高切坡特征及稳定性评价

2017-12-14

福建质量管理 2017年22期

关键词：堆积物紫红色泥质

(中国电建集团中南勘测设计研究院湖南长沙 410014)

高切坡特征及稳定性评价

唐磊陈安心

(中国电建集团中南勘测设计研究院湖南长沙410014)

高切坡是山丘地区社会经济建设遇到的岩土工程，也称人工削坡工程。“陡”、“高”是高切坡主要形态特征。强烈而连续的卸荷则是高切坡主要力学根源。高切坡具有渐变性、失稳性、突变性，本文将对其做简要分析。

高切坡；地质特征；稳定性分析

一、概述

本高切坡位于重庆市万州区某段西侧，高切坡类型为Ⅱ类，属岩土质坡，最大切坡高约14m，高切坡的变形破坏直接影响人数99人，影响建筑面积3000 m2，依据《三峡库区高切坡防护工程地质勘察与初步设计技术工作要求》，边坡失稳危害程度为较严重，高切坡防护工程安全等级为三级。规划阶段稳定性评价为稳定性较差(C级)。

二、高切坡的地质特征

(一)高切坡形态特征

高切坡区总体地形西高东低。高程202m～204m为崩塌堆积体，坡角约30°，高程204m～215.91m(切坡顶最高点)为切坡，最大切坡高约14m，详勘核定坡面面积650 m2(勘测大纲审定坡面面积423 m2)。坡面走向N8°W，倾向NE，切坡角58°～75°。高程215.91m以上为坡度约18°的斜坡地。切坡南侧为浅切冲沟，切坡北侧为宽缓平地、高程202m。高切坡坡长35m，坡顶高程(最高点)215.91m，坡脚高程201m。

(二)高切坡物质组成

勘察区主要出露地层为侏罗系中统下沙溪庙组(J2xs)及第四系松散堆积物(Q)。第四系松散堆积物主要有崩坡积(Qcol)、地滑堆积(Qdel)、残坡积(Qedl)。根据勘察成果分析，分为5层，分述如下：

①崩坡堆积物(Qcol):厚2m～3m，主要由紫红色粉质粘土、粘土夹块石、碎石组成，块石成分以泥质粉砂岩为主，主要分布于高切坡脚一带。

②地滑堆积物(Qdel):厚1m～3m，主要由紫红色粉质粘土、粘土夹碎、块石组成，分布于2-2’剖面以南局部地段。

③残坡积物(Qedl)：厚0.5m～2m，主要由紫红色粘土夹少量碎石组成，主要分布于高切坡顶及两侧冲沟。

④上沙溪庙组(J2s)紫红色厚层状泥岩，厚gt;13m。泥质结构，属软岩，耐风化性能差，遇水膨胀、浸水崩解、失水干裂，分布于高程205m以上。

⑤上沙溪庙组(J2s)紫红色厚层状泥岩夹泥质粉砂岩，厚gt;5m。泥质结构，属软岩，耐风化性能较差，分布于高程205m以下。

(三)高切坡结构

本高切坡为岩土质坡，岩层产状：N30°E，NW∠10°，为单斜地层。高切坡岩体属平缓层状结构，为反向坡。

勘探查明，高切坡中上部岩性为侏罗系中统上沙溪庙组(J2s)紫红色厚层状泥岩(编号④)；下部为上沙溪庙组(J2s)紫红色厚层状泥岩夹泥质粉砂岩(编号⑤)。高切坡坡顶以上表部为厚0.5m～2m的残坡积物(编号③)，2-2’剖面以南局部地段为地滑堆积物(编号①)，切坡脚为崩坡堆积物(编号②)。

该区地质构造较为简单，断层不发育，结构面主要为层面和节理面。节理主要发育2组：

①N10°～15°W，NE∠60°～75°，面较平，宽0.5cm～1cm，延伸长度约3m，卸荷张开；

②N70°E，SE∠70°，面粗糙，宽0.5cm，追踪状延伸，长度大于5m，张性裂隙。

通过赤平极射投影图分析表明，高切坡区结构面无不利组合楔形体。

(四)高切坡水文地质条件

1.地表水

该高切坡坡顶为平缓地形，无天然水体分布，大气降水汇水面积仅9721 m2,地表水以面流形式流向坡脚。

2.地下水

地下水类型为松散岩类孔隙潜水和基岩裂隙水两类。前者接受大气降水补给，经过松散介质孔隙向低处运动，后者主要赋存于基岩裂隙中，主要来源于地表水渗透，通过裂隙向下运移，在坡脚偶见有少量地下水量渗出。

