某边坡稳定性分析评价

2016-08-11梁金武

大科技 2016年5期

关键词：岩脉风化层第四系

梁金武

（湖南省轻工纺织设计院湖南长沙 410015）

某边坡稳定性分析评价

梁金武

（湖南省轻工纺织设计院湖南长沙 410015）

查明边坡地层岩性、地质构造、岩石的风化程度、边坡的岩体类型和结构类型；结构面的产状、规模、倾向路基的情况；沿线不良地质的发育及分布情况，及边坡稳定情况。

地质；边坡；滑动面；稳定性计算

1 引言

边坡自然地貌属于条形丘陵地貌，丘陵走向为北东走向，自然斜坡坡度15～40°不等，丘陵坡表植被发育，为毛竹林，顶部基岩出露，植被为松林。路线左侧丘陵最高高程约250m。现状边坡处于稳定状态，岩体风化作用强烈，全～强风化层厚度大，边坡开挖不当易造成滑坡。

2 边坡工程地质条件

（1）地层岩性

边坡所在区域出露地层主要有：下白垩统硬质岩和崩坡积成因的第四系堆积物以及侵入岩脉，其岩性特征从新到老依次为：

①第四系

崩坡积层：物质成分为含碎石粉质粘土，褐黄色，棕黄色，可塑，其中含少量碎石和角砾，组份分布不均，韧性和干强度较差，层厚一般3～5.0m，属普通土。

②下白垩统

下白垩统：边坡所在区的主要地层，紫灰色、灰色，受构造影响，岩体破碎，风化强烈。全风化硬质岩，灰黄色、褐黄色，岩石结构构造已近彻底破坏，仅原岩外观局部尚存，岩芯呈砂土状、土柱状，属硬土；强风化硬质岩，褐黄色、棕褐色、灰黄色等杂色，结构尚清，岩质软，节理裂隙极发育，岩芯呈碎块状、土柱状夹碎块状，属软石；中风化硬质岩，紫灰色、灰紫色，凝灰质结构，块状构造，岩质硬，致密，节理裂隙较少见，岩芯呈柱状，节长一般0.2～0.6m，属次坚石。

③岩脉

岩脉：以岩脉形式与线路斜交，路堑范围内有两条岩脉出露，小里程段岩脉风化作用强烈，全强风化层厚度大，大里程段岩脉中风化基岩直接出露，岩体完整性好，岩质坚硬，节理裂隙发育。

全风化岩脉，灰黄色、褐黄色，岩石结构构造已近彻底破坏，仅原岩外观局部尚存，岩芯呈砂土状，厚7～8m，属硬土，强风化岩脉，灰黄色、褐黄色，岩石结构构造大部分已被破坏，岩石色旧，岩芯为碎块状，局部为柱状，该层见于钻孔上部，岩脉内该层较厚，属软石；中风化岩脉，肉红色，或浅紫红色，正长结构，块状构造，岩质坚硬，致密，锤击声脆，反弹，岩石中节理裂隙发育，主要为竖直节理，特别是中上部节理较多，部分裂隙面上见铁锰质氧化膜，岩芯总体较完整，节长一般30～50cm，最大节长达1.0m，属次坚石。

（2）节理裂隙及构造发育特征

路堑范围内有两条岩脉出露，均为北东向分布，与丘陵走向一致，小里程段岩脉风化作用强烈，全强风化层厚度大；大里程段岩脉沿山脊发育，中风化基岩直接出露，岩体完整性好，岩质坚硬，节理裂隙发育。主要节理有：①205°∠85°，平直，闭合，1～2条/m；②246°∠82°，平直，闭合，l～2条/m；③225°∠20°，平直，闭合，1～2条/m；④348°∠74°，平直，延伸长；⑤308°∠85°，3～4条/m，平直，延伸长；⑥5°∠25°，1条/m，平直，延伸长。

