四川達(dá)州JNDK55-07型焦化項(xiàng)目邊坡巖土工程地質(zhì)環(huán)境條件及邊坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

賈玉敏

（四川煤田地質(zhì)一三七總公司，四川 達(dá)州 635000）

1 地質(zhì)環(huán)境條件

勘查區(qū)原為構(gòu)造剝蝕淺丘地貌，地面起伏不平，相對(duì)高點(diǎn)為場(chǎng)地中央的小山脊，標(biāo)高約380m，相對(duì)低點(diǎn)位于場(chǎng)地南側(cè)水塘，標(biāo)高約305m，相對(duì)高差約75m?？辈槠陂g廠區(qū)進(jìn)行整平施工，原始地貌已遭破壞殆盡，同時(shí)分別在場(chǎng)地東、南、西側(cè)形成4段人工邊坡。

1.1 地層

根據(jù)地面調(diào)查及既有勘探資料揭示，工作區(qū)出露地層主要為第四系全新統(tǒng)人工填土層（Q4me）、坡殘積層（Q4el+dl）及侏羅系中統(tǒng)上沙溪廟組（J2s）地層。

1）第四系全新統(tǒng)人工填土層(Q4me)：紫紅色，松散-稍密，干燥；以塊、碎石為主，其中塊石約占15～30%，碎石約占50～60%，其余為角礫及粉粘粒，系場(chǎng)地挖填方而堆積的素填土，成分為強(qiáng)-中風(fēng)化泥巖。

2）第四系全新統(tǒng)坡殘積層(Q4dl+el)：由粉質(zhì)粘土組成，不連續(xù)分布。粉質(zhì)粘土呈紫紅色，軟-硬塑狀，手捻砂感較強(qiáng)，可塑狀可搓成直徑3～5mm粗的土條；土質(zhì)不均，含約5%～10%強(qiáng)風(fēng)化泥巖角礫。塑性中等，干強(qiáng)度較高。該層主要分布于4段區(qū)填方段下部，次為1-3段高邊坡坡頂，厚度薄，鉆探揭露厚度0.30～3.0m不等。

3）侏羅系中統(tǒng)上沙溪廟組（J2s）：邊坡出露巖性以薄-厚層泥巖為主，夾灰色細(xì)砂巖或泥質(zhì)粉砂巖。

圖1 區(qū)域構(gòu)造綱要圖

1.2 地質(zhì)構(gòu)造與地震

勘查場(chǎng)地位于達(dá)縣向斜北端西翼近軸部地帶，為簡(jiǎn)單的單斜構(gòu)造（圖 1）。巖層產(chǎn)狀平緩，產(chǎn)狀173°～178°∠7°～9°。區(qū)內(nèi)無(wú)斷層及次級(jí)褶皺，僅淺部基巖節(jié)理裂隙較發(fā)育。

區(qū)內(nèi)主要發(fā)育兩組節(jié)理裂隙。J1組產(chǎn)狀 265°～335°∠47°～73°，寬0.5～2mm，閉合-張開(kāi)，少量泥質(zhì)或方解石膜充填，間距0.4～1m，2-3條/m，延伸長(zhǎng)3～5m，為主控節(jié)理；J2組產(chǎn)狀8°～35°∠66°～83°，寬0.5～1mm，微張，少量泥質(zhì)充填，間距0.5～1m，延伸長(zhǎng)0.5～3m。

本區(qū)新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)主要表現(xiàn)為間歇性大面積抬升，屬四川盆地弱活動(dòng)斷裂構(gòu)造區(qū)，斷裂活動(dòng)性與地震活動(dòng)性均較弱。據(jù)《中國(guó)地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖》（GB18306-2001），區(qū)內(nèi)地震動(dòng)反應(yīng)譜特征周期為0.35s，地震動(dòng)峰值加速度為0.05g，地震基本烈度為6度[1]。

另?yè)?jù)四川省地震局多年觀測(cè)資料，震中位于達(dá)州市境內(nèi)的地震有7次，最大震級(jí)3.1級(jí)，屬無(wú)災(zāi)害性地震區(qū)。2008年5·12日汶川八級(jí)大地震達(dá)州為波及區(qū)，烈度約為6度，區(qū)內(nèi)無(wú)大的財(cái)產(chǎn)損失及人員傷亡。依據(jù)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50011-2001）達(dá)州市所處地區(qū)抗震設(shè)防烈度為Ⅵ度。

