■肖志坚

(福建省交通规划设计院有限公司，福州 350004)

1 引言

高速公路施工过程中会产生大量的弃渣，考虑到多种因素的影响，弃渣一般会堆积在周边沟谷地带，形成弃渣场。在降雨等不利条件的影响下，若弃渣场防护不当，弃渣场边坡有可能失稳，从而会对周边构筑物以及农田等造成严重损害。本着防治结合的原则，对弃渣场边坡进行稳定性勘察及分析，并提出防治建议。

本文以京台线建瓯至闽侯高速公路南平段AK1769+200左侧100m弃渣场为例进行边坡稳定性勘察及分析。

2 工程概况

京台线建瓯至闽侯高速公路南平段AK1769+200左侧100m弃渣场堆填于建瓯市迪口镇一山间沟谷中，弃渣场北东侧临近迪口溪及迪口溪北岸816县道，南侧为京台线建瓯至闽侯高速公路南平段高边坡，东西两侧均为原状山体。渣场堆渣量约30.7万m3，地势呈南西向高北东向低，弃渣场边坡前缘坡脚处为高约5m的浆砌片石挡墙，渣体分三级放坡，每级坡度约47°，由下至上第一级放坡标高约288～313m，高度约25～34m，平台宽约5m，坡面植被不发育，见水冲痕迹；第二级放坡顶标高约313～327m，高度约14m，平台宽约5m；第三级放坡顶标高约333m，高度约7m；目前坡面整体较稳定，但水毁较严重，冲刷迹象明显，并有局部溜塌迹象。本弃渣场的下游敏感目标主要是坡脚外侧迪口溪及迪口溪对岸816县道，弃渣场环境条件参见图1。

3 弃渣场场区工程地质条件

3.1 地形地貌

图1 AK1769+200左侧100m弃渣场平面位置图

场区属剥蚀丘陵间山间沟谷地貌，地形起伏较大，自然山坡坡度约 25～32°，高程约 270～346m，坡上植被较发育。表层岩性主要为第四系表土、残坡积物及风化岩层。场区挡墙距离迪口溪约30m，溪宽约16m，水深约0.8m，流速约0.3m/s。

3.2 气象条件

场区位于闽北山区，属沿海内陆山区，年平均气温17.8～21.1℃，年平均降雨量 1556～2229mm；建瓯地区全年降雨天数164～177天，3～4月为春雨季节，降雨量约占全年降雨量的23%～24%；5～6月为梅雨季节，降雨量约占全年降雨量的36%～37%；7～9月为台风、雷雨季节，降雨量约占全年降雨量的20%；10月至翌年2月为少水季节，降雨量约占全年的20%，降雨分布不均，年际变化较大。

3.3 地质构造

场区位于闽西北隆起带、闽东火山断拗带的次级构造单元松溪-建溪拗陷带，近代以来，新构造运动不强烈，差异活动不明显，历史上地震活动不强烈。经本次地质调绘、区域性地质资料及本次钻探成果表明，场区未见构造迹象发育。

3.4 地震动参数

根据 《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)(2016版)附录A及《中国地震动参数区划图》(GB18306-2015)福建省区划一览表，场区位于建瓯市，场地地震基本设防烈度为6度，设计地震动峰值加速度为0.05g，设计地震分组属第一组，中硬场地土(标准场地)地震动反应谱特征周期为0.35s。

3.5 地层岩性

根据现场地质调查与钻探成果资料，按岩土的地质年代、成因类型、工程地质性质划分，场区地层主要为第四系全新统人工填土(Q4me)；第四系残坡积层(Qdl-el)；下卧前震旦系龙北溪组(AnZl)云母石英片岩及其风化层。根据钻孔GK19～GK21所揭露的地层情况描述如下：

(1)人工填土(Q4me)：为边坡开挖弃渣堆填，分布于弃渣场内。褐黄色，松散-稍密，稍湿，厚度约15m，以坡残积粘性土、云母石英片岩风化层堆弃而成，结构稍密，分选性差，含有约15%～20%碎石，局部达35%。堆填时间约5年，土石等级为Ⅰ级。

(2)坡残积土层(Qdl-el)：黄褐色，灰褐色，稍湿，可～硬塑状，以粘土为主，原岩矿物已破坏，砂粒含量约10%～20%，厚度一般在5.0～6.0m。土石等级为Ⅱ级。

(3)风化土层(AnZl)：为云母石英片岩，全风化-砂土状强风化，片理产状走向北偏东22°，倾角28°。

(4)风化基岩(AnZl)：为云母石英片岩，碎块状强风化-中风化，片理产状走向北偏东22°，倾角28°。

4 弃渣场稳定性分析

4.1 弃渣场稳定性影响因素分析

影响弃渣场稳定性的主要因素有：地形条件、地基岩土体条件与构造、水文地质条件、弃渣堆填方式与堆高、人类工程活动、降雨等。

根据对现有弃渣场及周边的现场调查及钻探，结合经验，可以初步判断影响本弃渣场边坡稳定性的主要因素主要是边坡坡脚挡墙的自身稳定、弃渣场的排水路径及弃渣场表面植被恢复等。

