某山区边坡的稳定性分析与治理

2022-12-13颜华

建材与装饰 2022年36期

颜华

（中煤长江生态环境科技有限公司，江苏南京 210046）

1 工程概况

在山区进行建设往往会面临边坡的治理问题，尤其是欠稳定性边坡，在施工过程中边坡极易发生失稳破坏而导致工程事故[1]。因此，对欠失稳边坡进行研究是十分必要的。目前，关于边坡稳定性研究存在大量研究。王旭等人对陕西省内某高速公路边的多级滑面滑坡进行研究，结果表明，抗滑桩、锚杆挡土墙联合排水措施对滑动面以及其他潜在滑动面产生了有利的作用，避免了边坡失稳问题[2]。刘丽萍对高边坡格构梁锚杆（索）支护的施工技术进行了探讨，认为严格把控施工工艺关键环节可以确保工程施工安全以及周边建筑的安全[3]。周亚辉等人探讨了广汉市红层地区滑坡的形成机制，结果表明，红层地区的滑坡类型主要为残坡积物构成浅表土质滑坡，降雨是边坡滑动的主要诱因[4]。

本文以池州市某边坡为研究对象，分析了造成边坡不稳定的主要因素和边坡失稳特征，同时，结合边坡安全稳定性计算结果进行综合设计，并提出相应治理方案。

2 地质环境条件

2.1 地形地貌

边坡治理区域主要地貌为低丘与谷地，低丘地面标高约为43.0~89.0m，场地坡度约为11°~50°，一般区域为11°~30°，局部区域坡度最高达50°，山脊地面标高为99.8~131.4m；谷地地面标高28.0~50.0m，在基坑开挖施工后，整体坡度约为15°。场地内存在西北向东南倾斜的山脊与沟谷，故场地呈现为西北高东南低。场地树种以松树及灌木丛为主，如图1所示。

图1 边坡整体地形地貌

2.2 水文地质条件

池州市境内纵横贯穿的众河流，主要是长江干流及支流，流域面积约2311.7km2，辐射耕地面积47万亩。境内主要河流几乎都与地形一致，由南向北，流入长江。调查结果表明区域内地表水系不发育，多为季节性溪流，发现坡脚处溪宽0.6~2.0m，水深0.2~0.4m，区段内最高洪水位为+37m。

地下水的主要类型为浅层滞水和岩溶裂隙水，其主要补给方式为大气降水与地表水径流，通过自然蒸发和径流进行排泄。勘察期间测得场地稳定水位埋深为2.50~15.50m，稳定水位标高为58.00~120.00m之间，水位变幅约1.00m。

岩溶裂隙水主要发育于浅部较厚的砂岩层内，受其间所夹泥岩影响，岩溶裂隙水表现为层状。在岩溶裂隙发育的部位，富含地下水，在丰水期岩溶裂隙水丰富，相反在枯水期含水较少，故水量随季节变化。

2.3 地质构造与地震

勘察区内地质构造主要呈现为单斜，构造简单，岩层产状240°～280°∠25°～40°。强烈褶曲及岩浆活动在勘察区域内以及附近区域未见。

小型张裂及节理裂隙构造是区域内滑坡的主要结构面，较发育。通过对滑坡周边出露的志留系坟头组粉砂质泥岩～泥质粉砂岩中的节理、裂隙进行统计，发现泥岩中主要发育的节理为：①与岩层倾向相反或大角度斜交，夹角50°～70°，λ=30°～40°；②与岩层倾向同向或相近，交角20°～30°，但倾角较陡，λ=15°～20°；③顺层微节理，节理性质以张性或张扭性为主，呈张开～半闭合状，裂隙贯通性较好，裂隙面基本无胶结。在地下水做作用下，薄层状岩层中裂隙扩展，边坡岩体进一步破坏，破碎程度加剧。

滑坡区域位于扬州~铜陵地震带，属于中等地震活动区。据历史资料记载，区内及邻近地区地震震级均小于5级，最大的一次地震为2005年11月26日，发生在江西九江的5.7级地震，其他地震均小于5级。根据《中国地震动参数区划图》和“就高原则”，场地设计地震分组为第一组。

2.4 工程地质条件

根据野外勘察以及室内土工试验结果，可知场地内岩土层自上而下可划分为4层，依层序描述如下。

第①层：含碎石粉质黏土（Q4el+dl），黄褐色，可塑状态，以粉质黏土为主，夹少量碎石，碎石含量约占20%，碎石分布不均匀。

第②层：强风化泥质粉砂岩（S），强风化状态，外观呈碎裂状。黄绿色，薄层状构造，较破碎，主要成分为粉砂和泥质，含量占90%以上，含少量细砂，且不均匀。岩石遇水易软化，锤击易碎，为较软岩，岩石采取率约85%，RQD≈17%，岩石质量等级为Ⅴ级，岩层产状：240°～280°∠25°～40°。节理发育，发育两组以上节理，钻孔中常见有以下两组：①与岩层倾向同向或相近，交角20°～30°，λ=15°～20°；②与岩层倾向相反或大角度斜交，λ=10°～20°。场地普遍分布，分布规律坡顶厚，坡脚薄。

第③层：强风化泥化碎裂泥岩～泥质粉砂岩等（S），强风化状态，完整性差，灰色，碎裂结构～散体结构，无定向构造。主要成分为岩石碎块、泥岩碎屑夹少量角砾，其中细碎屑与泥化碎屑约占80%。岩石坚硬程度为极软岩，遇水易膨胀软化，手捏易碎，完整程度为极破碎，岩石采取率约65%，岩石质量等级为Ⅴ级。

