某棚户区改造场平工程挖方边坡稳定性分析

陈 璠

(贵州地矿基础工程有限公司，贵州 贵阳 550000)

0 引 言

拟建工程项目边坡底部平场标高为512.00～524.00 m，平场开挖后，将在西侧形成长280 m、高约0.0～99.0 m的岩质边坡，边坡表层强风化部分易形成圆弧滑塌，中风化部分易沿节理裂隙面滑塌，边坡稳定性较差，边坡易失稳。强风化层分布在基岩上部，岩体破碎，岩质较软，岩芯呈砂状、碎块状、块状。岩体基本质量等级为Ⅴ类。

1 区域地质概况

1.1 地形地貌

拟建场地还未进行平场开挖，属新征规划建设用地，均为原始自然地貌，地貌类型为溶蚀、侵蚀低中山地貌。场地经平场后西侧将形成0～99.00 m高的永久性场地边坡。

1.2 地质构造

根据现场调查及已有区域地质资料分析，边坡场地内无断层通过，地层产状225°∠30°，产状较稳定，地层岩性较简单，地质构造较简单。但在场地南侧500 m外有断层通过，岩层呈单斜状产出。场地受南侧断层影响，场地内基岩节理裂隙发育，地层分布连续，为元古界上板溪群Ptbmb板岩。

场地受南侧断层影响，基岩节理裂隙发育，根据场地北侧道路开挖的边坡调查，场地主要发育有3组节理，第Ⅰ组节理36°∠55°，第Ⅱ组节理175°∠70°，第Ⅲ组节理108°∠38°。

1)节理裂隙。场地有3组节理裂隙较发育：①Ⅰ组节理产状为36°∠55°，密度3～5条/m，裂面平整，张开度为1～3 mm，间距0.2～0.4 m，一般间距0.3 m，可见延伸度0.3～1 m，节理面较粗糙，局部泥质充填。②Ⅱ组节理产状：175°∠70°，发育间距0.3～0.7 m，一般间距0.5 m，可见延伸度0.5～1.2 m，一般可见延伸度0.8 m左右，层间一般张开度3 mm，节理面夹泥质充填，裂面较粗糙；③Ⅲ组节理108°∠38°，密度1～3条/m，裂面平整，张开度为1～3 mm，间距0.3～1 m，一般间距0.6 m，可见延伸度0.5～1.5 m，节理面较平整，局部泥质充填。根据规范判断岩体结构面类型为硬性结构面，结合程度为结合差。

2)岩层层面。根据场地北侧道路开挖揭露的边坡地质情况统计，岩层为薄至中厚层状，表面平直，无胶结，层面间断性夹泥质充填，层面张开度1～3 mm，根据GB50330—2013《建筑边坡工程技术规范》4.3.1条和4.3.2条，岩体结构面类型为硬性结构面，结合程度为结合差。

1.3 气象

拟建场地属亚热带高原季风气候区，冬无严寒，夏无酷暑，气候温和，降水充沛，雨热同期，有明显的旱季和雨季之分。区内多年平均年降雨量1 050.5 mm，其中5-10月的降雨量占全年的80 %。多年平均气温为12.5℃，夏季平均气温为23.2℃，最冷1 月平均气温为1.9℃。无霜期280-300天。

1.4 水文地质条件

场地地势较高，无地表水通过。场地地下水的埋藏条件受地形、地貌、地层岩性和水的补给来源控制，按地下水的埋藏条件场地地下水分为松散岩类孔隙水和基岩裂隙水。

1)松散覆盖层孔隙水：含水层为松散素填土及第四系粉质土层，地下水类型为上层滞水，水量极小，其补给来源主要靠大气降水，受季节性影响较大。

2)基岩裂隙水：场区含水层为板溪群板岩，其含水量小，含水性不均匀，且埋藏较深。根据场地钻探完工24 h后进行钻孔水位量测，各钻孔内基本无水，大部分钻孔为干孔，局部钻孔有水为施工残留水。场地地下水水位埋藏较深，拟建物基础施工及基础材料不受地下水的影响，其地下水水文地质条件简单。

1.5 腐蚀性评价

根据邻近工程资料及工程建筑经验，场地土对混凝土结构、钢筋混凝土结构中钢筋具微腐蚀性。

2 岩土参数及边坡岩土构成

出露地层为元古界上板溪群(Ptbmb)板岩。强风化板岩层单元：灰～深灰色，灰黄色，岩体破碎，层理发育，层间泥质胶结，节理裂隙极发育，裂隙面上泥质侵染。强风化层分布在基岩上部，岩体破碎，岩质较软，岩芯呈砂状、碎块状、块状。岩体基本质量等级为Ⅴ类。

