方玉树（后勤工程学院，重庆 400041）



几个模拟注册岩土工程师考题的有趣答案

方玉树
（后勤工程学院，重庆 400041）

摘要：对直立岩质边坡拟出某些注册岩土工程师考题，会发现执行相关规范和不执行相关规范将有相反的答案。该文对这种现象进行分析并提出建议。

关键词：直立岩质边坡；注册岩土工程师；放坡；坡率允许值；支护结构岩石荷载

1　问题

某建设场地因平场开挖在一侧形成长235m、高14.9m的环境直立岩质边坡。根据勘察报告，该边坡无外倾结构面，岩性为中风化泥岩（极软岩），岩体较完整，边坡岩体类型为Ⅳ类，岩体等效内摩擦角取44°，岩体内摩擦角取30°，岩体粘聚力取200kPa，岩体重度为23.50kN/m3，根据相关规范表14.2.2，坡率允许值取1∶1.00，坡顶水平且无建（构）筑物。经计算，当设置支护结构时，根据相关规范第6.3.3条，支护结构承担的岩石荷载为470.02kN/m。

如果以此为基础拟出下列注册岩土工程师考题，会发现执行相关规范和不执行相关规范将有相反的答案：

（1）当把坡高增加0.2m时，坡率允许值应取1∶0.00还是应小于或等于1∶1.00？

（2）当在坡顶边缘附近施加80kPa、宽度为2m的荷载时，坡率允许值应取1∶0.00还是应小于或等于1∶1.00？

（3）坡率取1∶0.01（即坡角取89.4°）时，支护结构承担的岩石荷载应是接近于470.02 kN/m还是应取0？

（4）在坡顶边缘处开挖出一个高与宽均为1cm的缺口时，支护结构承担的岩石荷载应是接近于470.02 kN/m还是应取0？

本文对此进行分析并提出建议。

2　执行相关规范给出的答案

考题1：当把坡高增加0.2m时，坡率允许值应取1∶0.00还是应小于或等于1∶1.00？

解答：

该边坡为Ⅳ类中风化岩体边坡，相关规范表14.2.2的坡高上限为15m。将该边坡坡高增加0.2m，坡高就超过相关规范表14.2.2的范围。在此情况下，放坡设计需执行相关规范第14.2.3条。该条规定，高度超过该规范表14.2.2范围的边坡，其坡率允许值应通过稳定性计算分析确定。该规范第14.2.6条规定，边坡稳定性评价应符合该规范第5章的有关规定。

按岩体内摩擦角和岩体粘聚力根据该规范第5章进行稳定性计算的结果是坡高为15.1m的直立边坡稳定系数大于1.35。因此，坡高为15.1m时，坡率为1∶0.00（即坡面直立）是允许的，无需进一步降低坡率。

故该题的答案是坡率允许值应取1∶0.00。

考题2：当在坡顶边缘附近施加80kPa、宽度为2m的荷载时，坡率允许值应取1∶0.00还是应小于或等于1∶1.00？

解答：

当在坡顶边缘附近施加80kPa的荷载时，放坡设计需执行相关规范第14.2.3条。该条规定，在坡顶边缘附近施加较大荷载的边坡，其坡率允许值应通过稳定性计算分析确定。该规范第14.2.6条规定，边坡稳定性评价应符合该规范第5章的有关规定。

按岩体内摩擦角和岩体粘聚力根据该规范第5章进行稳定性计算的结果是在坡顶边缘附近施加80kPa荷载后的直立边坡稳定系数大于1.35。因此，在坡顶边缘附近施加80kPa荷载后，坡率为1∶0.00（即坡面直立）是允许的，无需进一步降低坡率。

故该题的答案是坡率允许值应取1∶0.00。

考题3：坡率取1∶0.01（即坡角取89.4°）时，支护结构承担的岩石荷载应是接近于470.02 kN/m还是应取0？

解答：

坡率取1∶0.01（即坡角取89.4°）时，支护设计需执行相关规范第6.3.4条，因为坡率取1∶0.01的边坡属于坡面倾斜边坡。相关规范第6.3.4条规定，当岩质边坡的坡面倾斜、坡顶水平、无超载时，岩石压力可按该规范公式（6.2.10-1）计算。

