关于非均质岩质边坡治理中滑动面的探讨

张志峰， 胡银详

(安徽省交通规划设计研究总院股份有限公司，安徽 合肥 230088)

关于非均质岩质边坡治理中滑动面的探讨

张志峰， 胡银详

(安徽省交通规划设计研究总院股份有限公司，安徽 合肥 230088)

边坡治理成功的关键在于滑动面的合理确定,特别是对于大于30 m的非均质岩质边坡,其滑动面一般为较长的折线,通过勘探的手段很难将潜在滑动面客观确定下来,在实践过程中潜在滑坡的中部往往需要根据实际地勘资料推测，如推测不尽合理，误用最大的剩余下滑力，这就给边坡治理带来了潜在的隐患，从治理边坡实例出发，探讨一下非均质岩质边坡潜在滑动面的合理确定，供同行参考。

滑动面；非均质岩质边坡；滑坡

0 引 言

目前滑坡处理广泛采用的参数反演法[1-3]、折减法[4]、不平衡推力法[5-6]，都是基于滑动面确定的前提下进行的，目前仅土质边坡的圆弧滑动面可采用SLOPE/W法[7]搜索确定，而对于大于30 m的非均质岩质边坡潜在滑动面的客观确定鲜有提及，本文从治理边坡实例出发，探讨一下非均质岩质边坡潜在滑动面合理确定。

1 边坡工程地质概况

以黟(县)-七(都)3 km+394～+462 m段高边坡位于路线右侧，最大坡高67 m。边坡地貌单元属低山剥蚀地貌，地势陡峻，地形坡度在40°～60°之间，上陡下缓。该处地层岩性主要为牛屋组(Pt2n)板岩，风化强烈，板理及裂隙发育，岩石破碎，薄层状构造，强风化层岩芯呈碎块-片状，碎块状镶嵌结构，层厚2.40～13.20 m；中等风化岩芯呈块状-短柱状，地层产状195°∠70°，属中硬岩，表层为松散碎石混粉土，碎石含量可占50%～70%，粉土可塑状态，该层厚1.6～6.2 m，如图1所示。

该边坡原设计为矮挡墙支护，运营一年多，于2008年5月中旬产生滑坡滑体厚度1.60～6.20 m，体积约为10 000 m3，滑坡体主要为碎石土，其中碎石占60%，低液限黏土占40%。滑坡堆积体及滑坡后缘坡体均存在进一步滑动的危险性，属活滑坡。

图1 地质剖面图

2 边坡稳定性分析与评价

2.1 设计参数的选取

根据勘察资料正常工况下：重度取为20.5 kN/m3，c为18 kPa，Φ为21°；根据滑坡带物质组成在暴雨工况下，碎石粉土：重度取为22.5 kN/m3，c为6 kPa，Φ为21°；强风化板岩：重度取为24 kN/m3，c为50 kPa，Φ为21°。

2.2 模型的建立

根据已经产生滑坡的形态、地貌及坡体的工程地质特性，为了增加下部坡体的稳定性，确定第一级为原挡墙+坡率为1∶1.75、高度为5 m的人工边坡，第二、三级坡坡率1∶1，高度为8 m，第四～六级为1∶1，高度为10 m，第七级为1∶0.5，高度为10～12 m，每级边坡设2.0 m宽的平台，进行刷坡，最大坡高为67 m，如图2所示。

图2 潜在滑面搜索过程及边坡治理图

2.3 剩余推力计算

刷方减载后、边界条件发生变化，滑动面随之发生变化。由于第三级边坡开挖边坡全部进入强风化板岩中，为此将滑坡体分为上下两个不稳定体，形成两个滑动面。

依据暴雨工况下的物理力学参数，根据勘察资料确定的已发生滑坡的滑动面，当稳定安全系数为1.2时[8]，采用不平衡推力法：

Ti=FsWisinai+ψiTi-1-Wi-cosaitanφi-ciLi

ψi=cos(ai-1-ai)-sin(ai-1-ai)tanφi

(1)

