貴陽(yáng)市黔春大道某邊坡穩(wěn)定性分析及治理措施研究

謝朝貴，邵如意，周文喜

（1.貴州省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局111地質(zhì)大隊(duì)，貴州貴陽(yáng)550081；2.貴州地質(zhì)工程勘察設(shè)計(jì)研究院，貴州貴陽(yáng)550081）

隨著近些年我國(guó)經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展，全國(guó)各地的基礎(chǔ)設(shè)施不斷加速建設(shè)，尤其是公路、鐵路等基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，大大改善了西部山區(qū)的出行環(huán)境。邊坡穩(wěn)定性問(wèn)題在山區(qū)公路工程建設(shè)中普遍存在，其直接影響公路建設(shè)和運(yùn)營(yíng)的安全[1]。邊坡穩(wěn)定分析是當(dāng)前地質(zhì)災(zāi)害防治的一項(xiàng)重要內(nèi)容，對(duì)其進(jìn)行科學(xué)的分析、評(píng)估和論證，提出科學(xué)有效的治理措施，可有效提高公路邊坡結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，有效避免滑坡、崩塌等斜坡類地質(zhì)災(zāi)害帶給人民的生命財(cái)產(chǎn)損失[2-3]。

1 工程概述

本次選擇貴陽(yáng)市黔春大道公路某路段邊坡進(jìn)行研究，該切方邊坡長(zhǎng)約378.5m，高約4.95～38.40m，邊坡工程安全性等級(jí)為一級(jí)，地質(zhì)環(huán)境中等復(fù)雜。由于道路平場(chǎng)開(kāi)挖后，形成高邊坡嚴(yán)重危害擬建道路及邊坡坡頂附近花果園五里沖棚戶區(qū)、危舊房改造項(xiàng)目L區(qū)中學(xué)、消防道路，為確保邊坡坡頂建筑物、坡腳過(guò)往車輛及住戶生命財(cái)產(chǎn)安全，本文根據(jù)邊坡規(guī)模、特征，采用1∶500工程地質(zhì)測(cè)繪、工程測(cè)量、鉆探等多種勘察手段相結(jié)合的勘察方法，查明工程地質(zhì)、水文地質(zhì)等條件，評(píng)價(jià)邊坡的穩(wěn)定性，并提出邊坡整治設(shè)計(jì)方案。

2 地質(zhì)環(huán)境條件

2.1 氣象水文條件

貴陽(yáng)市屬于亞熱帶濕潤(rùn)氣候，氣候濕潤(rùn)，雨水充沛，季節(jié)分明，年平均氣溫為15.3℃，年平均相對(duì)濕度為77%，年平均總降水量為1129.5mm。

2.2 工程地質(zhì)條件

研究區(qū)為溶蝕殘丘—洼地地貌，該邊坡地形起伏較大，為南高北低的緩斜坡地形，北面為斜坡陡坎，陡坎下為貴黃公路，高程為1091.00～1137.00m，最大高差46.00m。該邊坡總長(zhǎng)為378.5m，按坡向、巖土構(gòu)成等因素可分為A-B、B-C、C-D三段。

A-B段：邊坡走向約為339°，坡長(zhǎng)約119.9m，坡高為9.9～23.3m，坡度約為73.3°；B-C段：邊坡走向約0°，坡長(zhǎng)187.5m，坡高為18.8～38.4m，坡度約為73.3°；C-D段：邊坡走向約14°，坡長(zhǎng)71.1m，坡高為5.0～20.1m，坡度約為73.3°。

2.3 地質(zhì)構(gòu)造特征

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)調(diào)查、鉆探揭露，邊坡場(chǎng)區(qū)內(nèi)無(wú)構(gòu)造斷裂及次一級(jí)構(gòu)造發(fā)育，出露地層自上而下為第四系（Q）、上二疊統(tǒng)龍?zhí)督M（P2l）及下二疊統(tǒng)茅口組（P2m），分述如下：

第四系（Q）：主要為素填土，局部可見(jiàn)耕表土（Qpd）和紅粘土（Qel+dl）。其中褐黃色、灰色、黑色素填土由粘土、碎石組成，夾少量塊石，為欠固結(jié)新近回填土，平均厚度為5.71m。

