场地存在高陡自然边坡的岩土工程勘察

李扬清

(贵州省地质矿产勘查开发局114地质大队，贵州 遵义 563000)

0 引 言

青杠坡中学整体搬迁项目为学校新建工程。拟建场地南侧存在自然边坡，该边坡为自然边坡，边坡坡度较陡约67°～84°，高约22.0～50.0 m。由于拟建青杠坡中学距离该自然边坡(陡坎)距离较近，最近处约12.0 m左右，加之边坡坡高、坡陡，该边坡对拟建思南县青杠坡中学建设中及建成后皆存在较大的安全隐患。

1 地质构造及地震效应评价

勘察区大地构造位置位于塘头开阔向斜北部翘起端东翼，思南-白马洞走滑断束活动带上，晚近期构造活动较频繁。该场地无地质构造通过，岩层呈单斜产出，岩层倾向23°，倾角14°。上覆土层为碎石土，下伏地层为二叠系中统栖霞茅口组(P2q+m)，岩性为深灰色、少量白色灰岩。该区属震级较低、震率不频繁，区域稳定性较好，场地类别为I1类。场地地震动峰值加速度等于0.05 g，地震反应谱特征周期为0.35 s。

2 水文地质条件

根据出露的地层岩性及地下水在含水介质中的赋存特征，勘察区地下水类型可分为第四系松散岩类孔隙水、岩溶裂隙水。

松散堆积层孔隙水：分布在松散层体内，其含水介质由为灰褐色、黄褐色含碎石粉质黏土组成，其孔隙连通性较好、渗透性较好，富水性弱，向地势低洼处自然排泄。

岩溶裂隙水：指赋存于二叠系中统栖霞茅口组(P2q+m)灰岩中裂隙水，因受地形、岩性、构造的控制，基岩富水性强。地下水受降水补给，季节性变化较大。地下水主要接受大气降水下渗补给，沿岩溶管道、裂隙等向地势低洼处进行排泄。

3 边坡周边环境及不良地质作用

边坡顶部为山地斜坡，地势局部为斜坡，局部较平坦，边坡顶部为拟建思南县青杠坡中学校址，拟建思南县青杠坡中学与本次勘察自然边坡水平距离最近处约12.0 m，边坡底部为304省道及少许居民房屋，目前人类工程活动主要为建筑建设平场等活动，人类工程活动强烈程度一般。从现场调查情况来看，自然边坡坡脚有少量小方量块石堆积，为边坡坡面掉块所致，另据当地居民介绍，该自然边坡未发生过大规模崩塌、滑坡现象，偶有少许掉块现象存在，这也与现场调查坡脚有少许小方量块石堆积吻合。

4 边坡基本特征

勘察区边坡分为2段，即(A-B、C-D段)：A-B段边坡延伸方向60°～100°左右，坡度较陡，68°～74°，边坡长243.5 m，高25.0～50.0 m，该段边坡顶部标高700.0～725.0 m，边坡下部标高675.0 m，C-D段边坡延伸方向56°～65°左右，坡度较陡，80°～84°，边坡长295.0 m，高22.0～33.0 m，该段边坡顶部标高672.0～683.0 m，边坡下部标高650.0 m，2段边坡皆为岩质永久性边坡，边坡岩层产状23°∠14°，岩体发育3组节理，第一组L1：岩层倾向256°，倾角82°，节理面较光滑平直，无胶结，线密度每米约1～3条，延伸约0.5～1.0 m左右，为硬性结构面，结合差；第二组L2：岩层倾向162°，倾角80°，节理面较光滑平直，无胶结，线密度约0.2～0.5条/m，延伸约0.5～2.0 m左右，为硬性结构面，结合差；第三组L3：岩层倾向210°，倾角70°，节理面较光滑平直，无胶结，线密度约每米1～2条，延伸约0.1～0.5 m左右，为硬性结构面，结合差。根据现场调查结合边坡高度、边坡坡比及现有边坡坡体现状，按《建筑边坡工程技术规范》(GB 50330—2013)表4.1.4对岩体类型的判断条件(岩体的完整程度、结构面结合程度、结构面产状、边坡开挖后的自稳能力)，开挖边坡岩体完整程度属较破碎，裂隙面的结合程度差，边坡结构面或结构面组合交线倾角多27°～75°，边坡岩体类型为Ⅳ类。

