岩质边坡治理不应忽略拉裂变形控制

方玉树

（1陆军勤务学院，重庆 401311；2岩土力学与地质环境保护重庆市重点实验室，重庆 401311）

0 引言

关于是否和如何进行边坡变形计算，《建筑与市政地基基础通用规范》（GB 55003—2021）（以下称《地基通用规范》）的规定情况是：

第2.2.6条规定：“边坡工程设计应包括……支挡结构……变形……计算。”

第8.2.1条规定：“边坡支挡结构设计计算或验算应包括……对边坡变形有控制要求的支挡结构变形分析计算。”

第8.1.2条规定：“边坡工程设计应根据不同的工况进行整体稳定性分析与验算。”

不难看到：前两条对支挡结构变形计算的要求是矛盾的（第一条的要求面向所有边坡支挡结构，第二条的要求针对对边坡变形有控制要求的边坡支挡结构，这将给强制性规定的执行和监督执行造成困扰），但这两条都只要求对边坡中的支挡结构进行变形计算（这与《地基通用规范》第7.1.3条“对于支护结构安全等级为一级、二级的基坑工程，应对支护结构变形及基坑周边土体的变形进行计算”的规定不匹配，如果要求计算基坑周边土体变形，也应要求计算边坡土体变形）；第三条未涉及边坡变形计算。

1 分析

对于有高粘聚力的边坡（主要是岩质边坡），这样的规定对于保证房屋建筑与市政设施及其附属构筑物的安全和正常使用是远远不够的。

（1）未要求控制边坡岩土体拉裂变形造成一些高陡边坡既无需支护也无需放坡

岩体完整性较高时，若无外倾结构面及其交线，高度为数十米的直立岩质边坡，很难发生剪切破坏因而无需进行抗滑支护，但在进行边坡治理时，仍然需要将坡率降到一个较小的水平或者进行支护。之所以如此，是因为：完整性较高的岩质边坡较高又较陡时，坡顶还可能会发生拉裂变形。随着时间的增长，拉裂变形会逐渐加大加深最后可能会发生垮塌，也就是说，边坡可能由拉裂变形演变为失稳。当然失稳也可能不会发生，但边坡拉裂变形本身就会造成经济损失、社会或环境影响乃至危及人的生命，因而具有危害性。

由于勘察时切坡还未实施或还没有到位或到位时间还不长，拉裂还未发展甚至还未发生因而危岩还未形成，无法通过勘察期间的危岩稳定性评价和设计阶段的危岩治理设计加以控制。《地基通用规范》第2.1.10条、第3.2.2条、第8.1.3条要求进行崩塌防治的规定对此不适用。因此，对于直立岩质边坡特别是永久直立岩质边坡，无论是否需要进行抗失稳治理，一般都需要考虑控制边坡拉裂变形，要么支护，要么放坡。

笔者估计，重庆地区对数量庞大的岩质边坡采取支护或放坡措施进行处理，一半是出于控制边坡拉裂变形的需要。

如果不要求控制拉裂变形，完整性较高且无外倾结构面及其交线的高陡岩质边坡，是不需要进行放坡或支护的。而无支护结构时，《地基通用规范》进行支护结构变形计算的规定便用不上。

对于采取放坡措施控制边坡拉裂变形，《建筑边坡工程技术规范》（GB 50330-2013）（以下称《边坡规范》2013版）[1]虽未明文要求，但其提供的一个岩质边坡坡率允许值经验表（表1）事实上主要是用于控制岩质边坡拉裂变形的，因为：在无外倾结构面或其交线的情况下，完整性较高的直立岩质边坡在表中相应高度范围内均可保持抗滑稳定。

表1 《边坡规范》2013版提供的岩质边坡坡率允许值

需要说明的是，《边坡规范》2013版的相关规定是矛盾和混乱的[1]，诸多矛盾和混乱现象之一是对高度超过表1的岩质边坡要求通过稳定性分析确定坡率允许值，这意味着：对高度不超过表1的岩质边坡要求放坡，对高度超过表1的岩质边坡反而允许直立。重庆地区对稳定性满足要求的岩质边坡采取放坡措施是从《边坡规范》2013版矛盾和混乱的规定中选择不执行那些偏危险之规定的结果。

（2）对支护结构进行变形计算难以达到控制有支护边坡拉裂变形的目的

一些边坡因稳定性不满足要求又不具备放坡条件而需要进行支护，此时虽然具备了执行《地基通用规范》进行支护结构变形计算规定的条件，但进行支护结构变形计算难以达到控制有支护边坡拉裂变形的目的。这是因为：边坡拉裂变形是边坡岩土体局部破损的发生和发展，不像建筑物平地地基变形计算那样有现成的半经验半理论计算方法，而对所有高粘聚力边坡进行数值分析又不现实。

