南江县内某潜在不稳定斜坡治理研究

2018-01-19杜应琼苏程彰

长春工程学院学报（自然科学版） 2017年4期

杜应琼，苏程彰，张利

(1.安顺学院资源与环境工程学院，贵州安顺 561000； 2.四川省冶金地质勘查局六○四大队，四川广元 628017； 3.重庆市渝北国土事务中心，重庆 401120)

0 引言

不稳定斜坡在大暴雨、持续性降雨等外在因素诱发条件下，极有可能进一步发生演变，甚至发生滑动，其潜在危害程度重大[1-2]，因此，分析研究不稳定斜坡的稳定性具有十分重要的意义。本文以南江县内某潜在不稳定斜坡为研究对象，在研究不稳定斜坡的地质背景和基本特征基础上，对其稳定性进行定性和定量分析，提出了对其进行支护措施的建议，为该类潜在不稳定斜坡的治理提供了参考意义与推广应用。

1 工程地质概况

1.1 地形地貌

南江县位于川东北中山区米仓山南麓，海拔360～2 507 m，地势北高南低，中间乐坝镇为最低槽谷地段，成为南北山区的天然分界，其北属大巴山—米仓山区，中深切割的中山地貌，山脊线呈北东东向大致平行排列，由北向南渐次降低，一般海拔约在1 300～2 000 m，相对高差700～1 200 m，制高点光雾山海拔2 507.60 m，沟谷深切，谷坡陡峻，以凸坡为主，河床总坡降最大40‰～50‰，沟谷纵坡降有达150‰的。其南属川中方山与丘陵区，为浅至中切割的中低山地貌，沟谷纵横，山体零碎，形态不一，山脊一般海拔800～1 200 m，北东高南西低，相对高差300～700 m，最高点打节湾海拔1 503 m，沟谷以两坡较缓的“V”字形为主，峡谷、箱型谷均少。

工程区潜在不稳定斜坡大地貌单元属浅中切割剥蚀(侵蚀)—构造中低山之单面山地形地貌，微地貌以斜坡阶梯状台地地形地貌为主，整平施工后局部为陡坎地形地貌，地貌类型较单一；整体地势北西高南东低，总体地形坡度约12°～15°，地表高程607.50～546.50 m，最大相对高差61.00 m，开挖整平后潜在不稳定斜坡坡向197°，相对高差15.30 ～22.70 m。

1.2 地层岩性

2 潜在不稳定斜坡基本特征

2.1 概况

南江县某工程项目建设整平切坡，在其北侧形成开挖临空面，临空面形成后将破坏原有斜坡地质结构及其稳定性，形成潜在不稳定斜坡，该斜坡沿走向107°呈曲线展布，地势北高南低，工程区整平切坡后坡向197°，切坡形成的直立潜在不稳定斜坡坡度约85°。坡长约78 m，坡顶标高以工程场地规划整平标高为准，整平标高569.20 m，坡底标高以道路标高为准，介于546.50～553.90 m，潜在不稳定斜坡高度15.30～22.70 m。因开挖切坡将破坏原有地质结构，岩层的完整性和稳定性受到破坏，在大气降雨、风化作用、岩土体重力作用、建筑加载和人类工程活动等外营力地质作用的影响下，可能诱发不稳定斜坡岩体沿潜在滑动面发生滑坡、滑塌的地质灾害，对工程建设构成安全威胁，危险性大，因此对不稳定斜坡的稳定性、破坏模式分析是很重要的。工程场地基岩为砂泥岩互层，工程开挖切坡后的斜坡为小角度相交的斜向坡。从安全角度出发，不稳定斜坡分析中应充分考虑最不利的组合因素(岩层产状162°∠12°)。

2.2 潜在不稳定斜坡基本特征分析

根据斜坡成分、岩层倾向(162°)及边坡坡向(197°)，该潜在不稳定斜坡为小角度相交的岩土质顺向坡。经勘查，在裂隙的作用下，砂岩岩体被分割成不规则块状、巨块状，泥岩岩体以风化网状裂隙为主，构造裂隙次之，受风化裂隙影响，地表出露段泥岩多呈散粒结构。岩体结构类型主要为：中风化砂岩为块状结构，中风化泥岩为层状结构，强风化岩体为散体状结构。岩体完整程度：强风化泥岩、强风化砂岩不完整，中风化泥岩、中风化砂岩较完整。该处潜在不稳定斜坡内结构面的结合程度较差，斜坡现状处于基本稳定状态，局部存在风化剥落现象；根据滑坡防治工程勘查规范判定，潜在不稳定斜坡在大气降雨等外营力地质作用影响下，可能发生顺层滑坡的不良工程地质现象，威胁前缘建筑物，威胁人数纵多，潜在经济损失巨大，因此该潜在不稳定斜坡危害等级为二级，损坏后破坏后果较严重，综合判定潜在不稳定斜坡安全等级为二级。