第④层：中风化泥岩、粉砂质泥岩（S），中风化状态，灰～深灰色，粉砂泥质结构～泥质结构，薄层状构造，主要成分为泥质，次为粉砂，泥质含量约70%～90%。岩石坚硬程度为较软岩，岩石完整程度为较破碎，岩石采取率约95%，RQD≈57%，岩石质量等级为Ⅳ级，有两组节理：①与岩层倾向同向或相近，交角20°～30°，λ=60°～70°，属顺层微节理；②与岩层倾向相反或大角度斜交，λ=20°～40°。

3 边坡不稳定因素分析

3.1 岩石强度

岩石强度对岩体的整体稳定性影响较大，滑坡区域地质岩组主要由较软～极软类岩石构成，边坡岩体强度总体较低。在地质构造以及地下水作用下岩体会发生软化、崩解以及解体，进而造成岩体工程强度较低，其构成的边坡稳定性差，极易发生滑坡。

3.2 岩体结构类型

勘察场地内第①层含碎石粉质黏土为散体结构，第②层强风化泥质砂岩，第③层强风化泥化碎裂化岩，第④层中风化泥岩均为碎裂结构岩体组成。岩层中节理裂隙发育，岩体较破碎，连续性差，主要为极软岩，该类型结构构成的边坡稳定性差。

3.3 地下水

在丰水期，上层滞水较丰富，在节理裂隙发育的岩层内，在径流作用下，场地内岩溶裂隙水得到补给，含水量较丰富。在勘察期间部分钻孔在钻进过程中出现钻孔漏水情况，可以直接表明岩层中裂隙充填性较差，贯通性较好，透水性强，地下水极易补给。因此，地下水的径流会对边坡的稳定性产生影响。

3.4 地表裂缝

地表裂缝是滑坡发生的重要前兆，可以通过观察边坡的地表裂缝的发育情况提前发现问题。现场勘察发现地表裂缝较多，长度为几米到上百米不等。在地表水的径向作用下，地表裂缝日益发育，岩土层的抗剪强度下降，直接导致边坡的抗滑力降低，造成边坡失稳。

3.5 人类工程活动

通过对现场观察发现边坡局部被开挖，同时在坡脚下部进行过基坑开挖，基坑开挖后形成约5.00m深的临空面，导致边坡坡脚松动，降低边坡的抗滑力。

4 边坡失稳特征

4.1 边坡破坏的模式和类型

由于坡顶较破碎的强风化岩层较厚，裂隙发育，故边坡上部滑体表现为张拉破坏；滑体中部主要表现为沿岩层薄弱面滑动；勘察是发现下部坡脚处揭露较厚的强风化泥化碎裂化岩层和较薄的强风化泥质砂岩，滑动面为圆弧型，并从坡脚薄弱岩层处剪出。

4.2 边坡滑体的形态与特征

滑体整体形状为上宽下窄，滑体长度约235m。滑体上部厚度约为29m，下部约为16~21m，沿山脊滑体较厚，滑体约39.8万m3。边坡滑体投影面积约1.98万m2，滑体裂缝最长约125m，位于滑坡前缘。

5 安全稳定性分析

边坡稳定性分析定量计算结果是边坡稳定性预测评估的主要依据。根据《建筑边坡工程技术规范》（GB 50330—2013）的相关规定进行计算[5]，采用圆弧滑动条分法对土质边坡进行安全稳定性计算，对填土沿基岩面的滑动稳定性采用折线法（传递系数法隐式解）进行稳定性计算。计算土层参数如表1所示。

表1 边坡稳定性计算结果

5.1 计算荷载组合与计算工况

首先，坡体范围内无其他荷载分布，主要为坡体自重。其次，根据对水文地质条件的调查，滑坡体内地下水总体分布，降雨时渗入的地下水在强风化岩层中形成渗流，计算时考虑水的渗流力对边坡稳定性的影响，考虑水的因素时同时考虑增加岩土体容重和岩土体的抗剪强度。最后，由于勘察区地震基本烈度为Ⅶ度，稳定性计算需要考虑地震的影响。因此，边坡稳定性计算工况为两种工况，其荷载组合如下。

（1）一般工况：自重+地下水。

（2）特殊工况：自重+地下水+地震。

5.2 计算结果

对边坡进行稳定性计算，结果如表2所示。根据《建筑边坡工程技术规范》，对工程安全等级为一级的边坡工程，永久边坡一般工况的稳定安全系数应不小于1.35。根据边坡稳定性计算结果，边坡稳定系数均小于规范要求值，边坡属于欠稳定边坡。因此，需要对边坡进行治理。

表2 计算结果

6 设计方案

治理区采用适合自身特点的方法和要求进行治理，首先对边坡进行削坡处理，即+120m平台以上坡面按照1:1.25进行放坡；+70m~+120m之间坡面按照1:1.5进行放坡；+70m平台至坡脚按照变坡率放坡至底部；然后对坡面进行加固，具体加固方案为：+120m平台以上坡面采用客土喷播绿化坡体；110~120m坡面在D-D和B-B剖面之间采用框架梁+长锚索进行加固，100~110m坡面采用框架梁+长锚索进行加固，之间采用客土喷播绿化坡体；90~100m坡面采用框架梁+钢筋混凝土挡板+长锚索方式进行加固，框架梁挡板之间采用生态袋绿化坡体；+80~90m坡面在C-C和D-D剖面之间采用框架梁+长锚索进行加固，坡面采用客土喷播绿化坡体；+90m平台坡脚处布置一排抗滑桩，采用钢筋混凝土护壁，桩顶部以下2m采用锚索与坡体连接，抗滑桩进入中风化泥岩（稳定岩层）不小于2m，边坡治理平面图如图2所示。