侵入岩脉两侧基岩受平行于岩脉方向的构造影响，岩体风化作用强烈，全～强风化层厚度20～30m。

（3）不良地质

本路段不良地质为崩坡积体，主要为山顶岩脉岩体崩落形成，块径一般大于5m，山坡上部有松动大块石分布，山坡上亦有岩脉风化剥蚀后残留石柱。

侵入岩脉两侧基岩受构造作用影响，岩体风化作用强烈，全～强风化层厚度大，边坡开挖不当易造成滑坡。

（4）水文地质条件

根据地下水的赋存条件和埋藏特征，调査区内地下水主要为第四系松散堆积层中的孔隙水和基岩裂隙水。孔隙水主要赋存于夹碎石残坡积土中，地下水主要接受大气降水补给，通过土体孔隙径流，以向下伏基岩层排泄为主；但由于第四系厚度较薄，其富水性差。基岩裂隙水主要赋存于山体全_强风化基岩裂隙中，部分接受上伏第四系孔隙水补给，部分直接接受大气降水补给。由于该段为条形丘陵，崩坡积体段两边凸起，中间凹，呈簸箕状，虽然汇水面积小，但地形利于汇水，根据钻探资料，水位基本位于第四系与全风化面处。

3 边坡开挖方案及稳定性评价

3.1 边坡开挖建议

据野外调査，左侧边坡为崩坡积体分布范围，边坡以崩坡积体及全～强风化基岩为主，为土质边坡或岩土混合边坡；大里程段边坡以中风化岩脉为主，属于岩质边坡，现状稳定性较好，未见整体性滑动破坏迹。边坡坡体由全-强风化硬质岩、中风化岩脉及崩坡积体组成，强风化基岩较破碎，厚度大，厚达12m，自稳能力差，中风化岩脉岩质坚硬，岩体较完整，自稳能力一般。

1号横断面右侧边坡最大开挖约4m，建议一级开挖到顶，坡率为1：1.00；左侧边坡最大开挖高度为40m，采用五级开挖，下部设3m挡墙，二至三级边坡坡率1：1.00，第四、五级坡率取1：1.25，二、三、四级坡高均取10m，第五级开挖至顶部，坡顶外设置截排水沟。

2号断面左侧边坡最大开挖高度为13.6m，采用二级开挖，下部设3m挡墙，第二级开挖至顶，坡率从下往上依次为1：0.25、1：1.00。

3号断面左侧边坡最大开挖高度为38.0m，采用四级开挖，第一至三级坡高10m，第四级开挖至顶部，坡率从下往上依次为1：0.50、1：0.75、1：1.75、1：1.00。坡顶外设置截排水沟。根据赤平投影分析，①③节理组合对边坡不利。

3.2 开挖边坡稳定性分析

开挖边坡整体稳定性评价：

边坡岩体风化不均，整体全强风化厚度大，且有构造发育，岩体完整性不均，较破碎，整体上地质条件较差，需对开挖成坡后的新边坡进行稳定性验算。

计算模型：

依据《建筑边坡工程技术规范》（GB50330-2002），对较大规模的碎裂结构岩质边坡易采用圆弧滑动法计算。计算模型及公式如下：

式中：K——整个滑体剩余下滑力计算的安全系数；

l——单个条块的滑动面长度（m）；

W——条块重力（kN），浸润线以上取重度，以下取饱和重度；

φ——条块的重力线与通过此条块地面中点半径之间的夹角；

c、θ——滑动面的内摩擦角和粘聚力。

（1）计算剖面的选择

选择边坡开挖高度较大，风化层厚度大的剖面。

（2）计算工况

调查区内地下水主要为第四系松散堆积层中的孔隙水和基岩裂隙水。孔隙水主要赋存于夹碎石残坡积土中，地下水主要接受大气降水补给，通过土体孔隙径流，以向下伏基岩层排泄为主；但由子第四系厚度较薄，其富水性差。基岩裂隙水主要赋存于山体强一中风化基岩裂隙中，部分接受上伏第四系孔隙水补给，部分直接接受大气降水补给，顺地势向低注处排泄，总体富水性弱。因此仅选择天然工况对边坡整体稳定性进行计算。

（3）计算参数的选取依据岩土体物理力学实验及经验参数，同时参照《建筑边坡工程技术规范》4.5.4条“岩体粘聚力、内摩擦角可由岩块粘聚力、内摩擦角标准值按岩体裂隙发育程度乘以相应折减系数确定”。最终确定边坡稳定性计算参数如表1。