赤平投影法在湖南省會同縣某巖質(zhì)邊坡破壞模式分析中的應(yīng)用

滕麗平

（湖南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局四〇七隊，湖南 懷化 418000）

1 邊坡概況

會同縣某邊坡位于該縣某擬建廣場西側(cè)，坡頂部為灌木、林地，無建、構(gòu)筑物及規(guī)劃建、構(gòu)筑物。坡面無規(guī)劃建、構(gòu)筑物。未發(fā)現(xiàn)該斜坡影響范圍內(nèi)有其它地下設(shè)施。斜坡區(qū)無居民密集居住區(qū)、景觀區(qū)及自然保護區(qū)。

該邊坡為廣場建設(shè)場地整平時切坡形成，為一巖質(zhì)邊坡，屬斜向坡。坡腳整平標(biāo)高350.5m，自然坡面頂標(biāo)高約360.9m～390.09m。現(xiàn)狀開挖面高度3.4m～39.57m，斜坡坡腳呈圓弧形，坡向91°～125°，斜坡長147.45m。該斜坡現(xiàn)狀開挖情況為：坡體分為4級開挖，各級坡面高約10m，平臺寬約2m～4m，各段坡率基本為1：1～1：1.3左右（見圖1～圖3）。邊坡開挖完成后約1月左右中部出現(xiàn)了局部巖質(zhì)滑坡，滑坡前緣剪出口位于第一級坡體中部，后緣位于第三級坡體頂部（見圖3），滑坡體平均寬約15m，平均厚約6m，斜長約40m，體積約3600m3，為小型淺層巖質(zhì)滑坡。始發(fā)時由于滑坡前緣為空地，未造成生命財產(chǎn)損失。該邊坡發(fā)展趨勢為滑坡，現(xiàn)狀威脅坡下施工人員，建成后威脅坡下廣場設(shè)施及在廣場上聚集的居民。

2 邊坡地質(zhì)環(huán)境條件

2.1 地形地貌

該邊坡所在區(qū)域地貌類型屬剝蝕構(gòu)造丘陵地貌，微地貌為陡坡，邊坡區(qū)域原地形為一山坡，坡頂標(biāo)高為390.07m，坡腳標(biāo)高350.1m，邊坡相對高差約40m，未開挖前自然坡角24°～30°，地勢為西高東低，經(jīng)施工開挖后現(xiàn)坡角為40°～45°，開挖整平標(biāo)高為350.5m，開挖面高差3.4m～39.57m不等。

2.2 地層巖性

通過現(xiàn)場踏勘及鉆探揭露，邊坡地層從上而下分別為：粉質(zhì)粘土（Qel+dl），呈黃褐色，可塑狀，主要成分為粘粒，含約10%～35%板巖角礫，角礫直徑1.0cm～1.5cm不等，該層厚小于0.5m，分布于開挖面以上自然斜坡區(qū)域。強風(fēng)化粉砂質(zhì)板巖（Ptbn2l3），呈黃褐色，碎裂狀結(jié)構(gòu)，巖質(zhì)軟，節(jié)理裂隙發(fā)育，見鐵錳質(zhì)浸染，巖體基本質(zhì)量等級為Ⅴ級，鉆孔揭露層厚5.0～24.1m。中風(fēng)化粉砂質(zhì)板巖（Ptbn2l3），呈青灰色，塊狀結(jié)構(gòu)，中厚層狀構(gòu)造，巖質(zhì)軟，節(jié)理裂隙較發(fā)育，偶見鐵錳質(zhì)浸染，巖體的基本質(zhì)量等級為Ⅳ級，該層未揭穿。地層產(chǎn)狀為155°∠31°。

2.3 地質(zhì)構(gòu)造

根據(jù)現(xiàn)場踏勘及查閱區(qū)內(nèi)地質(zhì)資料，該邊坡調(diào)查區(qū)內(nèi)無斷裂通過，邊坡北側(cè)約100m發(fā)育一斷層，為一壓性斷裂，區(qū)內(nèi)不發(fā)育大型褶皺，僅局部發(fā)育小規(guī)模褶皺，區(qū)內(nèi)整體呈一單斜構(gòu)造，下伏基巖為板溪群拉攬組第三段（Ptbn2l3）粉砂質(zhì)板巖，地質(zhì)構(gòu)造條件較簡單。