3 潜在不稳定斜坡稳定性分析

3.1 定性分析

根据岩层层面、坡面与裂隙赤平投影图，如图1所示，知岩层层面与坡面为小角度相交斜向坡结构，斜坡基本稳定；裂隙1与裂隙4为内倾结构面，对斜坡稳定性有不利影响，可能沿结构面发生岩体零星掉块的不良地质现象；裂隙2与裂隙3为外倾结构面，斜坡不稳定，易沿结构面发生岩体顺向滑塌及零星掉块的不良地质现象；其中裂隙2为主控裂隙，对形成的坡影响大，易发生岩体顺向滑塌的不良地质现象；裂隙2与裂隙3交割线产状224°∠77°，易造成楔形体破坏，沿交割线方向发生岩体顺向滑塌的不良地质现象。综上所述，潜在不稳定斜坡岩体在裂隙切割下，呈块状、楔形体状等，在层面与裂隙共同作用影响下，易发生岩体零星崩塌或滑塌不良地质现象，不稳定斜坡受结构面影响，沿顺倾向临空面整体处于基本稳定—欠稳定状态。

图1 岩层层面、坡面与裂隙赤平投影图

3.2 定量分析

3.2.1 计算断面的选取

根据工程项目规划设计方案，结合工程区地形地貌以及周边建设情况，以工程区西侧道路开挖边线、工程区后缘切坡临空面为前缘边界，后缘边界以工程区建筑物后缘拉裂缝一线为界，选择整平开挖切坡后形成的潜在不稳定斜坡中潜在滑动面(砂泥岩接触面)，采用平面稳定分析方法进行定量分析计算，选择确定工程区拟建场地3-3′～4-4′工程地质剖面图作为计算断面，计算断面如图2～3。

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图2 3-3′剖面潜在不稳定斜坡滑移块体

图3 4-4′剖面潜在不稳定斜坡滑移块体

3.2.2 计算参数的选取

根据钻探情况、岩土试验成果，结合邻近场地勘查资料及当地建筑经验，并考虑到岩体软硬不均、节理裂隙发育程度及岩石风化程度等因素，潜在不稳定斜坡岩土层物理力学指标建议值见表1。

表1 潜在不稳定斜坡岩土层物理力学指标

在潜在不稳定斜坡勘察区不同地段采集了砂泥岩岩样进行室内土工试验。根据室内土工试验成果进行数理统计，并结合勘察区地质情况、李洪安等[3]、张倬元等[4]编著文献及参考DZ/T 0219—2006《滑坡防治工程设计与施工技术规范》，参照工程区西侧建筑物后缘不稳定斜坡潜在滑动面取值进行工程类比，综合确定该边坡稳定性计算参数，由于潜在不稳定斜坡岩体类型为砂泥岩互层，主要滑动面为砂泥岩接触面，根据钻探揭露及现场地调判定，该潜在不稳定斜坡滑动面类型为泥夹碎屑型，参数取值详见表2。

表2 计算参数综合取值表

3.2.3 计算工况的确定

根据DZ/T 0219—2006《滑坡防治工程设计与施工技术规范》，考虑到大气降雨的影响因素，雨水下渗造成软弱夹层强度急剧下降，从而大幅降低边坡的抗滑能力，因此，计算工况为自重工况及自重+暴雨工况。

3.2.4 防治工程等级与设计安全系数的确定

根据潜在不稳定斜坡危害对象、受灾情况、经济损失及工程投资按DZ/T 0219—2006《滑坡防治工程设计与施工技术规范》的有关规定，防治工程等级划分为Ⅱ级，抗滑动稳定安全系数为1.30(天然)和1.10(暴雨)。

3.2.5 稳定性计算

稳定性系数计算公式：

根据选择的计算断面、参数、工况、安全系数，对工程区开挖形成的潜在不稳定斜坡稳定性模块进行稳定性分析计算，根据砂泥岩接触面为潜在的滑动面计算对应的安全系数，计算结果见表3，潜在不稳定斜坡在3-3′和4-4′剖面位置在工况Ⅰ状态下，稳定系数为1.86～1.90，处于稳定状态；在工况Ⅱ状态下，稳定系数为1.02～1.23，处于基本稳定—欠稳定状态。因此该处潜在不稳定斜坡应采取支挡防护措施。

表3 潜在不稳定斜坡稳定性计算结果

4 潜在不稳定斜坡支护措施建议

根据上述潜在不稳定斜坡分析可知，工程区整平开挖切坡形成高度约15.30～22.70 m的潜在不稳定斜坡，主要为岩质边坡。为避免现已开挖切坡形成的潜在不稳定斜坡岩体产生顺层滑动、崩塌掉块等地质灾害，现急需对该处潜在不稳定斜坡进行支护措施。

4.1 支护方案对比分析

根据潜在不稳定斜坡岩体特征及高度，对潜在不稳定斜坡采用不同的支护方案，支护方案对比分析见表4，对比分析并结合工程区潜在不稳定斜坡实际情况，考虑到施工难易程度、成本控制、安全性等方面，推荐该潜在不稳定斜坡采用抗滑桩支护方案。

表4 潜在不稳定斜坡支护方案对比分析表

4.2 潜在不稳定斜坡支护设计技术参数

根据钻探揭露、岩土室内试验，依照GB 50021—2001《岩土工程勘察规范》(2009年版)及DZ/T 0219—2006《滑坡防治工程设计与施工技术规范》相关规定，考虑到土体中块石含量及质量，潜在不稳定斜坡岩石风化强烈，岩石较破碎，根据当地类似工程及结合地方建筑经验进行相应的折减，潜在不稳定斜坡支护设计技术参数建议值详见表5～6。