按岩体内摩擦角和岩体粘聚力根据相关规范公式（6.2.10-1）进行计算的结果是坡角为89.4°的边坡岩石压力为负值。因此，坡角为89.4°时，边坡无需进行结构性支护。

故该题的答案是支护结构承担的岩石荷载应取0。

考题4：在坡顶边缘处开挖出一个高与宽均为1cm的缺口时，支护结构承担的岩石荷载应是接近于470.02 kN/m还是应取0？

解答：

在坡顶边缘处开挖出一个高与宽均为1cm的缺口时，支护设计需执行相关规范第6.2.9条，因为在坡顶边缘处开挖出一个高与宽均为1cm的缺口后的边坡属于二阶竖直岩质边坡。相关规范第6.2.9条规定，当岩土边坡为二阶竖直时，岩石压力可按该规范附录B简化计算。

按岩体内摩擦角和岩体粘聚力根据相关规范公式（B.0.4-1）进行计算的结果是在坡顶边缘处开挖出一个高与宽均为1cm的缺口后的边坡岩石压力为负值。因此，在坡顶边缘处开挖出一个高与宽均为1cm的缺口时，边坡无需进行结构性支护。故该题的答案是支护结构承担的岩石荷载应取0。

3　不执行相关规范给出的答案

考题1：当把坡高增加0.2m时，坡率允许值应取1∶0.00还是应小于或等于1∶1.00？

解答：

在相同条件下，增加坡高会增大变形，降低稳定性。如果坡高增加前边坡需要结构性支护或放坡，增加坡高后更需要结构性支护或放坡。

故该题的答案是坡率允许值应小于或等于1∶1.00。

考题2：当在坡顶边缘附近施加80kPa、宽度为2m的荷载时，坡率允许值应取1∶0.00还是应小于或等于1∶1.00？

解答：

在相同条件下，在坡顶边缘附近施加荷载会增大变形，降低稳定性。如果在坡顶边缘附近施加荷载前边坡需要结构性支护或放坡，在坡顶边缘附近施加荷载后更需要结构性支护或放坡。

故该题的答案是坡率允许值应小于或等于1∶1.00。

考题3：坡率取1∶0.01（即坡角取89.4°）时，支护结构承担的岩石荷载应是接近于470.02 kN/m还是应取0？

在相同条件下，如果坡高为14.9m、坡角为90°的边坡需要按470.02 kN/m的岩石荷载设置支护结构或按1∶1.00的坡率放坡，那么，坡高为14.9m、坡角为89.4°的边坡支护结构承担的岩石荷载应接近于470.02 kN/m。

故该题的答案是支护结构承担的岩石荷载应是接近于470.02 kN/m。

考题4：在坡顶边缘处开挖出一个高与宽均为1cm的缺口时，支护结构承担的岩石荷载应是接近于470.02 kN/m还是应取0？

解答：

在相同条件下，如果坡高为14.9m、坡面直立、坡顶水平的边坡需要按470.02 kN/m的岩石荷载设置支护结构或按1∶1.00的坡率放坡，那么，坡高为14.9m、坡顶边缘处缺口高与宽均为1cm的二阶竖直边坡支护结构承担的岩石荷载应接近于470.02 kN/m。

故该题的答案是支护结构承担的岩石荷载应是接近于470.02 kN/m。

4　分析

情况表明，答题人和出题人如果不执行相关规范都能给出正确的答案，如果执行相关规范都不能给出正确的答案。

之所以出现这种现象，是因为：相关规范对放坡这种边坡处理措施未区分抗滑动失稳放坡和抗拉裂变形放坡，对支护这种边坡处理措施也未区分抗滑动失稳支护和抗拉裂变形支护。

边坡变形对坡顶建（构）筑物基础有影响时需对边坡进行抗变形支护是不言而喻的。为防范边坡发生明显的侧向拉裂变形，对有较大自稳高度、坡顶无建筑物基础或侧向拉裂变形不影响坡顶建筑物基础的边坡也需要设置抗变形支护结构或放坡。

