某岩质边坡稳定性分析

陈冬华

(华北地质勘查局五一四地质大队，河北承德　067000)

某岩质边坡稳定性分析

陈冬华

(华北地质勘查局五一四地质大队，河北承德067000)

摘要:以南票某边坡为研究对象，采用传递系数法，对天然状态下、暴雨状态下和地震状态下的边坡稳定性进行了计算分析，结果表明:边坡在天然状态下稳定性安全系数为1.470;在暴雨工况下安全系数为1.293，在地震工况下，边坡稳定性安全系数与天然工况下的相差很小，该边坡处于稳定状态。

关键词:边坡，传递系数法，安全系数，稳定性

1　工程概况

某边坡工程位于辽宁省葫芦岛市南票区，为人工开挖的岩质边坡。在其北侧，为一开挖的阶梯边坡，坡高约为40 m，坡长约为238 m。边坡呈东西走向，标高在138.32 m～177.55 m之间，相对高差约40 m，坡角约为47°，在距坡脚约7 m处有3栋6层居民楼，建筑物相对稀疏;地质条件多为基性岩(鞍山岩、玄武岩)灰岩质低山，形成棱状、尖顶状山峰。经现场调研及地质勘察资料知，该场区的地层特征自上而下依次描述如下:第一层:土夹块石碎石层或块石碎石夹土层，物质为黄色粘土夹泥灰岩块石碎石。第二层:略具有层序的破裂块体层，物质多为褐红色泥灰岩体。第三层:黄色的泥灰岩、钙质页岩及灰黑色炭质页岩块石层。该场区岩层主要以其为主。该场区岩质边坡潜在滑坡体厚度变化不大，边坡坡面较风化，局部节理裂隙较为发育(见图1)。

2　边坡稳定理论分析

2.1极限平衡法

传递系数法也称不平衡推力传递法或剩余推力法。由于该法计算简单，并且能够为滑坡治理提供设计推力，在国家规范和行业规范中都将其列为推荐的计算方法。通过现场勘察和对该岩质边坡工程的工程地质资料的综合分析，以可能发生滑坡的特征断面为研究对象，其潜在滑动面呈非圆弧形。查阅《边坡设计规范》，并进行工程类比，选择最适合该边坡的传递系数法来进行抗滑稳定计算。

2.2计算工况

考虑到影响边坡稳定的因素诸多，此次从客观因素的影响角度来对该边坡进行稳定性分析。边坡在天然状态、暴雨和地震等条件下分别受到自重、水压力、地震作用力的影响，其中暴雨对边坡的影响表现为改变了边坡岩体的含水量，从而改变边坡和滑动面的抗剪强度，进而影响边坡的稳定性。根据边坡在不同条件下，确定3种典型的工况来分析其稳定性。该边坡工程安全等级为Ⅲ级，选取如下:Ⅰ工况，天然状态;Ⅱ工况，暴雨状态;Ⅲ工况，地震状态。根据已有的工程地质资料和岩石物理力学试验综合分析，该场区内边坡岩体的物理力学性质指标建议值为:天然状态下，岩体的物理力学参数:γ= 22.6 kN/m3，c = 1.8 MPa，φ= 21.5°。饱和状态下，岩体的物理力学参数:γ= 23.4 kN/m3，c = 1.36 MPa，φ=19.2°。

1)天然状态下边坡稳定性计算。天然状态下，只考虑边坡岩土体自重，则条块的下滑力为:

抗滑力为:

边坡的特征剖面在天然状态下的滑体计算分块如图2所示，其计算参数见表1。

图1　边坡效果图

图2　剖面计算图

表1　天然状态剖面稳定系数计算参数

根据稳定系数计算公式可得:

2)暴雨状态下边坡稳定性计算。由于雨季有大量的降水，降水形成的地表水渗入坡体，不仅增加了上覆岩体的重量，导致坡体的下滑力增大，而且渗水对潜在的滑动带产生浸湿和润滑作用，使得滑带岩体的含水量增大，孔隙水压力增加，有效强度明显降低，导致抗滑力大大减小，从而影响边坡的稳定。在考虑水的渗流作用对边坡稳定性影响时，通常按静水压力和动水压力两种模式来考虑，前者采用水土合算，后者采用水土分算，这两种方法是等效的。此处采用水土合算的静水压力方法来计算条块边界上的水压力。

边坡的特征剖面在暴雨状态下滑体计算参数见表2。

表2　暴雨状态剖面稳定系数计算参数

根据稳定系数计算公式可得:

3)地震作用下边坡稳定性计算。地震对边坡稳定的影响表现在边坡岩体上附加作用一个随时间变化的加速度，因而产生随时间变化的惯性力。其中水平惯性力是影响边坡稳定的主要因素。水平惯性力:

其中，Ke为地震系数，是水平地震系数KH与综合地震影响系数(一般取0.25)的乘积。

由该区的抗震设计烈度为6度可知，水平地震系数为0.05，则地震系数Ke=0.012 5。把地震力施加到每个条块上时，对条块的受力影响很小。在对该区的边坡进行稳定性分析时，计算得到安全系数与天然工况下边坡的稳定系数相当，均大于1.25，在安全范围之内且有较大的安全储备，边坡处于稳定状态。故可以不考虑地震作用对该区边坡的稳定性影响。

3　结语

以上主要用传统的极限平衡法对该区边坡在天然状态、暴雨状态和地震作用下的稳定性进行了分析，根据分析结果，可以得到如下有关边坡稳定性问题的评价结论:

1)边坡在天然状态下特征剖面稳定性安全系数为1.470，边坡有较高的安全系数，处于稳定状态。

2)在暴雨工况下，受岩体浸水的影响，岩体的粘聚力和内摩擦角有所降低，边坡的稳定性安全系数也有所降低，但仍然有较高的稳定性安全系数，特征剖面的安全系数为1.293，该边坡仍处于稳定状态。

3)由于该区的抗震设计烈度为6度，设计基本地震加速度值为0.05g，地震系数ke=0.012 5，对边坡稳定性计算影响甚微。在地震工况下，计算得到的边坡稳定性安全系数与天然工况下的相差很小，边坡处于稳定状态。

A rock slope stability analysis

Chen Donghua
( 514 Brigade of North China Geological Exploration Bureau，Chengde 067000，China)

Abstract:Nanpiao a certain slope as the research object，using transfer coefficient method of natural condition，storm conditions of slope stability and seismic conditions are analyzed.Study shows that the slope in natural state stability safety coefficient is 1.470，in heavy rain conditions，the safety coefficient is 1.293，the earthquake condition，calculate the slope stability safety coefficient and natural condition difference is very small.Therefore，the slope is in steady state.

Key words:slope，transfer coefficient method，safety factor，stability

作者简介:陈冬华(1979-)，男，工程师

收稿日期:2015-11-08

文章编号:1009-6825( 2016) 04-0087-02

中图分类号:TU457

文献标识码:A