面、定量计算提供依据。

(4)边坡岩体质量分级RMR法能够较为准确的对岩土体质量进行评价，为定量计算提供依据。

(5)边坡稳定性定量计算结论与定性分析结论相互验证，能够较为完善的为边坡稳定性评价、治理提供依据。

[1]朱斌，侯克鹏.边坡稳定性研究综述[J].矿业快报，2007(10)

[2]Bieniawski Z T. Engineering rock mass classifications: a complete manual for engineers and geologists in mining. Civil and Petroleum Engineering. New York: Wiley，1989．

[3]GB 50330—2002建筑边坡工程技术规范[S].北京:中国建筑工业出版社，2002