1.3 水文地質(zhì)條件

1.3.1 場(chǎng)地富水性

邊坡地下水類型主要為基巖裂隙水，其次為土層孔隙水。因勘查區(qū)地處斜坡地帶，土層厚度薄，地形坡度大，無(wú)地表水體存在，加之基巖以泥巖為主，屬相對(duì)隔水層，故場(chǎng)區(qū)地下水較為貧乏。據(jù)地面調(diào)查邊坡區(qū)內(nèi)未見(jiàn)有泉點(diǎn)等地表出水點(diǎn)，僅在高陡切坡局部坡體上泥質(zhì)粉砂巖及節(jié)理裂隙發(fā)育帶呈潮濕浸水狀出水；鉆探揭露上覆土層多呈干燥及稍濕狀，鉆孔多為干孔，僅 4段邊坡下部坡腳一帶鉆孔靜止水位在2.30～18.10m，埋深變化較大，且無(wú)統(tǒng)一地下水面，以上均可說(shuō)明本區(qū)勘查范圍內(nèi)地下水不豐富。

1.3.2 地下水補(bǔ)給、徑流、排泄條件

區(qū)內(nèi)地下含水層主要受大氣降水補(bǔ)給，上覆土層松散，孔隙大，強(qiáng)風(fēng)化基巖裂隙較發(fā)育，加之高陡切坡地形，其徑流、排泄條件好，補(bǔ)給條件差，場(chǎng)地富水性弱，水文地質(zhì)條件屬簡(jiǎn)單類型。

1.3.3 地下水腐蝕性評(píng)價(jià)

本次在邊坡場(chǎng)地采取井水水樣一組進(jìn)行水質(zhì)試驗(yàn)分析。根據(jù)水質(zhì)檢測(cè)報(bào)告，場(chǎng)地地下水類型為HCO3--SO42--Ca2+型水。按《巖土工程勘查規(guī)范》(GB50021-2001)12.2.2～12.2.5條綜合分析，本場(chǎng)地環(huán)境類型為Ⅱ類，環(huán)境水對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)均無(wú)腐蝕性，對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋無(wú)腐蝕性，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)具有弱腐蝕性。

綜上所述，場(chǎng)區(qū)地下水補(bǔ)給、徑流、排泄條件好，富水性弱，水文地質(zhì)條件簡(jiǎn)單。

1.4 不良工程地質(zhì)現(xiàn)象

邊坡場(chǎng)地及附近地段內(nèi)無(wú)泥石流、滑坡、崩塌等不良地質(zhì)現(xiàn)象，邊坡現(xiàn)狀較穩(wěn)定。但今后在自重、風(fēng)化和雨水侵蝕作用之下，其穩(wěn)定性可能變差，會(huì)形成新的危巖，產(chǎn)生碎落、崩塌等地質(zhì)危害。

1.5 地質(zhì)環(huán)境評(píng)價(jià)

勘查區(qū)地形地貌較簡(jiǎn)單，巖土層較單一。區(qū)內(nèi)地下水貧乏，環(huán)境水對(duì)砼以及鋼筋砼結(jié)構(gòu)中的鋼筋無(wú)腐蝕性，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)具有弱腐蝕性，水文地質(zhì)條件簡(jiǎn)單；由人類工程活動(dòng)導(dǎo)致的不良地質(zhì)現(xiàn)象較發(fā)育，勘查區(qū)地質(zhì)環(huán)境破壞程度嚴(yán)重。

2 邊坡概況

2.1 邊坡形態(tài)特征

根據(jù)平場(chǎng)開(kāi)挖后所形成的切坡特征及場(chǎng)地地形、坡向與邊坡巖土體結(jié)構(gòu)的組合關(guān)系，大致可將邊坡劃分為1、2、3、4四個(gè)區(qū)段?，F(xiàn)將各區(qū)段開(kāi)挖后的邊坡形態(tài)特征簡(jiǎn)述如下：

