赤平投影法在湖南省会同县某岩质边坡破坏模式分析中的应用

滕丽平

（湖南省地质矿产勘查开发局四〇七队，湖南 怀化 418000）

1 边坡概况

会同县某边坡位于该县某拟建广场西侧，坡顶部为灌木、林地，无建、构筑物及规划建、构筑物。坡面无规划建、构筑物。未发现该斜坡影响范围内有其它地下设施。斜坡区无居民密集居住区、景观区及自然保护区。

该边坡为广场建设场地整平时切坡形成，为一岩质边坡，属斜向坡。坡脚整平标高350.5m，自然坡面顶标高约360.9m～390.09m。现状开挖面高度3.4m～39.57m，斜坡坡脚呈圆弧形，坡向91°～125°，斜坡长147.45m。该斜坡现状开挖情况为：坡体分为4级开挖，各级坡面高约10m，平台宽约2m～4m，各段坡率基本为1：1～1：1.3左右（见图1～图3）。边坡开挖完成后约1月左右中部出现了局部岩质滑坡，滑坡前缘剪出口位于第一级坡体中部，后缘位于第三级坡体顶部（见图3），滑坡体平均宽约15m，平均厚约6m，斜长约40m，体积约3600m3，为小型浅层岩质滑坡。始发时由于滑坡前缘为空地，未造成生命财产损失。该边坡发展趋势为滑坡，现状威胁坡下施工人员，建成后威胁坡下广场设施及在广场上聚集的居民。

2 边坡地质环境条件

2.1 地形地貌

该边坡所在区域地貌类型属剥蚀构造丘陵地貌，微地貌为陡坡，边坡区域原地形为一山坡，坡顶标高为390.07m，坡脚标高350.1m，边坡相对高差约40m，未开挖前自然坡角24°～30°，地势为西高东低，经施工开挖后现坡角为40°～45°，开挖整平标高为350.5m，开挖面高差3.4m～39.57m不等。

2.2 地层岩性

通过现场踏勘及钻探揭露，边坡地层从上而下分别为：粉质粘土（Qel+dl），呈黄褐色，可塑状，主要成分为粘粒，含约10%～35%板岩角砾，角砾直径1.0cm～1.5cm不等，该层厚小于0.5m，分布于开挖面以上自然斜坡区域。强风化粉砂质板岩（Ptbn2l3），呈黄褐色，碎裂状结构，岩质软，节理裂隙发育，见铁锰质浸染，岩体基本质量等级为Ⅴ级，钻孔揭露层厚5.0～24.1m。中风化粉砂质板岩（Ptbn2l3），呈青灰色，块状结构，中厚层状构造，岩质软，节理裂隙较发育，偶见铁锰质浸染，岩体的基本质量等级为Ⅳ级，该层未揭穿。地层产状为155°∠31°。

2.3 地质构造

根据现场踏勘及查阅区内地质资料，该边坡调查区内无断裂通过，边坡北侧约100m发育一断层，为一压性断裂，区内不发育大型褶皱，仅局部发育小规模褶皱，区内整体呈一单斜构造，下伏基岩为板溪群拉揽组第三段（Ptbn2l3）粉砂质板岩，地质构造条件较简单。

根据开挖面出露的岩层及周边地质调查，岩体内结构面主要为层理面、节理面。层理面产状为155°∠31°。边坡岩体节理裂隙发育，为微张型的剪节理，岩体内节理主要有四组：其中J1：产状为30°∠74°，节理密度2条/m～3条/m，延伸长约10m～20m；J2、J3、J4产状分别为191°∠81°、J3：112°∠81°、271°∠85°，其密度均为3条/m～4条/m，延伸长约2m～3m。

边坡调查区处于建筑抗震设防烈度Ⅵ度区，属弱震区，历史上未见记载发生过破坏性地震，属相对稳定地块。

2.4 水文地质条件

斜坡区地表水不发育，地下水主要为松散岩类孔隙水和基岩裂隙水两种类型，根据钻探资料，所有钻孔均未揭露到地下水，斜坡区地下水较贫乏。

3 利用赤平投影法对边坡破坏模式及稳定性进行分析

3.1 边坡破坏模式分析

利用赤平投影法分析该岩质边坡，主要为分析节理面与节理面或节理面与层理面两两相交的交线切割边坡形成的楔形体是否有向外滑动的趋势，楔形体有向外滑动趋势的条件为：节理面两两相交或节理面与层理面相交形成的交线与坡向夹角小于90°，同时该交线的倾角小于开挖面倾角并大于开挖面以上自然坡面倾角，上述结构面之间的关系在赤平投影图上表现为：节理面代表弧线的交点落于边坡开挖面代表弧线和边坡开挖面以上坡面代表弧线之间[1]。根据现场调查数据，我们选取1-1’、2-2’、3-3’三条典型剖面分别绘制赤平投影图，见图1～图3。

