東南沿海地區(qū)邊坡穩(wěn)定性及治理方案設(shè)計(jì)分析

李林森，張西根

(武漢華夏理工學(xué)院，湖北 武漢 430223)

0 前 言

在特大暴雨影響下及其他不利因素影響下，一些較弱的地質(zhì)區(qū)域經(jīng)常伴有地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生，對(duì)當(dāng)?shù)鼐用竦呢?cái)產(chǎn)和生活造成了很大的損害。目前國內(nèi)外許多學(xué)者對(duì)巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定進(jìn)行了分析，李占飛[1]對(duì)高陡巖質(zhì)邊坡地質(zhì)災(zāi)害的勘察設(shè)計(jì)進(jìn)行深入分析。 廉旭闖[2]結(jié)合勘察、測繪、理論分析與穩(wěn)定性計(jì)算等手段，對(duì)該滑坡的特征、變形機(jī)理、穩(wěn)定性、前期治理失效原因及下一步治理對(duì)策進(jìn)行研究。 歐健[3]分析了巖土工程邊坡失穩(wěn)的原因，并結(jié)合實(shí)際案例，如何加強(qiáng)邊坡防護(hù)工程，提高邊坡的穩(wěn)定性。雖然這些學(xué)者對(duì)邊坡穩(wěn)定性進(jìn)行了分析，但是并沒有對(duì)穩(wěn)定性特點(diǎn)進(jìn)行分析。而且只是單純的分析治理措施。楊圣[4]對(duì)于崩塌地質(zhì)災(zāi)害，必須采取有效的治理方案。鄒海萍[5]提出市政道路高邊坡治理的設(shè)計(jì)要點(diǎn)，本文通過選取具有代表性的邊坡進(jìn)行地質(zhì)調(diào)查，并分析邊坡破壞模式及穩(wěn)定性分析，最后根據(jù)勘查結(jié)果和穩(wěn)定性分析，對(duì)勘查區(qū)邊坡的防治工程設(shè)計(jì)提出較合理的建議。

1 勘察區(qū)域邊坡工程地質(zhì)特性

1.1 工程地質(zhì)特征

勘查區(qū)位于低山丘陵，斜坡坡腳(滑坡處)海拔30 m，第一斜坡頂部海拔80 m，相對(duì)高差約50 m，斜坡地形陡峭，地形整體呈上緩下陡趨勢，高程70～90 m斜坡坡度25°～30°，高程30～70 m斜坡坡度30°～35°，整體平均坡度約30°，坡向135°；斜坡中上部零星出露孤石，局部地帶修建墳?zāi)归_挖形成臺(tái)坎狀，斜坡植被發(fā)育，主要以低矮灌木與竹林為主。邊坡頂部第四系松散覆蓋厚度約2 m，巖性為含碎石粉質(zhì)黏土，灰黃色，稍濕，硬塑狀，碎石含量較多5%～20%，粒徑2～20 cm，呈棱角狀～次棱角狀；下部基巖表層呈全風(fēng)化，全風(fēng)化基巖風(fēng)化成土，局部包含未完全風(fēng)化塊石，斜坡中上部全風(fēng)化層厚度 1.0～1.5 m，下部基巖呈強(qiáng)風(fēng)化，強(qiáng)風(fēng)化基巖巖體破碎，呈灰黑色，碎裂狀，巖石堅(jiān)硬，巖體節(jié)理裂隙極發(fā)育。見圖1。

圖1 滑坡概貌

1.2 變形破壞影響

滑坡發(fā)生于斜坡坡腳，滑坡前緣寬25約m，長約8～15 m，厚1.5～5 m，主要由兩個(gè)小滑坡(HP1、HP2)組成。

1)雨水作用。地下水的發(fā)育使得巖體結(jié)構(gòu)面容易被軟化而抗剪強(qiáng)度降低，同時(shí)高強(qiáng)度暴雨使裂隙中的孔隙水壓力升高，對(duì)邊坡的穩(wěn)定性起到了較為不利的影響，同時(shí)坡內(nèi)第四系松散巖類空隙水較豐富，使得邊坡穩(wěn)定性進(jìn)一步變差。

2)人類活動(dòng)。建房開挖坡腳形成高陡邊坡，改變了坡體內(nèi)部原有應(yīng)力平衡，邊坡前緣臨空，失去支撐，在后緣斜坡土體重力作用下，容易在臨空面形成剪出，對(duì)后緣形成拉裂，形成牽引式滑坡，人類活動(dòng)是形成本次災(zāi)害的重要因素。

綜上所述，勘查區(qū)斜坡地形陡峭，邊坡高陡，在人類活動(dòng)、降雨等因素影響下形成本次滑坡，其中人類工程活動(dòng)是形成滑坡的直接因素，降雨是誘發(fā)因素。如圖2所示。

