水工环地质条件下边坡稳定性分析评价

刘 想

（江西省核工业地质局二六三大队，江西 吉安 343000）

地质勘察工作主要内容是对一定范围内的地质条件和土层边坡的稳固性进行测量，分析测量数据后得到相关施工参数。主要的测量检查项目包括施工区域内的土层结构、地层分布状况以及地层的力学特征等各项指标。除此之外还要查明施工区域内地层的扰动情况，地层的自然干扰程度及自然状态下的发育规模；对施工区域的地下水情况进行几项详细调查，主要有：地下水的产生条件、水流是否对该区域的地层具有侵蚀性；另外，对施工区域还要进行其他方面的前期准备工作，例如评价地质条件；计算基坑边坡的承受能力，挑选承受地层等；完成上述工作后可以初步开展施工设计任务，该任务主要是对地基进行设计方案的分析讨论，最终得出科学合理的基础设计方案。

1 工程概况

拟规划实施的地质工程项目是一个新创建的地点。计划所有地质工程项目的初始地形都不会发生显著变化，并且各个施工地点都位于坡度平缓的区域。拟规划设计的场地总体标高为619.0M。在进行实际勘探任务之前，已经发掘了地下空间，并将其平整至6.190M。地质工程施工场地宽阔平坦，根据地质工程施工现场的现状，路面的设计标高和别墅地下室设计标高场地的红杆的设计图，将在该场地基坑的东，南，西和北端具有开挖后约8m处的临时边坡[1]。

2 拟建地质施工场地水工环地质条件

拟建的地质工程施工场地的土壤层没有大中型积水体。根据对现场钻探水位的观察，深部勘探区没有地表水。根据对地质场地及附近水力圈的地质调查，结合钻探水位的观测结果，田间地下水设计高程在590.83m以下。下部区域基坑是可溶的地质层，地质层中的裂缝相对较发达。地质场区存在水工环，且不具有稳定水位，是地质表层的渗透作用。同时规定了地质区域大体情况，该区域位于西南高处和东北部，为一个流体动力环面水流区域的斜坡区域。在地质和水力环境中，基坑垫层区域没有地表水。经调查，该地质地点共有工程施工钻孔54个，其中基坑钻孔36个。与该地点相邻的地质，水文，水利和地质基坑通常在1m到5m之间波动，有些区域超过5m，该场地地质水工环为中等发育。

3 场地地质工程特征

对于水工环技术的质量把控日益成为建筑施工环节中的关键一步，其受重视程度正在逐渐提升。为了更好的提升水工环技术的质量控制还要进一步要求施工人员从各个层面认识到该项技术的重要性，以便适应今后复杂且工难度较高的工程项目。场地地质工程包含诸多子项目，并且由于各项环节之间存在关联性，若在施工后期发现前面其中任何一个环节的地质勘查出现纰漏，必然会引起整个工程项目连锁式的反应，并且还伴随着处理起来难度大的问题，对整个工程造成难以估量的影响。

3.1 勘查技术

（1）电法。电法由于具有较高的实用性是当前广泛应用于地质勘查的一项重要技术方法。因此，电法的合理应用对于有效提高我国地质勘查工作水平有着及其重要的影响。在地质勘查方法不断的发展、演进过程中，电法主要演化为两种，第一是激发极化法，第二是高密度法。这两种方法尽管有着类似之处但在使用范围上完全不同[2]。

（2）GPR技术。GPR技术的作用原理是利用高频脉冲波的折射实现对地层的勘察。具体是通过地面的发射站或者仪器向不同的地质层发射高频脉冲波，然后通过地表的光波接受站接收其反射的光信号，由于不同的地质层所接受和反射的高频脉冲波各有所不同，从而实现了对深层地质进行勘察。现阶段国内主要将GPR技术应用于处在深层的地质情况勘查。

3.2 基坑边坡稳定性分析

拟规划建设场地的水工环地质勘探区域将开挖深度为-1F底标高(623.90m)后，在基坑周围建设高度约为4m左右的。根据此前的勘察测量数据对该施工区域进行分析，该区域的临时基坑边安全等级应为二级，利用北京理正岩土计算6.5版软件对上述开挖的地质半坡按照现场1:0.5的比率发掘，由计算可知基坑边坡稳定安全系数为Ks=1.092，安全系数在1.20以下，水工环地质边坡达到基本稳定的状态。

4 边坡稳定性评价方法及防治措施

4.1 构建计算模型

对工程边坡崩塌滑坡采用定性分析方法，根据勘探钻孔报告、土质边坡允许坡率进行计算，采用公式进行定量计算。计算剖面的选取：本次计算选取填方区1-1’、2-2’、3-3’、4-4’剖面作为计算模型。

