鹽水溪立交橋北側邊坡穩(wěn)定性的計算及評價

李旭 許強

1 斜坡工程概況

1.1 氣象水文

該不穩(wěn)定斜坡所在區(qū)域屬亞熱帶氣候,冬季嚴寒、夏季酷熱,春溫低于秋溫,冬季長、春秋短,光照充分,氣溫日差較小,季節(jié)出現(xiàn)時間落后于大陸,相對濕度大,霧日較多,無霜期長。

1.2 地層巖性

該不穩(wěn)定斜坡坡體結構特征主要為:不穩(wěn)定斜坡上覆體為第四系崩坡積(QC40l+dl):松散堆積粉質黏土夾碎石、塊石土。碎石,塊石主要成分為淺黃色長石石英砂巖,雜色泥巖,粒徑0.1 m～1.2 m,棱角～次棱角狀,含量45%左右,厚度1 m～4 m,在坡體表面可見此堆積物。下伏基巖為:珍珠沖組()紫紅色,雜色砂質泥巖夾薄層泥巖和青灰色石英砂巖及自流井組()鮮紅色,暗紫色泥巖。

2 斜坡工程地質條件

2.1 斜坡形態(tài)特征

該不穩(wěn)定斜坡平面上似長舌形,橫向平均寬約80 m,平均縱長約92 m,前緣至翠屏山公園景區(qū)道路公路巖質邊切頂,后緣至370 m高程巖坎一線,兩側大致以相鄰的微脊分界。該不穩(wěn)定斜坡的巖質邊坡帶橫向平均寬約60 m,平均縱長約14 m,平均坡度65°。該巖質邊坡之上修建有一道混凝土擋土墻,擋墻高1.5 m,寬1 m,長約40 m,未設置泄水孔。現(xiàn)有擋土墻之上為不穩(wěn)定斜坡變形破壞帶,該帶橫向平均寬度約36 m,平均縱長約12.6 m,平均坡度42°。斜坡東側邊緣有一條南北向的侵蝕型低洼沖溝,為此斜坡匯水帶。

2.2 區(qū)域構造背景

測區(qū)緊鄰觀斗山斷裂。觀斗山斷層為一逆斷層,層面傾角40°左右,沿斜坡坡頂山脊呈南西—北東走向。該斷裂為深部華鎣山斷裂和岷江斷裂控制的表層次級斷裂。岷江深大斷裂發(fā)育稍晚于華鎣山深大斷裂,挽近活動強烈,沿斷裂帶地震活動頻繁,為復活斷裂。區(qū)域上柏溪、天池公園、翠屏山一線是挽近地震活動強烈地帶。同時該不穩(wěn)定斜坡及附近斷裂與褶皺發(fā)育。由于受地質構造影響,地質巖體較破碎,節(jié)理裂隙發(fā)育。

2.3 水文地質條件

該斜坡整體為巖石～土質斜坡。地下水類型主要為基巖裂隙水和松散堆積層孔隙水。在該斜坡左側可見地下水沿基巖層面出露,流量微小。

3 斜坡穩(wěn)定性計算及評價

3.1 不穩(wěn)定斜坡變形破壞成因機制

巖質邊坡由于緊鄰斷裂構造帶,巖性以軟巖為主,力學性質較低,抗風化能力弱。在構造活動影響下,巖層層面擠壓逆沖,巖體層間滑動,節(jié)理發(fā)育,降低了巖體完整性,且此區(qū)地應力較高,在風化剝蝕下,巖體卸荷風化剝落,剝落方向約205°,在坡腳形成泥巖碎屑倒石錐,錐體厚1 m左右。第四系堆積帶主要是在雨季,土體在雨水及匯水帶的浸泡沖刷之下,內聚力及內摩擦角降低,土體剪切破壞之后出現(xiàn)滑動或滑塌。同時,前部修建的擋墻未設置泄水孔,不利于排水,反在前緣淤積大量水體,對該斜坡的穩(wěn)定性也有比較大的影響。

3.2 坡體穩(wěn)定性計算

為了檢驗不穩(wěn)定斜坡變形破壞時滑動面抗剪強度指標的代表性,采用反演算分析法計算內摩擦角與粘聚力。本次采用 C,φ法進行反算:天然狀態(tài)下K=1.05與暴雨狀態(tài)下K=0.95反算求解,見表1。

表1 C,φ法反算結果表

在勘察中為評價其穩(wěn)定性,采用折線滑動法計算該斜坡的穩(wěn)定性,選取了5個剖面進行天然和暴雨工況的計算,計算參數(shù)見表2。

表2 斜坡穩(wěn)定性計算參數(shù)

斜坡穩(wěn)定性劃分為四級:穩(wěn)定性系數(shù) Fs＞1.15為穩(wěn)定,1.05＜Fs≤1.15為基本穩(wěn)定,1.0＜Fs≤1.05為欠穩(wěn)定,Fs＜1為不穩(wěn)定,斜坡穩(wěn)定性分析見表3。

表3 穩(wěn)定性分析表

表3計算結果表明,天然工況下,該斜坡處于穩(wěn)定狀態(tài)。而斜坡在暴雨條件下,多處于不穩(wěn)定或欠穩(wěn)定狀態(tài),可能出現(xiàn)局部破壞。根據(jù)本次勘察結果,在天然狀態(tài)下,鹽水溪立交橋北側不穩(wěn)定斜坡處于穩(wěn)定狀態(tài)。而在暴雨條件下,該不穩(wěn)定斜坡局部處于不穩(wěn)定或欠穩(wěn)定狀態(tài),將進一步出現(xiàn)滑動變形破壞。因此對該不穩(wěn)定斜坡進行工程治理十分必要。

4 防治措施建議

局部削坡+修繕擋土墻+鋪設土工布+現(xiàn)澆鋼筋混凝土格構(框架梁中培土植草)+錨桿+截排水溝。

5 結語

1)通過對鹽水溪不穩(wěn)定斜坡的勘察,查明了斜坡物質組成與結構特征,通過綜合勘察未發(fā)現(xiàn)滑帶或貫通的軟弱結構面,其性質屬“不穩(wěn)定斜坡”。2)在分析不穩(wěn)定斜坡的變形特征的基礎上闡明了斜坡變形的成因機制,明確了區(qū)內強降雨是斜坡變形的主要誘發(fā)因素。3)通過對不穩(wěn)定斜坡的穩(wěn)定性分析,驗算了不同工況下斜坡的穩(wěn)定性及不同安全要求下各區(qū)段的剩余下推力,為工程治理提供了設計依據(jù)。4)根據(jù)斜坡變形成因機制分析及計算結果,結合斜坡各區(qū)段變形特征及其與路線的關系,分區(qū)段采取了相應的工程處治設計方案?；诎踩⒔?jīng)濟、協(xié)調的原則,提出了避讓、支擋、治水相結合的處治方案。

[1] 張倬元,王士天,王蘭生.工程地質分析原理[M].北京:地質出版社,1994:322.

[2] 王 冬,趙 凱,宋 琨.某邊坡失穩(wěn)成因分析[J].山西建筑,2007,33(10):152-153.