不稳定边坡的评价方法分析

眭 鹏 程

(太原理工大学，山西 太原 030024)



不稳定边坡的评价方法分析

眭 鹏 程

(太原理工大学，山西 太原 030024)

通过平面滑动法，对杜儿坪矿原煤重介排矸车间拟建场址处的不稳定边坡进行了评价，准确得出了该不稳定边坡现状和改造后的稳定性情况，为拟建车间的选址提供了可靠依据。

边坡，平面滑动法，地质灾害，稳定性

0 引言

为保障该项目的安全、正常建设和运营，避免工程遭受地质灾害破坏，在地质灾害易发区内进行工程建设必须在可行性研究阶段进行地质灾害危险性评估。对边坡的稳定性分析及处置技术进行深入的研究具有重要的意义。本文通过平面滑动法对杜儿坪矿原煤重介排矸车间拟选址处的不稳定边坡进行评价，得出该边坡现状条件下和改造后的稳定性，为拟建车间的选址提供了可靠依据。

1 杜儿坪矿原煤重介排矸车间拟建场址概况[1]

杜儿坪矿原煤重介排矸车间拟建场址位于杜儿坪矿工业广场东北部，动筛排矸车间位于南侧边坡处，原煤重介排矸车间拟建场址北侧紧靠现动筛排矸车间，拟建场址位于一边坡之上，坡脚南侧约15 m处为杜儿坪矿原煤筒仓。拟建场址西侧有两座选煤沉淀池，东侧为杜儿坪原煤筒仓北部高陡边坡。

原煤重介排矸车间是排矸系统工程中重要组成建筑，车间拟建场地东西方向长45 m，南北方向长18 m，占地面积810 m2，檐高26 m，共4层，建筑面积2 647 m2，埋深2.5 m(承台)，钢混凝土结构。根据工程布局和场地地形，设计在拟建场址边坡上打桩78根，先将边坡整平为标高1 116.01 m的地面平台。在标高1 116 m平台基础上建设4层原煤重介排矸车间，楼面为现浇钢筋混凝土结构，基础暂定采用桩基承台基础，混凝土空心砌块填充墙围护。

2 不稳定边坡地质特征[3,5,6]

原煤重介排矸车间拟建场址南侧边坡标高1 090 m～1 116.01 m，坡度65°～45°，为一高陡边坡，边坡斜长约35 m，坡宽约45 m～50 m，坡高约21 m～26 m，由上而下共分三级，见图1。

第一级坡长约12 m～13 m，坡高约7 m～9 m，坡度55°～50°，表面有3 cm～5 cm的水泥浆面，下覆人工覆土(主要以第四系砂砾与亚砂土，局部含碎石或砂砾石透镜体为主)，厚度分布不均，坡上种植了十多株树木；下部岩性为二叠系下统山西组泥岩与砂岩互层。第一级边坡坡脚与二级边坡坡顶之间设宽75 cm～150 cm的人行台阶。

第二级坡长约8 m～9 m，坡高约6 m～8 m，坡度60°～65°，表面喷水泥浆，厚约5 cm，下覆人工覆土和二叠系山西组砂、泥岩，没有植被。

第三级坡长约15 m～16 m，坡高约8 m～9 m，坡度50°～45°，主要以矸石、煤屑、矿井开挖弃渣为主，杂填土、粉质粘土夹块石、碎石次之，未经压实处理，没有喷浆。坡脚有一栋2层楼建筑，有管道与筒仓相连。各级边坡坡顶、坡面及坡脚截(排)水系统不完善。

3 不稳定边坡现状评估

杜儿坪矿原煤重介排矸车间工程拟建场址位于一高陡边坡之上，因此，对该边坡稳定性进行现状评价。

3.1 拟建场址边坡的性质

拟建场址边坡为松散砾石及粘土覆盖与软硬岩交互岩质边坡，岩体较完整，但结构面结合差，倾角55°～60°，总高度21 m～26 m，第一、第二级坡面及坡顶喷浆，喷浆厚度约5 cm，没有发现裂缝。第三级主要以矸石、煤屑、矿井开挖弃渣为主，未经压实处理，没有喷浆；为自稳性差边坡。根据GB 50330—2002建筑边坡工程技术规范附录A[2]，将第一、二级边坡视为整体边坡岩体类型为Ⅱ类，第三级边坡岩体类型为Ⅲ类。

根据GB 50330—2002建筑边坡工程技术规范表3.2.1[2]，第一、二级边坡属岩质边坡，岩体类型为Ⅱ类，边坡高度约13 m～17 m，破坏后果严重，安全等级二级。第三级边坡属岩土质边坡，岩体类型为Ⅲ类，边坡高度8 m～9 m，破坏后果严重，安全等级为二级。

由于该边坡产生平面崩塌、滑动的可能性较大，因此根据GB 50330—2002建筑边坡工程技术规范中5.2.4条[2]，采用平面滑动法对该建筑边坡稳定性进行评价。

3.2 计算公式及参数选取

平滑滑动法边坡稳定性系数按式(1)计算：

(1)

其中，Ks为边坡稳定系数；γ为岩土体的重度，kN/m3;c为结构面的粘聚力，kPa;φ为结构面的内摩擦角，(°);A为结构面的面积，m2;V为岩体的体积，m3;θ为结构面的倾角，(°)。