表1 典型剖面稳定性计算

4.2 边坡稳定性评价

根据以上分析计算结果，并依据边坡稳定性评价标准，可知北湖机场周边治理与防护工程在EF段、GH段、IJ段、MN段、OP段地震工况均不稳定，天然工况达到稳定状态，考虑最不利因素，五个地段填方区均为暂时稳定-不稳定，发生滑坡的可能性中等-大。

4.3 边坡稳定性危害防治措施

（1）放缓坡度，设置平台，逐步分层回填分层压实，或采用外边坡分层回填分层压实，边坡内侧分层回填分层强夯处理。

（2）对坡体不高且没有放坡空间的坡段可采用衡重式或扶壁式或桩板墙支护。

（3）场地存在软弱土层，压缩性高，堆填后工后沉降量大，表层或浅层软土应清除，深层软土可采用CFG桩或深层搅拌桩等方法进行地基处理。

（4）对场地边坡应设置完整的截排水系统，坡面设置泄水孔或泄水盲沟，防止坡面被水冲刷。

（5）长期动态监测边坡变形[3]。

5 水工环地质工程勘察主要技术及边坡稳定性分析评价注意事项

5.1 综合应用与工程特征相匹配的水工环地质工程勘察技术

5.1.1 GPR技术

针对深层地质勘察可考虑采用GPR技术。这一技术的工作原理及实现方式是借助高频脉冲仪器，通过反射高频脉冲波，对地质层的参数进行探测，相关参数信息由地表脉冲波接收站对反射而来的信号进行接收，然后经由地面高频脉冲波发射站获取并进行分析。GPR技术采用的高频脉冲波因为具备极高的反射信号强度，物质不同时所反射的信号带有差异性，据此分析可详细获得地质水工环状况。

5.1.2 GPS技术

目前GPS技术是通过发射无线电形成卫星导航的定位系统，再根据无线电可以交会测距得原理，利用各个控制站及接受信号卫星的位置，由此得出地面接收站点的位置和距离信息。其工作方法为以GPS接收机作为信号接收基准站，然后借助相关无线电设备，对基准站的GPS接收机进行数据观测，并做好参数的转换工作，最后根据所接受的电信号计算坐标系，得出地质信息的三维坐标。

5.1.3 电法

电法作为地质勘察的重要手段之一，这一方法相比其他技术方法更具实用性，在操作复杂程度上更小。水工环地质勘察电法主要有瞬变电磁法及频谱激电法两类。其中，具有明显技术优势的瞬变电磁法在、防治灾害和地质勘察等方面已经有了较为广泛的应用范围，这一技术的作用原理是利用脉冲电磁波进入地下的传导方式来观测地质勘查区域的二次涡流场。频谱激电法也常称作复电阻率法，通过对复电阻率进行观测，实现勘察目标。工作原理为：通过电极装置对多频复电阻率测量，分析其空间分布规律，结合得出的频谱特征，对工程地下地质构造进行勘察，这一方法在矿藏资源发掘上应用较为广泛，在基坑边坡稳定性计算上也尤其独到之处。

5.2 分析边坡稳定性时应注意的几点事项

（1）拟建工程的边坡形态、形状及具体类型经过勘察技术确认后，要再次确认边坡部位是否存在滑移现象及坍塌危害。在实践中应密切关注边坡岩土部位的自稳坡角。

（2）对拟建工程边坡的形态、类型、形状、坡角、高度、长度等参数加以确定。

（3）碎裂结构及其他类型的岩质边坡要根据等效内摩擦角确定边坡岩体类型，计算时依循相关公式。

（4）计算土质边坡时主要采用圆弧滑动法，具体实施时采用极限平衡法进行计算统计。

（5）对边坡的放坡条件加以确定，根据不同的方法采取相应的方案，如以分段及分级为主的施工方式，主要采用坡率法；如以锚杆防护为主的施工方式，注重采取坡面防护措施；如以直立为主的切坡方式，应采取排桩挡土墙支护方案。以上方案，根据实际情况选用，以保证坡面得到安全防护为基础。

（6）需要进行剪切试验时，根据相关数据及条件展开。

6 结论

综上考虑上述因素，由于目前我国处理能源危机和能源改革的需要，水工环地质勘查水平还有待提高，与此同时，作为地质勘查重要手段的地质勘查技术也亟需得到改进。因此，笔者建议对水工勘察过程中的关键技术及步骤进行进一步的创新和完善，从而确保建筑施工达到优良状态。具体而言，首先要做好边坡施工的专项研究外，还要通过引进一流人才与设备，充分借助技术优势，实现对施工区域所处的地质状况的全面勘查。其次，在操作过程中需制定科学严谨的地质勘察规范并谨慎执行，妥善处理在勘察过程中不断出现的新问题、新情况；最后，要加强工作人员的能力培养，提高工作质量，以及进一步完善和落实地质勘查过程中的相关责任制度，为提高边坡开挖的精度做好充分的人员和技术支撑[4]。