根據(jù)開挖面出露的巖層及周邊地質(zhì)調(diào)查，巖體內(nèi)結(jié)構(gòu)面主要為層理面、節(jié)理面。層理面產(chǎn)狀為155°∠31°。邊坡巖體節(jié)理裂隙發(fā)育，為微張型的剪節(jié)理，巖體內(nèi)節(jié)理主要有四組：其中J1：產(chǎn)狀為30°∠74°，節(jié)理密度2條/m～3條/m，延伸長約10m～20m；J2、J3、J4產(chǎn)狀分別為191°∠81°、J3：112°∠81°、271°∠85°，其密度均為3條/m～4條/m，延伸長約2m～3m。

邊坡調(diào)查區(qū)處于建筑抗震設(shè)防烈度Ⅵ度區(qū)，屬弱震區(qū)，歷史上未見記載發(fā)生過破壞性地震，屬相對穩(wěn)定地塊。

2.4 水文地質(zhì)條件

斜坡區(qū)地表水不發(fā)育，地下水主要為松散巖類孔隙水和基巖裂隙水兩種類型，根據(jù)鉆探資料，所有鉆孔均未揭露到地下水，斜坡區(qū)地下水較貧乏。

3 利用赤平投影法對邊坡破壞模式及穩(wěn)定性進行分析

3.1 邊坡破壞模式分析

利用赤平投影法分析該巖質(zhì)邊坡，主要為分析節(jié)理面與節(jié)理面或節(jié)理面與層理面兩兩相交的交線切割邊坡形成的楔形體是否有向外滑動的趨勢，楔形體有向外滑動趨勢的條件為：節(jié)理面兩兩相交或節(jié)理面與層理面相交形成的交線與坡向夾角小于90°，同時該交線的傾角小于開挖面傾角并大于開挖面以上自然坡面傾角，上述結(jié)構(gòu)面之間的關(guān)系在赤平投影圖上表現(xiàn)為：節(jié)理面代表弧線的交點落于邊坡開挖面代表弧線和邊坡開挖面以上坡面代表弧線之間[1]。根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查數(shù)據(jù)，我們選取1-1’、2-2’、3-3’三條典型剖面分別繪制赤平投影圖，見圖1～圖3。

圖1 會同縣某邊坡1-1’工程地質(zhì)剖面圖及赤平投影分析圖

圖2 會同縣某邊坡2-2’工程地質(zhì)剖面圖及赤平投影分析圖

圖3 會同縣某邊坡3-3’工程地質(zhì)剖面圖及赤平投影分析圖

該斜坡坡向91°～125°，坡度40°～45°，巖層傾向155°∠31°，屬斜向坡。如圖1、圖2所示，沿坡向方向?qū)用嬉晝A角較小且埋深較大，結(jié)合現(xiàn)場調(diào)查坡頂層面切出位置附近未發(fā)現(xiàn)裂縫；且根據(jù)鉆探揭露及現(xiàn)場調(diào)查滑面的深度，邊坡已滑區(qū)段并不是沿著層理面的視傾角發(fā)生的滑動，該邊坡沿著層面視傾角發(fā)生滑動的可能性較小。

根據(jù)赤平投影圖，節(jié)理1和層面的弧線交線、節(jié)理2和層面的弧線交線均有2個交點落在邊坡開挖面代表弧線和邊坡開挖面以上坡面代表弧線之間，均可能發(fā)生楔形體破壞。根據(jù)鉆探及現(xiàn)場調(diào)查，結(jié)合已發(fā)生的滑坡滑面埋深和滑坡位置來分析：發(fā)生滑坡位置的坡面坡向與節(jié)理1和層面相交的外傾交線夾角最小，且邊坡已滑區(qū)段滑面埋深與該外傾交線最吻合，故結(jié)合數(shù)據(jù)分析和實際情況，判定該巖質(zhì)邊坡的破壞模式為沿節(jié)理1（產(chǎn)狀為30°∠74°）和層面（產(chǎn)狀為155°∠31°）相交的外傾交線發(fā)生滑動。

