重庆市某供水处理厂场地环境边坡稳定性研究

陈昶任/勘察实业总公司

重庆市某供水处理厂场地环境边坡稳定性研究

陈昶任/勘察实业总公司

在场地现场踏勘及室内试验分析的基础上，确定了重庆市某供水厂区的岩土物理力学参数。选取对场地影响较大的边坡及天然陡崖进行稳定性分析，结果显示，场地现状整体稳定，环境边坡经有效治理后，适宜工程建设。并对边坡治理提出了防治措施建议。

环境边坡；物理力学参数；稳定性；防治措施

1 .项目概况及完成工作量

重庆市某供水处理厂施工场地位于重庆市合川区，供水工程由取水管道工程、供水处理厂区工程及输水管道工程组成。其中供水处理厂区占地面积约22518.7m2，由20个建筑物（1F～3F）、构筑物组成。供水处理厂区按设计整平高程整平后，将在厂区西侧存在最大高度为6.18m的环境边坡、高位水池场地四周形成最大高度为4.24m的环境边坡，这些斜坡具有潜在的不稳定性，可能对建成后的水处理厂存在安全威胁。本文通过实地勘测及室内实验分析等手段，对场地稳定性进行评估分析，并提出预防措施。现场踏勘工始于于2008年09月28日，主要完成实物工作量见表1。

表1 野外踏勘及取样工作量表

2 .工程地质条件

2.1 气象水文条件

勘测区属亚热带气候，温暖湿润，雨量充沛。多年平均气温16.5℃～18.5℃，盛夏多高温天气。多年平均降雨量1163.3mm，历史最大年降雨量1357.7mm，年最小降雨量740.10mm；降水集中在每年5～9月，约占全年降雨量的70％，7、8月多暴雨。年平均风速1.3m/s，实测极大风速27.0m/s。

区内无地表水体，对场地影响较小。地下水，勘察区水主要由大气降水补给，水量受大气降水控制，呈季节性变化。水厂片区主要为斜坡地带，该段土层较溥，较利于水排泄，地表处于湿润～半干旱状态，少部份下渗赋存于基岩强风化带裂隙中，贮水条件较差。

2.2 地形地貌

场地属河谷下切形成的岸坡地貌及长期剥蚀丘陵地貌，整体北东高南西低，地面坡角多在2～23°之间，局部自然岩质边坡达87°。地面高程为350.5m～184.5m，相对高差166.0m。其中岸坡地貌分布于高程185.0m以下至水涯线，宽约60～100m，属嘉陵江江凸岸冲刷岸，被冲刷成坡度平缓2～12°缓坡。河床上由于砂岩常形成岩石脊，坡面常凹凸不规则，局部出现的陡崖，高18～20m。长期剥蚀丘陵地貌主要为丘陵斜坡，为丘包和缓坡相间。高程205.4～350.5m，高差为144.9m，地形坡度角2～23°，最大达87°。地表土层较薄，局部基岩出露，供水处理厂区北侧及高位水池北侧见砂岩陡岸，倾角65～83°，高18～20m。

2.3 构造地层

区域地质构造属沥鼻峡背斜西翼，据场地砂岩露头测产状为223°∠12°，岩体为巨厚层块状～整体状结构。区内岩石中裂隙发育，主要由3组交叉裂隙组成包括：（I）组，70°∠81°，局部近直立或反倾，间距大于2m，延伸3～5m，裂面多呈微张，张开度3～5mm，裂面较平直；裂面结合程度差，压扭性裂隙。（II）组，150°∠77°，砂岩层中为显性结构面，间距大于3m，延伸5～10m，裂面多呈闭合状，局部呈微张状，张开度5～20mm，裂面较平直，压扭性裂隙。（III）组，320°∠67°，砂岩层中为显性结构面，间距2～5m，延伸小于5m，裂面多呈微张～张开状，泥岩层中该组为隐性结构面。

工程钻探结果显示，场地发育地层主要有第四系（全新统杂填土、冲洪积粉质粘土、残坡积粉质粘土）和中侏罗系沙溪庙组砂岩和泥岩。第四系土层中杂填土为浅褐黄色，成份由砂岩、泥岩碎块石、粘性土组成。结构密实、稍湿。厚为0.68～1.52m。场地内有零星分布。冲洪积粉质粘土为浅褐灰色，软塑～可塑，主要分布于场地西侧取水头部岸坡地带。层厚为0.0～1.36m。残坡积粉质粘土为褐黄～褐灰色，由粉粒、粘粒组成，成份均匀性差，局部含碎石呈可塑～硬塑状，布于整个场地，层厚为0.25～4.97m。侏罗系砂岩为浅黄～浅青灰色。主要由石英、长石、云母及暗色矿物组成，局部含泥质高，中～粗粒结构，巨层层状构造，泥质胶结。该层分布于整个场地，为场地主要岩层。泥岩为浅褐灰～紫红色，由粘土矿物组成，局部砂质含量高。泥质结构，中～厚层状构造。岩质较硬。该层主要分布于供水处理厂区，为场地次要岩层。