GB 50330—2002建筑边坡工程技术规范4.5.5条规定边坡岩体等效内摩擦角按当地经验确定，当无经验时，按表1确定。

表1 边坡等效内摩擦角标准值

1)第一、二级边坡(B1)计算参数选取：按照表1可得边坡岩体的等效内摩擦角(相当于临界坡角)在70°～60°，根据坡顶裂缝的发育情况，拟建场址在第一级、第二级边坡上打桩，第一、二级边坡坡高13 m～17 m，计算取15 m，坡度55°～65°，计算取65°。等效内摩擦角定为60°，这也是边坡破裂角。

2)第三级边坡(B2)计算参数选取：内摩擦角取50°,边坡高度8 m～9 m，计算取9 m，坡度45°～50°，计算取50°。

边坡稳定安全计算参数取值见表2。

表2 边坡稳定安全计算参数取值表

3.3 计算结果

根据式(1)计算得出拟建场址第一、二级边坡(B1)的稳定系数为1.074，第三级边坡(B2)的稳定系数为1.196。根据GB 50330—2002建筑边坡工程技术规范表5.3.1[2]，二级边坡利用平面滑动法计算的稳定系数大于1.30，属于稳定边坡。从边坡的变形倾向和自稳性来看，拟建场址边坡自然条件下处于不稳定状态。

该边坡自稳性较差，属不稳定边坡。但现状条件下未形成地质灾害，未造成人员伤亡或财产损失，危害小，危险性小。评估区内未发现崩塌、滑坡地质灾害。

4 不稳定边坡预测评估

原煤重介排矸车间拟建场址位于边坡之上，标高1 090 m～1 116.01 m，最大相对高差26 m，第一、第二级坡度50°～65°。根据工程布局和场地地形，《杜儿坪矿原煤重介排矸系统可行性研究报告》[4]设计在第一、第二级边坡上打桩78根，将边坡整平为标高1 116.01 m的地面平台。在平台基础上建设高26 m，共4层的原煤重介排矸车间，预计原煤重介排矸车间工程建设的挖填方规模约3 850 m3，该项目尚处于可行研究阶段，拟建场址预测地质剖面图见图2。原煤重介排矸车间拟建场址边坡在建设和运营过程中，由于可能存在对破体进行开挖、坡顶加载、施工用水等因素，

将破坏坡体的完整性，极易引发崩塌、滑坡地质灾害发生。因此，对该不稳定边坡进行预测评估。

不稳定边坡危险性预测评估是在分析排矸车间拟建场址的工程地质条件的基础上，同时考虑不稳定边坡遭遇强降水和施工用水(造成岩体抗剪强度指标降低)及坡顶增加荷载的最不利情况下，结合现状评估利用平滑法对不稳定边坡的稳定性进行分析。

在以上不利因素影响下岩体抗剪强度指标降低，岩体的完整性将遭受严重破坏，在强降水入渗至裂隙形成的动、静水压力作用下，形成小块体的撒落；岩石块体具备沿节理裂隙面产生滑移破坏的空间条件和动力条件，边坡的稳定性将会更差，稳定系数将远小于稳定安全系数。因此，该不稳定边坡在以上因素的作用和影响下，工程建设过程中将加剧引发滑坡地质灾害的可能性，发生崩塌、滑坡地质灾害的可能性极大。

建设过程中如发生崩塌或滑坡地质灾害，预计造成拟建原煤重介排矸车间和坡下2层建筑物的损毁，直接经济损失将超过1 000万元。排矸车间工程建设施工作业时的人员预计每班有20人～30人。不稳定边坡如发生滑坡、崩塌地质灾害，预计受威胁的人数约20人～30人，造成的地质灾害危害程度较大，危险性较大。

5 结语

1)拟建场址边坡工程建设挖、填方引发崩塌、滑坡等地质灾害可能性大，危害程度大，危险性大；该项目拟建场址区为地质灾害危险性“大”区，对拟建场址边坡必须采取有效的防治措施后方可进行建设，地质灾害防治难度大，土地适宜性为“适宜性差”。

2)根据拟建场址高陡边坡稳定性的评价，评价结果为拟建场址边坡处于不稳定状态，工程建设中边坡自稳定性较差，必须进行加固和有效防治措施治理。治理方法应采用锚杆加预应力锚索，二次高压注浆，外铺双层金属网，并喷射15 cm厚混凝土，边坡上下及马道设截、排水沟，减少降水对岩体破坏等施工方案。

3)当以上防治措施难以实施时应另选场址。

[1] 张晓亮.杜儿坪矿原煤重介排矸车间建设项目地质灾害危险性评估报告[R].太原：山西省煤炭地质水文勘查研究院,2013.

[2] GB 50330—2002，建筑边坡工程技术规范[S].

[3] 杜儿坪矿生产任务楼1号综采库岩土工程勘察报告(详勘)[R].太原：西山煤电集团公司设计院，2013.

[4] 杜儿坪矿原煤重介排矸系统可行性研究报告[R].北京：中矿国际工程设计研究院有限公司，2013.

[5] 太原市万柏林区地质灾害核查报告[R].太原：太原理工大学，2010.

[6] 太原市万柏林区地质灾害调查与区划报告[R].太原：山西煤炭地质研究院，2006.

Analysis on evaluation method of unstable slope

Sui Pengcheng

(TaiyuanUniversityofTechnology,Taiyuan030024,China)

Evaluation of slope instability based on sliding plane method in Du’erping coal mine gangue heavy medium workshop site. The present situation and the stability of the unstable slope are obtained. It provides a reliable basis for the site selection of the proposed workshop.

slope, plane sliding method, geologic hazard, stability

1009-6825(2016)27-0074-02

2016-07-13

眭鹏程(1983- )，男，工程师

P694

A