5 岩土参数建议

在室内岩土试验结果基础上，结合“规范”及边坡岩体结构、结构面结合程度、充填物等因素共同确定边坡岩体力学参数。中风化灰岩参数为：γ=27.13 kN/m3，单轴抗压强度43.645 MPa、C=277.1 kPa，φ=32.26°，岩体结构面为硬性结构面，结合差，根据《建筑边坡工程技术规范》(GB 50330—2013)表4.3.1的取值范围进行折减等综合考虑结构面C=50 kPa、内摩擦角φ=18.0°。

6 边坡稳定性分析

6.1 定性分析

AB段边坡从结构面赤平极射投影图分析，边坡坡向与岩层倾向相反，属于稳定结构，L2与边坡坡向相相同，但其倾角大于坡脚属稳定结构，L3、L4与坡面相切，属有利结构面，岩层倾向与L2结构面所形成的楔形体底面交线倾向坡外，且倾角小于边坡坡度，属于不稳定体，易沿交线方向发生滑动。见图1。

图1 AB段边坡赤平投影分析图

CD段边坡从结构面赤平极射投影图分析，边坡坡向与岩层倾向相反，属于稳定结构，L2与边坡坡向相相同，但其倾角小于坡脚属不稳定结构，L3、L4与坡面相切，属有利结构面，L3与L4结构面所形成的楔形体底面交线倾向坡外，且倾角小于边坡坡度，属于不稳定体，易沿交线方向发生滑动。岩层倾向与L2结构面所形成的楔形体底面交线倾向坡外，且倾角小于边坡坡度，属于不稳定体，易沿交线方向发生滑动。见图2。

图2 CD段边坡赤平投影分析图

6.2 定量分析

场区边坡岩体类型为Ⅳ类，根据前文定性评价该A—B段边坡不存在外倾不利结构面，不稳定体为结构面切割形成的楔形体，故稳定性计算三维楔形体稳定性计算进行分析计算。C-D段存在外倾不利结构面，且结构面切割形成的楔形体也存在不稳定体，故稳定性计算采用平面滑动法及三维楔形体稳定性计算模块进行分析计算，见表1。

表1 2段边坡稳定性计算统计表

通过计算分析，2段边坡目前整体处于稳定状态，无论是沿不利外倾结构面产生的平面滑动还是沿结构面交线所形成楔形体滑动稳定系数皆远大于安全系数，与现场实际情况相符合，对该场地无影响。

7 孔桩埋深建议

根据现场钻探情况，建议持力层为中风化灰岩，场地南侧边坡坡度较陡，高度较高，距离拟建建筑水平距离较近，虽整体稳定，但建筑上部结构会对自然边坡进行加载，孔桩与孔桩壁之间的侧摩阻也会对边坡进行加载，该位置桩基应考虑穿过岩体潜在破裂面，建议靠近自然边坡位置的孔桩基础埋深按照穿过岩质边坡最危险破裂面即45°+φ/2进行考虑，且各孔桩与孔桩壁之间应采用柔性材料进行阻隔，避免孔桩与岩壁之间的侧摩阻力对边坡加载。根据经验值取灰岩φk=35°，破裂角为45+φk/2，为62°，陡坎距离拟建建筑最近水平距离12.0 m，岩体按潜在破裂面延伸至陡坎顶部后没有超过12.0 m的水平距离，故该位置桩基满足设计要求即可。

8 结 语

岩土工程勘察中，首先应考虑场地整体稳定性，查明场地存在的不良地质作用，文中拟建场地南侧存在高陡自然边坡，且拟建建筑与自然边坡水平距离较近，因此应先评价自然高陡边坡的整体稳定性及对拟建建筑的影响，建筑修筑后上部结构会对自然边坡进行加载，孔桩与孔桩壁之间的侧摩阻也会对边坡进行加载，因此靠近边坡位置桩基应考虑穿过岩体潜在破裂面，孔桩基础埋深按照穿过岩质边坡最危险破裂面即45°+φ/2进行考虑，期望能够为类似工程建设项目借鉴。