对于采取支护措施控制边坡拉裂变形，《边坡规范》2013版虽未明文要求，但其第6.2.3条的部分规定（“对无外倾结构面的岩质边坡，应以岩体等效内摩擦角按侧向土压力方法计算侧向岩石压力”，当有外倾结构面时，侧向岩石压力应取此结果与沿外倾结构面滑动的主动岩石压力的较大值）事实上主要是用于控制岩质边坡拉裂变形的，因为：在无外倾结构面及其交线的情况下，完整性较高的直立岩质边坡在30m高度范围内均可保持抗滑稳定，更不用说存在主动岩石压力了（主动岩石压力在稳定系数小于1时才可能大于0）。

需要说明的是，《边坡规范》2013版的相关规定是矛盾和混乱的[2]，诸多矛盾和混乱现象之一是其第6.3.4条和附录B要求以岩体粘聚力和岩体内摩擦角计算岩质边坡侧向岩石压力，这意味着，对岩质边坡中的二阶（即坡顶为一级台阶式）直立边坡和坡面倾斜、坡顶水平且无超载的边坡，又不考虑采取支护措施控制拉裂变形了；因坡顶无台阶边坡是坡顶有台阶边坡的特例，坡面直立是坡面倾斜的特例，所以，其第6.3.4条和附录B的规定也意味着，对坡顶水平且无超载的直立岩质边坡不考虑采取支护措施控制拉裂变形。重庆地区对稳定性满足要求的岩质边坡采取支护措施是从《边坡规范》2013版矛盾和混乱的规定中选择不执行偏危险的规定之结果。

《地基通用规范》及其精神不包含《边坡规范》2013版第6.2.3条的上述规定。《地基通用规范》第2.2.2条第4款规定：“在确定……支挡结构截面、……支挡结构内力、确定配筋和验算材料强度时，……挡土墙土压力以及滑坡推力，应按承载能力极限状态下作用的基本组合，采用相应的分项系数……。”因《地基通用规范》中土不包括岩石，该款中的“挡土墙土压力”是不包括主动岩石压力的，即使计算主动岩石压力符合《地基通用规范》第2.2.2条第4款的精神，也与《边坡规范》2013版第6.2.3条的上述规定无关，原因在于：《边坡规范》2013版第6.2.3条的上述规定是用虚假的“岩体等效内摩擦角”计算虚假的“主动岩石压力”的。当采用计算主动土压力的做法计算完整性较好且无外倾结构面及其交线的直立岩质边坡主动岩石压力（即用岩体粘聚力和岩体内摩擦角进行计算）时，结果为负值。因此，若无特别说明（例如：明确要求受岩体强度控制的主动岩石压力按岩体等效内摩擦角计算），执行《地基通用规范》及其精神不会导致执行《边坡规范》2013版第6.2.3条的上述规定。

也许有人认为，《地基通用规范》第8.1.4条要求进行边坡变形监测的规定可以弥补该规范忽略拉裂变形控制的不足。这种认识是不正确的。变形监测不能代替变形控制设计。正因为如此，《地基通用规范》通过第4.4.7条第1款要求对地基变形有控制要求的工程结构进行沉降变形监测的同时，又通过第4.1.1条第2款要求在设计时对地基变形有控制要求的工程结构进行地基变形计算。

2 建议

笔者主张：

（1）将边坡治理区分为抗失稳治理和抗变形治理（其中，坡顶无建筑物时的抗变形治理为有较高粘聚力边坡的抗拉裂变形治理，坡顶有建筑物时的抗变形治理为抗地基侧向变形治理），实行抗失稳和抗变形双控；抗失稳支护结构岩土荷载计算采用按稳定性公式反算法；抗变形（包括抗拉裂变形）支护结构岩土荷载计算采用静止岩土压力修正法；抗失稳放坡坡率通过稳定性计算来决定；抗拉裂放坡坡率采用查抗拉裂坡率允许值经验表的方法确定（高度超过允许值表范围时通过数值分析等方法综合确定）；

（2）对基坑边坡（指临时边坡）的治理也采用上述做法，只是治理强度低于环境边坡（指永久边坡）。

上述主张详见拙著[2]。

挡墙背后全为低粘聚力土且不视为坡体时，挡墙设计也分为抗失稳设计和抗变形设计，只是挡墙土体荷载都采用土压力法计算，抗失稳时采用主动土压力法，抗变形时采用静止土压力修正法、静止与主动土压力平均法。