岩体完整性较高时，若无外倾结构面，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，但在进行边坡处理时，还是需要进行放坡或者支护。之所以如此，是因为完整性较好的岩质边坡较高较陡时，坡顶还可能会发生侧向拉裂变形［1］，随着时间的增长，侧向拉裂变形会逐渐加大加深最后可能会发生倒塌，也就是说，边坡可能由侧向拉裂变形演变为破坏。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分析评价来防范这类破坏。岩体完整、较完整或较破碎的陡立岩质边坡就是这类既可能无需进行抗滑支护或抗滑放坡又可能发生明显侧向拉裂变形的边坡。对这类岩质边坡需要进行边坡变形控制。

坚硬、硬塑粘性土边坡也是如此。从抗滑稳定角度而言，这类边坡也有一定的自稳高度 （工程上岩土体稳定的条件不是岩土体稳定系数不小于1而是岩土体稳定系数不小于安全系数，故直立边坡自稳高度应是无支护时直立边坡抗滑稳定系数不小于安全系数的最大高度）。但如果对高度不超过自稳高度的边坡不实施支护或放坡，这样的陡立边坡也会发生明显的侧向拉裂变形，同样给人不安全感，甚至引起垮塌。

边坡侧向拉裂变形是由应力释放造成的，如果减小应力释放量，使坡面应力依然为压应力或只出现很小的拉应力或者让支护结构（如锚杆）来承担拉应力，就能避免侧向拉裂变形或减小侧向拉裂变形的危害，因此，为控制边坡变形，需要对边坡进行放坡或进行支护。显然，相应支护结构是抗变形支护结构而不是抗失稳支护结构，相应岩土荷载是形变荷载而不是破坏荷载。

因此，边坡处理应同时满足抗失稳和控制拉裂变形的要求（对边坡地基还应同时满足抗地基侧向失稳和控制地基侧向变形的要求）。边坡稳定坡率应通过稳定性分析确定而不应查坡率允许值表确定，边坡控制拉裂变形坡率可通过查控裂坡率表确定（相同坡高下的控裂坡率根据边坡岩体抗侧向变形能力分级和边坡土体状态确定），边坡抗失稳支护结构岩土荷载应采用按边坡稳定性计算公式反算法计算，边坡抗变形支护结构岩土荷载可采用静止岩土压力修正法确定（修正系数根据边坡岩体抗侧向变形能力分级和边坡土体状态确定）［2-4］。

5　建议

相关规范对放坡这种边坡处理措施区分抗滑动失稳放坡和抗拉裂变形放坡，对支护这种边坡处理措施区分抗滑动失稳支护和抗拉裂变形支护，要求边坡处理在抗滑动失稳和抗拉裂变形两方面均满足要求。

参考文献：

［1］张倬元，王仕天，王兰生.工程地质分析原理［M］.北京：地质出版社，1990.

［2］方玉树.边坡支护结构荷载取值问题研究［J］.工程地质学报，2008（2）：190-195.

［3］方玉树.论坡率允许值表的取舍［J］.重庆建筑，2014（3）：23-26.

［4］方玉树.边坡抗变形支护结构岩土荷载实用计算方法探讨［J］.重庆建筑，2014（5）：65-69.

责任编辑：孙苏，李红

中图分类号：TU4

文献标识码：A

文章编号：1671-9107（2016）07-0056-02

doi：10.3969/j.issn.1671-9107.2016.07.056

收稿日期：2016-06-03

作者简介：方玉树（1958-），男，江西婺源人，硕士，教授，国家注册土木工程师（岩土），主要从事与岩土体稳定有关的研究和勘察设计工作。

Interesting Answers to Several Mock Exam Questions of Certified Geotechnical Engineer Qualification Certificate

Abstract：From some of the exam questions on vertical rock slope in the mock exam papers of certified geotechnical engineer qualification certificate，it can be found that the answers to them are differed when relevant regulations executed or not，for which the paper analyzes and present some advice.

Keywords：vertical rock slope；certified geotechnical engineer；step-slope；slope ratio allowable value；rock loading of support structure