圖2 滑坡變形

2 穩(wěn)定性分析

2.1 計(jì)算模型與方法

勘查區(qū)邊坡工程重要性等級(jí)屬于II級(jí)，此次穩(wěn)定性系數(shù)K驗(yàn)算標(biāo)準(zhǔn)取1.3。計(jì)算模型：選取I-I′典型剖面作為計(jì)算剖面，滑面形態(tài)為圓弧型；計(jì)算方法：采用理正復(fù)雜土層土坡穩(wěn)定計(jì)算軟件，運(yùn)用瑞典條分法和簡化畢肖普法進(jìn)行計(jì)算。

2.2 計(jì)算參數(shù)選取

本次巖土體參數(shù)主要根據(jù)《某滑坡巖土測試實(shí)驗(yàn)報(bào)告》取值，并與相關(guān)規(guī)范中巖土體推薦值進(jìn)行比較；最后通過模型(恢復(fù)原地貌)進(jìn)行參數(shù)反演(見圖3)，選取1-1′剖面進(jìn)行反演，根據(jù)反演結(jié)果對(duì)巖土體參數(shù)進(jìn)行修正，最終確定各類巖土體參數(shù)取值見表1。

表1 邊坡巖土體物理參數(shù)表

圖3 1-1′剖面反演計(jì)算模型

2.3 穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果

選取I-I′典型剖面進(jìn)行穩(wěn)定性分析，詳細(xì)結(jié)果及計(jì)算模型如表2，圖4～5。

表2 邊坡穩(wěn)定性計(jì)算

圖4 1-Ⅰ′剖面模型

圖5 邊坡穩(wěn)定系數(shù)曲線圖

結(jié)合上表2及曲線圖4～5可知，天然工況條件下，穩(wěn)定性隨著深度變化基本符合公式：

y=0.0883x+1.0095

(1)

暴雨工況條件下，穩(wěn)定性隨著深度變化基本符合公式：

y=0.0396x+0.959

(2)

3 治理工程設(shè)計(jì)

3.1 治理工程概況

選取圖6邊坡進(jìn)行治理，滑坡前緣寬約25 m，長約8～15 m，厚1.5～5 m，主要由兩個(gè)小滑坡(HP1、HP2)組成，對(duì)現(xiàn)有邊坡坡腳用擋墻支擋，上方斜坡按規(guī)范進(jìn)行削坡，后采用錨桿+格構(gòu)進(jìn)行護(hù)坡，在斜坡上方修建截排水。

3.2 治理后穩(wěn)定性驗(yàn)算結(jié)果

工程治理后，通過建立模型運(yùn)用理正軟件對(duì)邊坡穩(wěn)定性進(jìn)行計(jì)算，結(jié)算結(jié)果以及計(jì)算模型如表6和圖6。

圖6 1-Ⅰ′剖面治理模型

表3 治理后邊坡穩(wěn)定性系數(shù)一覽表

結(jié)合1-Ⅰ′治理后的邊坡的穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果分析，其天然工況穩(wěn)定系數(shù)增加了36%，暴雨工況情況下，邊坡穩(wěn)定系數(shù)增加了38%，可見治理效果比較明顯，因此，治理設(shè)計(jì)是比較符合當(dāng)?shù)氐倪吰轮卫淼摹?/p>

4 結(jié) 論

本次勘查工作，完成了大量野外調(diào)查研究，進(jìn)行了工程地質(zhì)、理論計(jì)算等，在此基礎(chǔ)上，全面分析了滑坡形成的原因及其穩(wěn)定性，并分析了當(dāng)?shù)剡吰轮卫碓O(shè)計(jì)，結(jié)論如下。

1)勘查區(qū)內(nèi)已發(fā)生的地質(zhì)災(zāi)害為滑坡，區(qū)內(nèi)治理斜坡整體較穩(wěn)定，災(zāi)害主要表現(xiàn)為斜坡局部存在滑坡隱患和斜坡坡腳邊坡巖土體在強(qiáng)降雨條件下發(fā)生局部變形失穩(wěn)，而且大部分為牽引式土質(zhì)滑坡。

2)勘查區(qū)斜坡地形陡峭，邊坡高陡，在人類活動(dòng)、降雨等因素影響下形成本次滑坡，其中人類工程活動(dòng)是形成滑坡的直接因素，降雨是誘發(fā)因素。

3)研究了勘察區(qū)域邊坡穩(wěn)定系數(shù)與邊坡高度之間的關(guān)系。

4)治理方案：對(duì)整段邊坡采用擋墻加固，并對(duì)斜坡進(jìn)行削坡，削坡平整后用格構(gòu)錨桿加固，此外，在斜坡上修建截排水溝的方式進(jìn)行了計(jì)算，邊坡穩(wěn)定性系數(shù)增加了30%左右，計(jì)算結(jié)果也表明此方式是比較符合沿海地區(qū)邊坡治理設(shè)計(jì)的。

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