根据本地区地质勘察资料，泥岩夹砂岩组成的地质体，渗透系数一般为1×10-6cm/s～1×10-5cm/s，属微透水层。

地下水化学类型为“HCO3—Ca型水”，即重碳酸钙型水，呈弱碱近中性，地下水对混凝土为无腐蚀性，对钢结构为弱腐蚀。

(五)高切坡岩体分类

按照《建筑边坡工程技术规范》(GB50330—2002)附录A，根据高切坡岩体完整程度、结构面结合程度、结构面产状和高切坡自稳能力，本高切坡岩体类型为Ⅲ类。

三、高切坡稳定性分析

(一)已经发生的变形破坏情况

根据工程地质测绘及勘探，高切坡南端(桩A～桩A+5m)，发育一浅层滑动，后缘顶点高程约214m，前缘在高切坡脚，滑动面为覆盖层与基岩接触面，滑动方向为N30°E，厚度3m～5m，面积70 m2，方量126 m3(见图3.1-1)。

图3.1-1 中段(WZ0003)高切坡1-1'工程地质分析剖面

高切坡坡脚高程202m～206m，见崩坡堆积物，厚2m～3m，为高切坡岩体风化剥落、崩塌堆积形成(见图3.1-2)。

图3.1-2 中段(WZ0003)高切坡2-2'工程地质分析剖面

(二)预测的变形破坏模式

通过对高切坡区槽探的揭露，结合工程地质平面测绘和已有变形破坏情况分析，该高切坡的变形破坏模式，主要分为滑动破坏及崩塌变形破坏和泥岩风化剥落。

1.滑动破坏

发生在切坡南端(桩A～桩A+5m)及高切坡坡顶松散堆积物中，破坏形式为圆弧滑动破坏和沿基岩面的折线型滑动，规模较小。

2.崩塌和风化剥落变形破坏

组成高切坡的泥岩，变形特征表现为岩石的风化剥落，由于粘土矿物含量的不均一性，形成差异风化，在重力作用下，产生与高切坡临空面近于平行的拉张裂隙，岩石松动，将造成高切坡外部岩体的倾倒和崩塌破坏。

高切坡中发育产状为N10°～15°W，NE∠60°～75°顺坡向陡倾角节理(第②组)，切坡坡度较大，边坡岩石在自重的作用下，亦将产生崩塌。

结构面在高切坡区的组合用赤平极射投影图分析，分析表明高切坡区结构面未发现不利组合楔形体。

(三)稳定性分析计算与评价

高切坡岩性为紫红色厚层状泥岩夹泥质粉砂岩，岩层产状：N30oE，NW∠10o，属反向坡，边坡岩体内无大的构造面，节理不发育，具稳定的地质结构，该段切坡整体基本稳定。

1.滑动破坏稳定性分析

高切坡南端(桩A～桩A+5m)切坡主要由紫红色粉质粘土夹碎、块石组成，下伏厚层状紫红色泥岩夹紫灰色泥质粉砂岩，局部已产生滑动变形，其下滑面为松散堆积物的圆弧破坏及沿基岩面的折线型滑动，稳定性差，将产生小规模浅层滑动破坏，需进行工程处理。该区滑动破坏规模小(方量126 m3)，且切坡变形明显。

2.崩塌和风化剥落稳定性分析

该边坡岩石为软硬相间的泥岩、泥质粉砂岩组成，泥岩软弱，泥质粉砂岩强度相对较高，抗风化能力相对较强，紫红色泥岩在干湿交替作用下易发生剥落，造成泥质粉砂岩常呈突出状或倒悬。切坡岩体中见一组与坡面近于平行的节理(第②组)，当下部泥岩风化剥落深度较大时，上覆岩体在自重作用下，沿顺坡向节理产生剪切破坏，或泥质粉砂岩发生剪断，导致岩石块体崩塌。崩塌形式为掉快，一般规模不大。

综上所述，高切坡整体基本稳定。高切坡变形破坏模式为浅表部易产生风化剥落及崩塌破坏，高切坡南端(桩A～桩A+5m)松散堆积物将产生圆弧破坏及沿基岩面的折线型滑动破坏，因此切坡局部不稳定。

(四)高切坡发展变化趋势及危害性预测

该高切坡若不加防治,砂岩局部将沿发育的卸荷裂隙产生倾倒、崩塌。表层泥岩将进一步风化剥落；松散堆积物在长期暴雨作用下，将产生局部失稳或形成泥流，堵塞市政排水系统，严重影响高切坡下龙宝龙安路移民安置房及过往行人及车辆的安全。