图1 会同县某边坡1-1’工程地质剖面图及赤平投影分析图

图2 会同县某边坡2-2’工程地质剖面图及赤平投影分析图

图3 会同县某边坡3-3’工程地质剖面图及赤平投影分析图

该斜坡坡向91°～125°，坡度40°～45°，岩层倾向155°∠31°，属斜向坡。如图1、图2所示，沿坡向方向层面视倾角较小且埋深较大，结合现场调查坡顶层面切出位置附近未发现裂缝；且根据钻探揭露及现场调查滑面的深度，边坡已滑区段并不是沿着层理面的视倾角发生的滑动，该边坡沿着层面视倾角发生滑动的可能性较小。

根据赤平投影图，节理1和层面的弧线交线、节理2和层面的弧线交线均有2个交点落在边坡开挖面代表弧线和边坡开挖面以上坡面代表弧线之间，均可能发生楔形体破坏。根据钻探及现场调查，结合已发生的滑坡滑面埋深和滑坡位置来分析：发生滑坡位置的坡面坡向与节理1和层面相交的外倾交线夹角最小，且边坡已滑区段滑面埋深与该外倾交线最吻合，故结合数据分析和实际情况，判定该岩质边坡的破坏模式为沿节理1（产状为30°∠74°）和层面（产状为155°∠31°）相交的外倾交线发生滑动。

3.2 边坡稳定性分析

现状该岩质边坡发生了局部滑坡，大部分区段未发现明显变形迹象，该边坡现状总体处于不稳定～欠稳定状态，由于边坡开挖后雨水浸泡软化岩体，该岩质边坡的稳定性会随岩体暴露时间增加而降低。

由赤平投影图可见，各坡段结构面代表弧线交点均有2个交点落在边坡开挖面代表弧线和边坡开挖面以上坡面代表弧线之间，因此，节理面交线形成的结构面对边坡具有不利影响，边坡具有不稳定性。根据边坡破坏模式分析结果，该岩质边坡破坏模式为沿节理1（产状为30°∠74°）和层面（产状为155°∠31°）相交的外倾交线发生滑动。

根据赤平投影法确定的滑面，利用极限平衡法，选取典型剖面1-1’～3-3’，对该岩质边坡进行稳定性计算，计算工况分别选用天然工况（工况I），饱和工况（工况II）进行计算。计算参数：强风化粉砂岩比重取23kN/m3，中风化粉砂岩比重取24kN/m3，结构面参数为根据实测地形及结构面产状反演分析结合相关工程经验参数所得，其中天然状态下（工况I）结构面内摩擦角φ取18.5°，粘聚力C取21.5kPa；饱和工况下（工况II）结构面内摩擦角φ取16.5°，粘聚力C取19.5kPa。该岩质边坡稳定性结算结果见下表1。

表1 会同县某岩质边坡稳定性计算结果一览表

根据上表结果，《滑坡防治工程勘察规范》GB/T32864－2016中的稳定性评价标准对该边坡稳定性进行判定，其中1-1’与2-2’剖面在天然状态下均处于欠稳定状态，在饱和状态下处于不稳定状态。3-3’在天然状态和饱和状态下均处于不稳定状态。计算结果与现状边坡稳定性状态一致。

综上，该岩质边坡在天然状态下处于欠稳定～不稳定状态，在饱和状态下处于不稳定状态。

4 结语

赤平投影法常用于分析、判别岩质边坡的破坏模式及分析岩质斜坡的稳定性[2]。在会同县某岩质边坡的破坏模式分析中，我们利用赤平投影法分析得到的该边坡的滑动趋势是沿着节理1与层面相交的外倾交线发生滑动，与该边坡已滑区段滑面埋深及滑动位置最吻合，最切合实际。通过对该岩质边坡稳定性进行定性分析及定量计算，我们得到该边坡在天然状态下处于欠稳定～不稳定状态，在饱和状态下处于不稳定状态的结论。