第1段邊坡：位于場(chǎng)地北東側(cè)，為挖方巖質(zhì)高邊坡。坡向約305°平均坡度約70°，邊坡長(zhǎng)約270m，坡面面積約6010m2。根據(jù)目前邊坡已開(kāi)挖形態(tài)，本段邊坡由上到下分3級(jí)4段放坡開(kāi)挖，分級(jí)開(kāi)挖坡度約57°～79°：其中一段（頂部）開(kāi)挖坡度約49°～69°，坡高約12.5～14.2m，下部邊坡平臺(tái)寬約1.2～1.3m；二段開(kāi)挖坡度陡，約69°～79°，坡高約11.2～11.6m，下部平臺(tái)寬約1.4m；三段開(kāi)挖坡度最陡，約72°～79°，坡高約13.7～14.6m，下部斜坡平臺(tái)寬約 1.3～1.4m；4段（高邊坡下部到坡腳一帶）開(kāi)挖坡度約57°～74°，坡高約11.7～12.4m。邊坡頂部由14-14′向16-16′縱剖面呈增高趨勢(shì)，整體較平緩，標(biāo)高約400～404m，下部擬建廠區(qū)道路路面標(biāo)高約348.7m，高差約3～51m，最高段可達(dá)55m，平均約35m。根據(jù)設(shè)計(jì)資料，坡頂上部擬建高位水池場(chǎng)平標(biāo)高約390m，平均切坡高約41.3m；上部右側(cè)環(huán)廠道路開(kāi)挖后，將在擬設(shè)道路的右側(cè)形成最高約25m巖質(zhì)為主的高邊坡。

第2段邊坡：位于場(chǎng)地東南側(cè)，與1段呈“L”型相連接，為挖方巖質(zhì)邊坡。本段未進(jìn)行分級(jí)放坡，邊坡總坡向約13°，坡度平均約66°，邊坡長(zhǎng)約80m，面積約1251m2，坡頂形態(tài)由 13-13′向12-12′斷面呈降低趨勢(shì)。坡頂標(biāo)高353～390m，擬建下部廠區(qū)道路路面標(biāo)高約348.7m，高差約0～39m，最高42m，平均約20.65m；根據(jù)設(shè)計(jì)資料，上部場(chǎng)坪標(biāo)高370m，平均切坡高度約21.3m；邊坡上部環(huán)廠道路標(biāo)高約377.8m，其右側(cè)挖方將可形成最高約21m巖質(zhì)為主的高邊坡。

第3段邊坡：位于場(chǎng)地南側(cè)，為挖方巖質(zhì)邊坡。坡向約12°，平均坡度約69°，邊坡總長(zhǎng)約137m，坡面面積約1124m2。本段高邊坡由上到下分2級(jí)3段進(jìn)行放坡開(kāi)挖，分級(jí)開(kāi)挖坡度約66°～73°。其中一段開(kāi)挖坡度約50°～73°，坡高約0.5～9.6m，下部邊坡平臺(tái)寬約0.6m；二段開(kāi)挖坡度約67°，坡高約8～8.5m，下部平臺(tái)寬約1.4m；三段（高邊坡下部到坡腳一帶）開(kāi)挖坡度約66°～72°，坡高約7.4～10.4m。該段邊坡坡頂呈中部高兩側(cè)低“山”字形態(tài)，且由10-10′向兩側(cè)9-9′、11-11′縱剖面呈降低趨勢(shì)，坡頂最高標(biāo)高365.7m，高差約3～22m，最高高差約27.4m，平均約16m；根據(jù)設(shè)計(jì)資料，10～10′斷面以東右側(cè)設(shè)計(jì)環(huán)廠道路標(biāo)高約345～351m，施工后將形成最高約11m的挖方邊坡、填方最高約9m的土質(zhì)邊坡。