3.2 邊坡穩(wěn)定性分析

現(xiàn)狀該巖質(zhì)邊坡發(fā)生了局部滑坡，大部分區(qū)段未發(fā)現(xiàn)明顯變形跡象，該邊坡現(xiàn)狀總體處于不穩(wěn)定～欠穩(wěn)定狀態(tài)，由于邊坡開挖后雨水浸泡軟化巖體，該巖質(zhì)邊坡的穩(wěn)定性會隨巖體暴露時間增加而降低。

由赤平投影圖可見，各坡段結(jié)構(gòu)面代表弧線交點均有2個交點落在邊坡開挖面代表弧線和邊坡開挖面以上坡面代表弧線之間，因此，節(jié)理面交線形成的結(jié)構(gòu)面對邊坡具有不利影響，邊坡具有不穩(wěn)定性。根據(jù)邊坡破壞模式分析結(jié)果，該巖質(zhì)邊坡破壞模式為沿節(jié)理1（產(chǎn)狀為30°∠74°）和層面（產(chǎn)狀為155°∠31°）相交的外傾交線發(fā)生滑動。

根據(jù)赤平投影法確定的滑面，利用極限平衡法，選取典型剖面1-1’～3-3’，對該巖質(zhì)邊坡進行穩(wěn)定性計算，計算工況分別選用天然工況（工況I），飽和工況（工況II）進行計算。計算參數(shù)：強風(fēng)化粉砂巖比重取23kN/m3，中風(fēng)化粉砂巖比重取24kN/m3，結(jié)構(gòu)面參數(shù)為根據(jù)實測地形及結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀反演分析結(jié)合相關(guān)工程經(jīng)驗參數(shù)所得，其中天然狀態(tài)下（工況I）結(jié)構(gòu)面內(nèi)摩擦角φ取18.5°，粘聚力C取21.5kPa；飽和工況下（工況II）結(jié)構(gòu)面內(nèi)摩擦角φ取16.5°，粘聚力C取19.5kPa。該巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性結(jié)算結(jié)果見下表1。

表1 會同縣某巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性計算結(jié)果一覽表

根據(jù)上表結(jié)果，《滑坡防治工程勘察規(guī)范》GB/T32864－2016中的穩(wěn)定性評價標(biāo)準(zhǔn)對該邊坡穩(wěn)定性進行判定，其中1-1’與2-2’剖面在天然狀態(tài)下均處于欠穩(wěn)定狀態(tài)，在飽和狀態(tài)下處于不穩(wěn)定狀態(tài)。3-3’在天然狀態(tài)和飽和狀態(tài)下均處于不穩(wěn)定狀態(tài)。計算結(jié)果與現(xiàn)狀邊坡穩(wěn)定性狀態(tài)一致。

綜上，該巖質(zhì)邊坡在天然狀態(tài)下處于欠穩(wěn)定～不穩(wěn)定狀態(tài)，在飽和狀態(tài)下處于不穩(wěn)定狀態(tài)。

4 結(jié)語

赤平投影法常用于分析、判別巖質(zhì)邊坡的破壞模式及分析巖質(zhì)斜坡的穩(wěn)定性[2]。在會同縣某巖質(zhì)邊坡的破壞模式分析中，我們利用赤平投影法分析得到的該邊坡的滑動趨勢是沿著節(jié)理1與層面相交的外傾交線發(fā)生滑動，與該邊坡已滑區(qū)段滑面埋深及滑動位置最吻合，最切合實際。通過對該巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性進行定性分析及定量計算，我們得到該邊坡在天然狀態(tài)下處于欠穩(wěn)定～不穩(wěn)定狀態(tài)，在飽和狀態(tài)下處于不穩(wěn)定狀態(tài)的結(jié)論。