4.2 弃渣场稳定性评价方法

弃渣场采用目前应用最广泛的极限平衡法对弃渣场边坡进行稳定性分析。弃渣场弃渣以粘性土、碎石为主，结合弃土场成份、颗粒级配、密实程度等因素和各种模型简化条件适宜性，针对弃土场建模计算的准确性，对渣场稳定性采用毕肖普 (Bishop)法和摩根斯顿-普赖斯(Morgenstern-Price)法计算。

4.3 岩土物理力学参数选取

根据本弃渣场的规模、周边敏感点分布、边坡失稳后危害程度，对弃渣场级别进行划分，根据《水土保持工程设计规范》(GB51018-2014)5.7.1节表 5.7.1规定，因本弃渣场临近迪口溪及816县道，一旦渣体失稳，则需进行专门修复后才能投入正常使用，综合考虑确定本弃渣场边坡安全级别为2级。

对于渣料和风化基岩的物理力学参数，根据地勘资料，并通过工程类比法、参照饱和状态下地层对应指标值、经验值综合考虑选取。本弃渣场采用的岩土物理力学参数如表1所示。

表1 岩土物理力学参数表

4.4 弃渣场边坡稳定性评价标准

本文以天然状态和降雨条件两种工况分别对边坡整体稳定性和局部稳定性进行计算分析。弃渣场边坡的自稳能力应能抵抗当地各类暴雨影响，本次评价采用连续降雨1h、6h、24h、72h四种暴雨工况，分析检算降雨入渗对渣土软化及渗流产生孔隙水压力环境下，弃渣场边坡的稳定性。根据 《水土保持工程设计规范》(GB51018-2014)5.7.4节表5.7.4-1规定，渣体边坡抗滑稳定性安全系数如表2所示。

表2 渣体边坡抗滑稳定性安全系数

4.5 计算剖面

根据弃渣场现状，结合区域工程地质和水文地条件，在对弃渣场进行稳定性分析时综合考虑堆高、坡率、平台、排水等情况等自身因素影响和对周围环境敏感点的影响情况，通过确定弃渣场主滑动方向剖面和可能影响周围构(建)筑物等安全的剖面进行分析，通过指定滑移面来分析弃渣场边坡沿基底接触面的稳定，通过自动搜索最危险圆弧滑移面来分析弃渣场内部的稳定，从而对弃渣场的稳定安全性进行评价。

该弃渣场沿坡面堆弃，其可能失稳的方向为顺坡面方向，故选取坡面方向且垂直现地形等高线，A-A’剖面作为计算剖面进行稳定分析计算，如图2和图3所示。

4.6 计算结果

弃渣场稳定性计算分析分为两部分，弃渣体沿基底接触面滑动的整体稳定性分析和沿边坡内部滑动的局部稳定性分析。计算结果见表3～5。

图2 A-A’计算剖面

图3 A-A’工程地质剖面图

表3 弃渣场整体稳定性计算结果表

表4 天然工况下弃渣场边坡局部稳定性计算结果表

表5 暴雨工况下弃渣场边坡局部稳定性计算结果表

4.7 结果分析

对弃渣场选取的A-A’剖面进行天然工况和暴雨工况下边坡稳定性计算和最危险滑弧面搜索。由表3～5可知，天然工况下，A-A’剖面边坡属稳定状态；暴雨工况下，随降雨时长，A-A’剖面边坡由稳定状态演变为不稳定状态。由上可知：弃土场稳定性总体较差，天然工况下可维持临界平衡稳定，不易沿内部不利结构面发生失稳，但在暴雨工况下，经雨水下渗，软化渣土体，抗剪强度减小后，弃土场局部地段的边坡稳定性较天然工况有很大程度减小，维持稳定的能力较弱，易产生破坏如滑塌。故本弃渣场边坡稳定性判定较差，局部在长历时暴雨时会产生局部边坡失稳，需对部分地段进行防治处理，提高边坡稳定性，以满足安全性要求。

5 结论与防治建议

5.1 结论

(1)本弃渣场位于京台线建瓯至闽侯高速公路南平段AK1769+200左侧100m，下游敏感目标主要为坡脚外侧迪口溪及迪口溪对岸816县道(距离约70m)。

(2)弃渣场区域现状局部坡面雨水冲刷迹象严重，局部溜塌，周围原状山体没有发现有滑坡、崩塌、泥石流等地质灾害。

(3)根据地形条件、工程地质条件、拦挡工程现状，以及计算结果等综合分析，天然工况下，弃渣场边坡稳定性满足规范要求；暴雨工况下，弃渣场随时间历长而逐渐演变为不稳定状态，可能产生溜塌、滑坡等地质灾害。

5.2 防治建议

(1)根据现场调查可知，弃渣场坡面存在多道雨水冲刷迹象，局部坡面出现溜塌，说明暴雨时弃渣场截排水系统不满足要求，建议对坡顶原有截水沟进行疏通修补，弃渣场后部宽缓大平台增设树枝状截水沟排水系统，与原地表交界处增设环向截水沟，边坡平台应增设排水沟，构成完整的排水系统，防止周边地表水进入弃渣场内，将场内地表水及时排出场外。

(2)建议对弃渣场坡面及平台表面进行系统绿化，尤其针对北东向放坡坡面应采用绿化结合坡面排水的措施，防止极端暴雨条件下地表水的下渗以及对坡面的冲刷破坏。

(3)严禁在弃渣场范围开挖水塘、蓄水池等；严禁在弃渣场坡脚进行开挖取土工程；严禁在渣体上进行建筑等堆载工作。