土岩复合边坡稳定性分析及评价

朱 媛

（山西华晋岩土工程勘察有限公司，山西 太原030006）

1 边坡概况

受太原阳光城集团公司委托，拟在规划的示范区范围内天然边坡上局部回填土方至整平标高修建售楼部，本次勘查边坡处在场地西北侧，从地形地貌来看，为一单斜岩层，岩层产状51°∠15。售楼部边坡长约98m，坡顶整平标高约为917.35m；坡底为高尔夫球场内部混凝土路及高尔夫球场草坪用地，现自然地面标高约900.26～903.19m，整体边坡坡高约15m～20m。售楼部在边坡坡顶，售楼部边界距坡边缘9m～10m。

2 边坡地质条件

边坡地貌属低山丘陵区，位于山梁地带，地形起伏较大，图幅内地面标高最大值928 m，最小值893.4m，地表最大相对高差为33.6m。根据钻孔、探井揭露及原始地貌出露地层情况可知，地层主要由第四系全新世的植被土，中、上更新统的粉土、粉质粘土，二叠系上统上石盒子组泥岩、砂质泥岩、砂岩组成。

3 边坡节理发育

地层节理发育，根据统计成果，结合节理玫瑰图可见优势节理面有3组，产状分别为：1#节理166°∠78°，2#节理200°∠65°，层理面60°∠15°。

4 边坡稳定性计算

本边坡为土岩复合边坡，土体可能发生圆弧形滑动、岩体可能发生平面滑动、楔形滑动外，还可能沿着土岩结合面发生折线形滑动。

对岩质边坡，先用赤平极射投影法进行稳定性分析，对赤平投影法评价为不稳定结构的结构面，采用定量评价法评价平面滑动法计算稳定性。

本次边坡稳定性定量分析，根据建筑边坡工程技术规范《GB50330-2013》5.2.3条“计算土质边坡、极软岩边坡、破碎或极破碎岩质边坡的稳定性时，可采用圆弧形滑面”。5.2.4条条文说明：对圆弧滑动面，建议采用简化Bishop法计算边坡稳定性。

4.1 定性分析

对于土质坡段定性分析以已开挖坡面、钻孔和探井揭露边坡地层岩性及野外调查边坡所处地区的自然边坡的坡率对比等方法相结合，在边坡范围未发现边坡变形迹象，边坡在现状条件下整体稳定性较好，但在外界影响下，也存在破坏的可能性。土质边坡易受降雨冲刷而产生局部滑塌，坡面稳定性相对较差。

对于岩质坡段定性分析主要通过判断两组节理结构面的投影交点落入的区域来判定边坡的稳定性。边坡岩体稳定性的定性分析可分为4种情况：①最稳定的：两组节理结构面的投影交点处于边坡面的另一侧，此时结构面组合交线，倾向坡里；②稳定的：两组节理结构面的投影交点处于边坡面的同侧，但在开挖面以外，此时结构面交线较边坡陡；③较稳定的：两组节理结构面的投影交点处于天然边坡面以外，说明交线较边坡平缓，但在边坡上无出露点；④不稳定的：两组节理结构面的投影交点处于开挖边坡和天然边坡之间。

4.2 定量评价

根据现场调查及勘查成果，以及定性分析情况，得出结论：在天然状况下，各段边坡岩质段均处于稳定状态，土质边坡处于基本稳定～稳定状态，为了定量分析上部土质坡体及土岩结合面的稳定性，采用下面方法对该土岩复合边坡段稳定系数进行计算。

计算结果如下：

（1）计算方法原理

土质边坡稳定性计算采用《建筑边坡工程技术规范》（GB50330-2013）推荐的简化Bishop法，土岩结合面采用平面滑动法，最后根据不同情况下选用下列各式求算稳定性安全系数Fs。

a.土质边坡计算公式如下：

式中：K—稳定安全系数；

在对企业管理人才进行培养过程中，实施培养工作的人员其自身的管理水平是非常重要的影响因素，但因为我国重视管理人才培养的时间比较短，所以，落实人才培养工作的人员其自身的专业化水平有限。且此培养工作的开展缺乏传统经验的支持，这样就导致了工作人员需要在培养人才过程中自己不断地摸索，人才培养难度较大。

b—单个土条的宽度（m）；

W—条块重力（kN），浸润线以上取重度，以下取饱和重度；

θ—条块的重力线与通过此条块底面中点半径之间的夹角（°）；

C、φ—土的抗剪强度指标。

稳定安全系数K通过逐步逼近的方法求解。

b.平面滑动面稳定性系数计算

式中：Ks —稳定性系数；

c— 结构面的粘聚力（kPa）；

φ—结构面的内摩擦角（°）；

li—第i计算条块滑动面长度（m）；

表1 边坡稳定性计算土体参数建议表

表2 结构面抗剪强度指标标准值建议值

表3 边坡土质坡段稳定性计算成果表

A—结构面的面积（m2）；

V—岩体的体积（m3）;