第4段邊坡：位于場(chǎng)地西側(cè)，主要為挖方邊坡，局部為填方段，為巖土混合邊坡。其中 2-2′～4-4′剖面段邊坡為填方土質(zhì)邊坡，5-5′～7-7′縱剖面段為挖方巖質(zhì)邊坡。該段邊坡因平場(chǎng)而分上下兩級(jí)，總體坡向約305°，平均坡度約70°～72°。其中下部4-1段邊坡總長(zhǎng)約430m，填方段約130m，填方平均高度7～8.2m；挖方段邊坡長(zhǎng)約300m，挖方段坡面面積約1900m2；上部4-2段邊坡總長(zhǎng)約257m，填方段約60m，挖方段約197m，平均高度約15.3m，坡面面積約3090.6m2。

2.2 高邊坡巖土體結(jié)構(gòu)特征

2.2.1 巖、土體特征

區(qū)內(nèi)邊坡主要為巖質(zhì)挖方邊坡，僅4段部分區(qū)段為填方邊坡。根據(jù)調(diào)查邊坡巖性主要為薄-厚層狀泥巖，局部夾薄層砂巖及泥質(zhì)粉砂巖。巖層產(chǎn)狀 173～178°∠7～9°，比較平緩，層理一般不發(fā)育，層面整體結(jié)合程度好，但局部段存在厚約0.1～0.4m的泥化夾層，可見(jiàn)潮濕狀滲水。據(jù)巖石物理力學(xué)試驗(yàn)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)并結(jié)合區(qū)域資料來(lái)看，場(chǎng)區(qū)巖石屬極軟巖，具飽、脫水易軟化、風(fēng)化、崩解的特性。土體主要分布于1-3段高邊坡頂部及4段填方區(qū)，其中1-3段土層厚度薄，厚約0.5～2.0m，為粉質(zhì)粘土，僅15-15′～16-16′剖面坡頂堆填厚度約2m的素填土，松散狀；4段填方區(qū)厚度較大，最高約19m（槽谷地帶），為強(qiáng)-中風(fēng)化泥巖塊、碎石土，土體松散-稍密，下伏軟-硬塑的粉質(zhì)粘土，由于該填方土體位于平緩槽谷中，無(wú)滑移剪出的可能，雖經(jīng)過(guò)一定的壓實(shí)，但密實(shí)度不高，易產(chǎn)生不均勻沉降。

2.2.2 結(jié)構(gòu)面特征

場(chǎng)區(qū)主要發(fā)育二組節(jié)理裂隙[2]，J1組產(chǎn)狀 276°～350°∠47°～75°，寬 0.5～2mm，閉合-微張，少量泥質(zhì)或方解石膜充填，間距一般0.4～1m，2～3條/m，延伸長(zhǎng)3～5m，為主控節(jié)理；J2組產(chǎn)狀18°～35°∠66°～83°，寬0.5～1mm，微張，少量泥質(zhì)充填，間距0.5～1m，延伸長(zhǎng)0.5～3m。

本次對(duì)各區(qū)段巖質(zhì)邊坡坡向與邊坡巖體結(jié)構(gòu)面組合關(guān)系進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，可知各段均存在外傾結(jié)構(gòu)面或存在外傾結(jié)構(gòu)組合線，詳見(jiàn)表1。

表1 各區(qū)段巖質(zhì)邊坡外傾結(jié)構(gòu)面統(tǒng)計(jì)表

據(jù)地表調(diào)查J1、J2 組節(jié)理裂隙在強(qiáng)風(fēng)化泥巖中較發(fā)育，且呈大角度相交，中風(fēng)化以下巖體中發(fā)育程度差；鉆探揭露中風(fēng)化巖體中局部段發(fā)育一組陡傾節(jié)理，延伸長(zhǎng)度一般小于0.5m，閉合狀。根據(jù)鉆探資料并結(jié)合地面調(diào)查情況來(lái)看，兩組節(jié)理裂隙為構(gòu)造節(jié)理，且為硬性結(jié)構(gòu)面，主要發(fā)育于強(qiáng)風(fēng)化巖體內(nèi)，將巖體切割成塊狀結(jié)構(gòu)，中風(fēng)化以下巖體中發(fā)育程度差，巖體結(jié)構(gòu)呈較完整-完整狀。結(jié)合上述，依據(jù)《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》（GB50330-2002）附錄A判定：區(qū)內(nèi)巖質(zhì)邊坡巖體類型為Ⅲ類。