中风化板岩单元：灰～深灰色，黑色，薄～中厚层状，岩体层理发育，层间泥质胶结，节理裂隙较发育，裂隙面上铁质侵染，岩芯一般呈块状、短柱状、柱状，岩芯采取率一般65 %～85 %。根据取样试验，中风化板岩自然单轴抗压强度为28.4 MPa，属较软岩类，中风化板岩节理裂隙发育，岩体较破碎。综合确定本单元岩体基本质量等级为Ⅳ类。

3 边坡稳定性计算

3.1 边坡特征

设计安全等级为一级，重要性系数YS=1.1。我公司受剑河县城镇建设投资有限责任公司委托，对其拟建的“剑河县城中村棚户区改造项目边坡工程” 进行边坡支护设计工作。

3.1.1 A-B段

该段为场地开挖平场后，将在场地西侧形成的长167 m，坡高0.0～95.0 m的永久性场地边坡。边坡底标高512.00～518.00 m，坡顶标高611.0 m，主要为强风化、中风化板岩组成的岩质边坡，开挖方向98°，拟开挖坡角51°，岩层倾向225°，倾角30°，逆向坡。坡顶为山地，坡脚还未进行开挖。

3.1.2 B-C段

该段为场地开挖平场后，将在场地西侧形成的长113 m，坡高0.0～99.0 m的永久性场地边坡。边坡底标高518.00～524.00 m，坡顶标高617.0 m，主要为强风化、中风化板岩组成的岩质边坡，开挖方向98°，拟开挖坡角38°，岩层倾向225°，倾角30°，逆向坡。坡顶为山地，坡脚还未进行开挖。

3.2 采用平面滑动法计算边坡稳定系数Fs ：

1)BC段：放坡条件较好，边坡按第3组节理面倾角放坡开挖后，边坡无外倾结构面，但边坡岩体较破碎，边坡受第Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ组节理裂隙相互交割，易形成楔形体，边坡易出现崩塌掉块破坏。

2)AB段：根据GB50330-2013《建筑边坡工程技术规范》规定，采用平面滑动法计算边坡稳定系数Fs：

R=[(G+Gb)cosθ-Qsinθ-Vsinθ-U]tgφ+cL

(式2)

T=(G+Gb)sinθ+Qcosθ+Vcosθ(式3)

式中：T——滑体单位宽度重力及其他外力引起的下滑力(kN/m)；

R——滑体单位宽度重力及其他外力引起的抗滑力(kN/m)；

c——滑面的粘聚力(kPa)；

φ——滑面的内摩擦角(°)；

L——滑面长度(m)；

G——滑体单位宽度自重(kN/m)；

Gb——滑体单位宽度竖向附加荷载(kN/m)；方向指向下方时取正值，指向上方时取负值；

θ——滑面倾角(°)；

U——滑面单位宽度总水压力(kN/m)；

V——后缘陡倾裂隙面上的单位宽度总水压力(kN/m)；

Q——滑体单位宽度水平荷载(kN/m)；方向指向坡外时取正值，指向坡内时取负值；

hw——后缘陡倾裂隙充水高度(m)，根据裂隙情况及汇水条件确定。

边坡拟按假设边坡按1：0.75～1：1放坡开挖，其对1-1’～3—3′剖面进行稳定性系数计算，则稳定性计算示意图见图1，图2，图3。

图1 1-1剖面稳定性计算图

图2 1-2剖面稳定性计算图

图3 1-3剖面稳定性计算图

根据计算，1-1’，2-2’，3-3’剖面稳定性系数见表1。

表1 稳定性系数计算表

剖面编号1-1'2-2'3-3'T=G*sinθ5 686.17479.910 232.2稳定性系数Fs1.131.121.15稳定性评价基本稳定基本稳定基本稳定边坡安全稳定系数γt1.351.351.35剩余下滑力1242.21708.12002.0

根据计算结果，边坡按一定比例(1：0.75～1：1)放坡开挖后，1-1’，2-2’，3-3’剖面稳定性系数分别为1.13、1.12、1.15，则边坡处于基本稳定状态，边坡稳定安全系数为1.35。

4 结 语

拟建工程项目地层岩性较简单，出露地层为元古界上板溪群板岩。中风化板岩属较软岩类，中风化板岩节理裂隙发育，岩体较破碎，确定本单元岩体基本质量等级为Ⅳ类。B-C段边坡按第三组节理面倾角放坡开挖后，边坡无外倾结构面，本文不作详细计算说明。A-C段，采用平面滑动法计算边坡稳定系数Fs，分别采取三个剖面根据计算结果，边坡按一定比例放坡开挖后，三个剖面稳定性系数分别为1.13、1.12、1.15，则边坡处于基本稳定状态，该边坡为一级永久性边坡，边坡稳定安全系数为1.35，则对该边坡需进行支护处理。