3. 岩土物理学参数

压水试验和抽水试验等水文地质测试结果表明，地下水、地基土对基础混凝土的腐蚀性破坏极弱，而地表水对砼无腐蚀性，对钢结构有弱腐蚀性，存在水对取水头部中钢筋及钢管腐蚀性破坏。依据实验结果，选取适宜的岩土物理力学参数。

3.1 土力学参数

由于杂填土和冲洪积粉质粘土分布较少，对工程无利用价值，故不提供地基承载力。而残坡积粉质粘土分布范围较广，但厚薄不均。依据《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）[1]和规范《土工试验方法标准》（GB/T50123-1999）[2]，进行标准贯入试验，对9件土样进行测试结果按统计方法数理分析，其物理力学指标见表2。

表2 粉质粘土物理力学参数

3.2 岩石力学参数

场地内强风化基岩因厚度小，力学性能差，未取岩样作测试工作，仅提供经验值。中等风化基岩取得岩芯样35组，根据室内岩石试验成果数据，依据《岩土工程勘察规范》(GB50021-2001)中相关公式进行数理统计，结果见表3。结果显示，强风化砂岩地基承载力特征值500kPa，中等风化砂岩地基承载力特征值3790kPa，抗拉强度平均值0.75MPa。内摩擦角33.4°,内聚力0.68MPa，变形模量3283MPa，弹性模量3370MPa，泊松比0.21。

表3 中等风化砂岩的岩土物理力学参数

4. 稳定性分析

4.1 挖方边坡

场地西侧整平后存在最大高度6.18m的环境边坡，南侧与拟建道路相接，仅存在最大高度为1.85m的填土边坡。西侧环境边坡长约105.9m、高0～6.18m、坡向为65°/245°的，命名为1号边坡，主要为挖方边坡。坡长81.70m，坡高0～6.31m，坡向65°，边坡结构由砂、泥岩及上覆约0.31m粉质粘土组成。选择边4-4’剖面对边坡进行分析评价，边坡结构为砂岩的岩质边坡，根据岩体内裂隙产状，岩层产状及边坡要素作赤平投影图（图1）。

图1 1号边坡赤平投影图

由赤平投影图可知，Ⅰ组裂隙与边坡倾向同向，对边坡稳定性起控制性作用；Ⅱ组裂隙、Ⅲ组裂隙及岩层倾向与边坡倾向呈大角度斜交或反交，对边坡稳定性影响较小；破坏模式为沿Ⅰ组裂隙倾向滑移。岩体属整体块状结构，属Ⅲ类欠稳定边坡。建议边坡按剔除边坡表面松动岩石碎块后对坡体岩面喷锚防风化处理或采用重力式挡墙支挡。M30砂浆与砂岩的粘结强度特征值qe取400kPa（经验值）、M30砂浆与泥岩的粘结强度特征值qe取180kPa（经验值），岩体破裂角取81°。

2号边坡位于水厂南侧，长72.70m、高0～1.85m、坡向为155°的填土边坡，填土稳定性差，由于边坡较低，建议采用重力式脚墙支挡，以压实填土做持力层。

4.2 天然陡崖

拟建供水处理厂区北侧存在砂岩陡崖，陡崖中裂隙不发育，主要为构造裂隙、风化裂隙，未见卸荷裂隙。陡崖（砂岩）高0.52～19.56m，距供水厂区北侧最近距离为8～17m，测得两组裂隙产状为70°∠81°，150°∠77°，裂隙宽2～10mm，延伸小于1～3m。陡岩现状稳定，且距供水厂区较远，对供水厂区影响较小。

5. 预防措施

由于在钻探深度范围内未发现断层、地下采空区等不良地质作用，建筑场地现状整体稳定，场地环境边坡经有效治理后，适宜修建拟建工程。施工过程中，需要重点注意事项如下：（1）场地内回填时，回填分层碾压至相应的场地整平高程。对人工填土进行夯实、碾压等技术处理，避免地面产生开裂变形。（2）基坑开挖地段，放坡分段跳槽开挖施工。基坑临时开挖允许坡率：土层1∶1,强风化基岩1∶0.75，中等风化基岩1∶0.50。局部放坡条件差的的采用分段开挖或临时支护措施。（3）边坡开挖时，推行信息化施工方法，建议从上至下分级段采用逆作法施工，控制爆破。（4）基础持力层施工到位后应及时封闭，避免长期爆晒降低承载力。（5）勘察区水文地质条件简单，地下水贫乏；地表水对处于电站常水位下钢管、构筑物对砼无腐蚀性，对钢结构有弱腐蚀性，因此应对于钢筋、钢管采取防腐措施。

[1] 中华人民共和国建设部.《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）.中国建筑工业出版社（北京），2009，p1-330.

[2] 中华人民共和国建设部.《土工试验方法标准》（GB/T50123-1999）.中国计划出版社，1999，p0-60.

陈昶任，男，1978年04月生，学士学位，岩土工程勘察。