3 邊坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

邊坡區(qū)以巖質(zhì)高邊坡為主，僅4段下邊坡北側(cè)存在填方邊坡，但填方高度小于8m，且土體位于平緩槽谷中，無(wú)滑移剪出的可能，對(duì)邊坡穩(wěn)定性影響不大。根據(jù)對(duì)各段邊坡巖體結(jié)構(gòu)特征的調(diào)查、分析，邊坡為勘查階段場(chǎng)地施工開(kāi)挖所形成的新邊坡，施工中采用了分級(jí)放坡，按一定坡比進(jìn)行放坡，目前邊坡處于較穩(wěn)定狀態(tài)。但邊坡受坡向、開(kāi)挖坡度、坡高、巖性及其結(jié)構(gòu)面特征、施工放炮巖體松動(dòng)程度以及今后的風(fēng)化程度等因素的影響，其穩(wěn)定性將可能降低，甚至處于不穩(wěn)定狀態(tài)[3]。

3.1 邊坡穩(wěn)定性綜合評(píng)價(jià)

根據(jù)對(duì)上述四段巖質(zhì)高邊坡穩(wěn)定性分析可知，場(chǎng)區(qū)巖質(zhì)邊坡巖體類型為Ⅲ類，邊坡為新開(kāi)挖，且大部分段進(jìn)行了坡高小于15m的分級(jí)放坡，目前高邊坡較穩(wěn)定。但各段高邊坡今后整體穩(wěn)定性受以下四種因素控制：①邊坡區(qū)發(fā)育兩組節(jié)理、裂隙，其中J1節(jié)理為主控節(jié)理，垂向延伸較長(zhǎng)，它們與巖石層面相互切割，將巖體分割成塊體；②邊坡表層存在1～3m厚的松動(dòng)、破裂巖體，巖體易遭受風(fēng)化剝蝕；③巖質(zhì)邊坡坡度陡，各段分級(jí)開(kāi)挖坡比一般都大于1：0.5，其中第1段最陡，平均約70°；④受水、自重、坡體上建筑荷載及卸荷裂隙交替作用，邊坡巖體易形成新的破裂帶。在上述四種因素作用下邊坡會(huì)出現(xiàn)小型崩塌、落石現(xiàn)象，尤其高度大、坡度陡的邊坡段可能出現(xiàn)沿J1外傾結(jié)構(gòu)面的剪切坡壞。根據(jù)穩(wěn)定性驗(yàn)算分析結(jié)構(gòu)可知，區(qū)內(nèi)1段邊坡將處于不穩(wěn)定狀態(tài)，2-4段巖質(zhì)邊坡在開(kāi)挖后將處于穩(wěn)定～欠穩(wěn)定狀態(tài)；4段填方段土質(zhì)邊坡在雨季易發(fā)生不均勻沉降，坡面表層松散土體會(huì)發(fā)生溜滑現(xiàn)象。

3.2 發(fā)展變化趨勢(shì)及危害性預(yù)測(cè)

勘查區(qū)巖層產(chǎn)狀平緩，巖體結(jié)構(gòu)較完整，層理發(fā)育一般，層面結(jié)合程度好，巖質(zhì)邊坡的穩(wěn)定性主要受節(jié)理裂隙面以及坡體巖體特征控制，尤其是風(fēng)化脫落和水的作用對(duì)邊坡的穩(wěn)定性影響最大。根據(jù)高邊坡切坡坡率、切坡高度，場(chǎng)區(qū)內(nèi)各段巖質(zhì)邊坡的破壞模式可分為以下三種情況：

1）風(fēng)化碎落、小型崩塌：第2-4段巖質(zhì)邊坡表層存在松動(dòng)和風(fēng)化巖體，強(qiáng)風(fēng)化節(jié)理、裂隙發(fā)育，巖體破碎，完整性差，在構(gòu)造節(jié)理和層間裂隙的作用下，特別是剪切裂隙將巖體切成小塊，風(fēng)化裂隙長(zhǎng)時(shí)間發(fā)育后結(jié)構(gòu)面力學(xué)性質(zhì)變差、遇暴雨等不利因素作用下，易形成小型危石及風(fēng)化松散巖塊。因此第2-4段邊坡以小塊體風(fēng)化碎落、剝落為主，局部段可能存沿破裂面發(fā)生崩滑、墜落破壞現(xiàn)象。