θ—结构面的倾角（°）。

（2）岩土指标选用按不利组合进行考虑，含水量、孔隙比、压缩系数等选用大值，抗剪强度、压缩模量等选用小值。 岩土抗剪强度参数的准确取值直接影响边坡稳定计算与分析的可靠性。本报告以室内土工试验成果为依据，根据边坡坡型建立合理的模型进行试算，通过对坡体所处地层取原样做抗剪强度试验，获得土的天然抗剪强度和饱和抗剪强度；再结合边坡的稳定状态进行强度参数试算分析，同时参考其它相似边坡的经验数据综合确定计算参数，计算取值如表1、表2。

（4）计算结果。计算采用理正岩土软件6.0中的理正边坡稳定分析软件（边坡稳定性分析模块），指定圆弧形滑面和土岩结合面计算安全系数，规范选定通用方法，对边坡进行天然工况下及地震工况下的稳定性计算。据前述计算方法及参数对各段边坡土质坡段的稳定性进行计算，并结合定性分析情况得出最不利的结果如表3所示。

根据以上分析评价，勘查区1和2两个剖面满足各种工况条件下的边坡稳定性要求，但在长期暴露风化及降雨条件下坡体稳定性会降低，另外坡体主要为岩质边坡，节理裂隙发育，存在落石可能，坡面稳定性差。

勘查区3剖面在施加附加荷载后，天然工况及地震工况均处于基本稳定状态，但如遇暴雨或后期人类活动加剧（进一步开挖基坑，对坡体土扰动），坡体稳定性会降低可能处于欠稳定～不稳定状态，不满足稳定性要求。

勘查区4剖面在施加附加荷载后，天然工况处于欠稳定状态，地震工况处于不稳定状态，需要支护处理。

5 边坡稳定性的综合评价

通过工程地质调绘和勘探工作，结合稳定性计算结果，可以得出：在天然条件下，勘查区边坡1和2剖面均处于稳定状态，不会出现整体滑动，因临空风化剥蚀影响，不排除发生局部岩块崩塌现象，勘查区边坡坡率较小，降雨冲刷形成的迎水面积较大，容易使边坡的强风化岩体遭受雨水的侵蚀或冲蚀，所以首要的工程措施就是设置完善的防排水设施和强坡面防护，这对边坡稳定非常重要。

在施加附加荷载条件下，勘查区边坡3和4剖面均不满足稳定性要求，需要进行支护处理。

6 边坡防护及治理方案建议

根据本次边坡工程地质勘查结果，综合考虑边坡变形现状、场地利用现状及边坡潜在威胁对象等，建议清除边坡陡坎顶部的粉土后，在场地边坡坡脚设置衡重式挡土墙，增加边坡的抗滑力，提升边坡的安全系数。坡面采用浆砌片石骨架或水泥混凝土骨架植草护坡。

做好截排水工作，防止雨水或生活用水流入坡体内，在挡土墙内设置泄水孔，坡顶、平台内侧设置截、排水沟，以拦截顺坡而下的地表水，防止对边坡坡脚的冲刷。排水沟可采用M7.5水泥砂浆浆砌MU30片石加固，M10水泥砂浆勾缝，并在边沟、渗沟及截水沟底部铺设防渗土工布。由于坡底面局部为土层，挡土墙基础作用在不同地基上，建议基础在土岩分界处采用沉降缝分开，防止挡土墙因不均匀沉降而开裂。

监测措施：在边坡后缘坡顶及场地两侧稳定区域设置地面位移监测基准点，坡体上沿边坡倾向设置地面位移监测点，观测周期为10天，施工期间监测时间为6个月，施工效果监测时间为一年，雨后或地表变形加剧时加密观测次数。