高土质边坡支护工程实例分析

2012-06-01

山西建筑 2012年22期

(莱芜市公路勘察设计院，山东莱芜 271100)

1 工程概况

某边坡位于一拟建城镇生活垃圾填埋场内，整个场地西北高东南低，场地中间是填埋区。地形上呈西北高，东南低，西北侧山顶标高为60.87 m，该段山坡植被发育，山坡较陡;地形坡度60°～80°。该边坡因为受雨水及人为因素影响已经出现局部坍塌。

边坡地层从上到下主要为素填土、粉质粘土、含砂粉质粘土、强风化花岗岩和中风化花岗岩。①素填土，主要为风化砂和粘性土组成，层平均厚度为0.8 m。②粉质粘土，可塑～硬塑，分层平均厚度为9.8 m。③含砂粉质粘土，硬塑～坚硬，分层平均厚度为0.7 m。④强风化花岗岩，密实，岩石的坚硬程度为软岩，岩体基本质量等级为Ⅴ级，分层平均厚度为4.5 m。⑤中风化花岗岩，坚硬，岩体基本质量等级为Ⅲ级。层场地均有分布，具体各土层的力学性质如表1所示。

表1 土层力学性质参数表

边坡具体工程地质剖面图如图1所示。

边坡地下水赋存于边坡粉质粘土层中，存在上层滞水，水位变化大，水量贫乏，季节性强，透水性弱。在风化花岗岩地层中，存在潜水，水量较小，季节性强，以接受大气降水补给为主，局部接受高位下降泉水补给;以蒸发排泄为主，少量顺坡向径流，在地形切割处以下降泉形式排出地表，对工程建设影响不大。

图1 工程地质剖面图

2 边坡稳定性分析

由于该工程边坡为环形状，因此在分析中取一典型剖面进行稳定性分析，典型剖面宽度为100 m，坡高24.91 m、坡长28 m。

由现场勘探以及土层的变化，经分析认为高土质边坡中存在两个潜在的滑动面，第一个是粉质粘土层与强风化花岗岩的交界处，易在粉质粘土层中形成圆弧形滑动面;第二个是强风化花岗岩与中风化花岗岩的交界处，由于强风化花岗岩风化严重，岩体力学性质较差，易产生圆弧形滑坡。

第一潜在滑动面位于粉质粘土层与强风化花岗岩层界面之间，基本上呈圆弧形。上部粉质粘土层最深厚度为3.6 m。由于该滑动面基本上位于土层中，用简化的毕肖普法进行计算［3］，如图2所示。

图2 滑动面条分法示意图（一）

由于上层滞水水量较小，不考虑动水压力和浮脱力，边坡的稳定性采用下式进行计算边坡的稳定系数Fs。

其中，mαi为计算系数，mαi=;W为第 i条i块的土体自重;ci为第i条块土体的内聚力;li为第i条块的滑面长度;φi为第i条块土体的内摩擦角;αi为第i条块所在弧线段滑面的倾角;Fs为稳定系数。

第二潜在滑动面位于强风化花岗岩与基岩交界处，呈圆弧形滑动。由于该滑动面大部分位于岩层中，故采用传递系数法进行计算［3］，对土体分条如图3所示。

图3 滑动面条分法示意图（二）

该滑动面的稳定性验算采用传递系数法进行计算，则第i条块的剩余下滑力(即该部位的滑坡推力)Ei可用下式计算:

其中，Ei为第i块滑体剩余下滑力;Ei－1为第i－1块滑体剩余下滑力;Wi为第 i块滑体重量;ψi为传递系数，ψi=cos(αi－1－αi)－sin(αi－1－αi)tanφi;ci为第 i块滑体滑面上岩土体的粘聚力;li为第i块滑体的滑面长度;φi为第i块滑体滑面上岩土体的内摩擦角;αi为第i块滑体滑面倾角;αi－1为第i－1块滑体滑面倾角。

采用以上两种方法进行计算，第一潜在滑动面的稳定系数为0.66，第二潜在滑动面的稳定系数为0.59。因此在坡体支护时，应以第二潜在滑动面作为坡体的滑动面。