2）剪切滑塌：此種滑塌主要發(fā)生在1段特高巖質(zhì)邊坡，巖體被節(jié)理裂隙切成塊體后，由于切坡段坡度比較陡（70°～80°），具備臨空條件，可能產(chǎn)生沿 J1主控外傾結(jié)構(gòu)面或順坡面滑塌，呈局部破壞形式，對(duì)下部公路上的行人和廠內(nèi)上部擬設(shè)水池構(gòu)筑物產(chǎn)生嚴(yán)重的后果。

3）土體溜滑、不均勻沉降：1、2段高邊坡坡頂及4段填方邊坡坡頂較平緩，易匯水，因此上覆表層土體在大氣降雨形成的坡面流沖刷下，使土體重度增加，抗剪強(qiáng)度減小，坡頂易產(chǎn)生小方量土體溜滑；此外，4段填方區(qū)土層厚度大，結(jié)構(gòu)較松散，易發(fā)生不均勻沉降現(xiàn)象。

邊坡一旦失穩(wěn)將對(duì)達(dá)興能源股份有限公司JNDK-07型焦化項(xiàng)目下部場(chǎng)內(nèi)道路、廠房建筑物及其上部擬建水池建筑物安全造成危害，若不及時(shí)采取永久性的防治措施，將給人民生命財(cái)產(chǎn)造成不必要的損失。因而，應(yīng)對(duì)場(chǎng)區(qū)內(nèi)各區(qū)段邊坡采取有效的邊坡治理后，才能確保場(chǎng)區(qū)擬建物的安全。

4 結(jié)論

通過(guò)對(duì)該邊坡的勘查，基本查明了該邊坡的地質(zhì)環(huán)境條件，并對(duì)其穩(wěn)定性作出了分析，得出主要結(jié)論如下：

1）勘查區(qū)地形地貌較簡(jiǎn)單，巖土種類單一；場(chǎng)區(qū)地下水補(bǔ)給、徑流、排泄條件好，富水性弱，水文地質(zhì)條件簡(jiǎn)單；高邊坡場(chǎng)地范圍內(nèi)無(wú)斷層、滑坡、危巖等不良工程地質(zhì)現(xiàn)象存在，場(chǎng)地穩(wěn)定，但由人類工程活動(dòng)導(dǎo)致今后不良地質(zhì)現(xiàn)象發(fā)育。

2）場(chǎng)區(qū)擬開(kāi)挖邊坡安全等級(jí)為一級(jí)，其高邊坡巖體類型以Ⅲ類較完整巖體為主，目前高邊坡較穩(wěn)定。高邊坡區(qū)發(fā)育兩組節(jié)理裂隙（J1、J2），隨著時(shí)間推移，若邊坡表層巖體長(zhǎng)期裸露，將會(huì)遭受風(fēng)化剝蝕破壞，在風(fēng)化、水、重力及卸荷裂隙作用下，易形成新的破裂帶，出現(xiàn)小型崩塌、落石現(xiàn)象，尤其對(duì)坡高大、坡度陡的邊坡段可能出現(xiàn)沿J1外傾結(jié)構(gòu)面的剪切破壞。邊坡在雨季易發(fā)生不均勻沉降，坡面表層松散土體易發(fā)生溜滑現(xiàn)象。因此對(duì)場(chǎng)區(qū)內(nèi)各段邊坡必須進(jìn)行永久性邊坡防護(hù)。

[1] 劉紅帥，薄景山，劉德東．巖土邊坡地震穩(wěn)定性分析研究評(píng)述.地震工程與工程振動(dòng).2005年第1期.

[2] 殷宗澤，袁俊平，韋杰，等．論裂隙對(duì)膨脹土邊坡穩(wěn)定的影響.鐵巖土工程學(xué)報(bào).2012年第2期.

[3] 祁生文，伍法權(quán)，孫進(jìn)忠．邊坡動(dòng)力響應(yīng)規(guī)律研究.中國(guó)科學(xué)E輯：技術(shù)科學(xué).2003年第4期.