ψi为传递系数

上部碎石粉土不稳定体的剩余下滑力为590 kN/m。此外，对于强风化板岩可能出现的深层滑动进行计算，如图2所示，对应潜在滑面2的剩余下滑力为80 kN/m；对应潜在滑面3的剩余下滑力为100 kN/m；对应潜在滑面3、4结合的剩余下滑力为330 kN/m；对应潜在滑面4的剩余下滑力为510 kN/m；可见强风化板岩中，在固定的边界条件下，只有滑面4的形态接近客观的潜在的滑动面，基于此，不断微调滑面4的形态，直至找出最大的剩余下滑力，本次边坡治理采用滑面1、4对应的剩余下滑力，进行边坡处置。

2.4 边坡治理

上部不稳定体中，由于滑面1较陡，抗滑桩效果甚微，滑坡体会从抗滑桩顶滑出，滑面4较厚，锚杆无法进入稳定地层，基于上述因素，本次边坡治理采用锚索方案。

对应滑面1的下滑力，第4、5、6级边坡采用预应力锚索框架，根据间距、排数、倾角，每个锚索的设计抗拔力至少要达到25 t，根据勘察资料所提供的锚固体与岩石的锚固强度，所需的锚固段长度在13 m左右，初定锚索总长度17 m，但对于深层潜在滑动面4的剩余下滑力而言，其锚固长度需大于9.5 m，自由端为10 m，锚索总长至少需要19.5 m，可见，仅按照滑面1来治理边坡，本边坡深层滑动的需要无法满足，无法从整体上保证边坡的稳定，给工程带来隐患。

考虑岩体风化界限的不确定性，结合计算情况，确定本边坡的治理方案为：第四到六级坡均采用锚索框架，每片框架由3根竖肋和3道横梁连接而成，在节点处设置锚索锁固，每束锚索由3根Φ15.24钢筋制成，设计荷载280 kN，张拉锁定荷载300 kN，对应滑动面1而言，第五、六级锚索设计长度20 m，锚固段长度15 m，第四级锚索设计长度17 m，锚固段长度12 m。本边坡经过6年多的运营检验，稳定性良好。

3 结束语

(1) 滑动面不是一成不变的，而是随着岩土体边界条件的变化而改变。

(2) 对于一个高边坡来讲，其潜在的滑动面很多[9]，因此，高边坡治理必须考虑深层潜在滑动面的稳定性,对于强风化破碎岩体的潜在滑动面,必须在一定的边界条件下,多次模拟形态,找出规律，最终找到最危险的潜在滑动面，从已经产生的滑动面、最危险的潜在滑动面两方面出发，进行边坡的治理，做到一次根治，不留后患。

[1] 龚玉锋，周创兵，梁 轶，等.参数反演在岩质高边坡变形与稳定分析中的应用[J].岩土力学,2002(5):570～574.

[2] 孙志斌.边坡稳定性上限分析方法及参数反演研究[D].长沙：中南大学，2013.

[3] 鲁志强.岩质高边坡稳定性设置模拟岩体力学参数反分析[D].武汉：武汉理工大学，2009.

[4] 陈国庆，黄润秋，石豫川，等.基于动态和整体强度折减法的边坡稳定性分析[J].岩石力学与工程学报,2014(2):243～256.

[5] 时卫民，郑颖人，唐伯明，等.边坡稳定不平衡推力法的精度分析及其使用条件[J].岩土工程学报,2004(3):313～317.

[6] 张月英.基于改进不平衡模式的边坡稳定性分析及程序实现[D].长沙：湖南大学，2007.

[7] 张志峰.安徽某高速公路125 km+730～+895 m段滑坡治理[J].公路交通科技，2007(11)：86～89.

[8] JTG D30-2004,公路路基设计规范[S].

[9] 张乐飞.浙江省公路护坡稳定性分析及防治对策研究[D].西安：长安大学，2006.

2016-07-13

张志峰(1976-)，男，山西文水人，硕士，安徽省交通规划设计研究总院股份有限公司高级工程师．

U416.14；U418.52

A

1673-5781(2016)06-0809-03