強(qiáng)風(fēng)化上二疊統(tǒng)龍?zhí)督M：巖性為灰?guī)r，巖質(zhì)極軟，主要呈砂狀，少量呈碎塊狀，節(jié)理裂隙極發(fā)育，局部地段夾有中風(fēng)化石灰?guī)r或泥質(zhì)白云巖，平均厚度為9.56m。

中風(fēng)化上二疊統(tǒng)龍?zhí)督M：巖性為薄—中層狀灰?guī)r，呈灰色、灰白色砂狀、碎塊狀和柱狀，節(jié)理裂隙較發(fā)育，巖體較破碎，局部地段夾有白云巖。巖質(zhì)較硬，巖石飽和單軸抗壓強(qiáng)度在32.76～40.12MPa之間，標(biāo)準(zhǔn)值35.42MPa，巖體基本質(zhì)量等級(jí)為Ⅳ級(jí)。

強(qiáng)風(fēng)化下二疊統(tǒng)茅口組：巖性為淺灰色灰?guī)r，巖石破碎呈碎塊狀、砂狀，僅在局部分布，厚度在1.90～14.30m，平均厚度為8.85m。

中風(fēng)化下二疊統(tǒng)茅口組：巖性為薄—中厚層狀灰色、灰白色灰?guī)r，呈碎塊狀、柱狀及砂狀，節(jié)理裂隙較發(fā)育。巖質(zhì)較硬，巖石飽和單軸抗壓強(qiáng)度在35.56～41.48MPa之間，標(biāo)準(zhǔn)值36.56MPa，巖體基本質(zhì)量等級(jí)為Ⅳ級(jí)。

通過(guò)地質(zhì)勘察及地質(zhì)追索法發(fā)現(xiàn)龍?zhí)督M（P2l）及茅口組（P2m）灰?guī)r總體發(fā)育2組裂隙較密、切割較深的節(jié)理，產(chǎn)狀分別為169°∠72°和58°∠19°，長(zhǎng)度多大于0.5～1.2m，節(jié)理間距1.0～0.3m。邊坡場(chǎng)區(qū)沿線巖溶主要形態(tài)為溶洞及溶蝕裂隙，通過(guò)鉆探勘察，綜合判斷該邊坡場(chǎng)區(qū)總體為巖溶微發(fā)育—中等發(fā)育。

2.4 水文地質(zhì)條件

邊坡場(chǎng)區(qū)地表水不發(fā)育，主要靠大氣降水補(bǔ)給，地下水主要是素填土層中的松散孔隙水及基巖溶洞裂隙水，受降雨入滲補(bǔ)給影響較大，季節(jié)性特征強(qiáng)。場(chǎng)地豐水期最高水位為1074.6m，而路面設(shè)計(jì)高程在1091.1～1098.1m之間，豐水期地下水水位低于路面設(shè)計(jì)高程，故地下水對(duì)該邊坡的穩(wěn)定性不構(gòu)成直接影響。

3 邊坡可能破壞方式及穩(wěn)定性分析

3.1 擬開(kāi)挖邊坡平面布置

邊坡巖體不可能產(chǎn)生大規(guī)模的滑移，但切坡后巖體受卸荷裂隙與本身節(jié)理裂隙的組合切割，將會(huì)形成獨(dú)立的塊體，在施工爆破等作用影響下，邊坡可能會(huì)產(chǎn)生局部的崩塌，同時(shí)由于邊坡巖土構(gòu)成為強(qiáng)風(fēng)化巖層及上覆土層，可能會(huì)產(chǎn)生圓弧狀滑動(dòng)。

3.2 邊坡穩(wěn)定性分析計(jì)算

開(kāi)挖形成的永久性切方邊坡為巖質(zhì)邊坡、巖土混合邊坡，綜合邊坡的規(guī)模和破壞程度，估算其滑塌范圍將波及至坡頂已建建筑物，同時(shí)邊坡垮塌后會(huì)危及貴黃路及擬建橋梁工程，根據(jù)邊坡工程重要性規(guī)定，該邊坡安全性等級(jí)為1級(jí)。

（1）計(jì)算參數(shù)。根據(jù)室內(nèi)土工試驗(yàn)及類似工程經(jīng)驗(yàn)綜合確定邊坡各巖土體在天然條件下的抗剪強(qiáng)度及容重，詳見(jiàn)表1。

表1 邊坡巖土體計(jì)算參數(shù)表

（2）穩(wěn)定性計(jì)算。選擇最不利荷載組合“自重+地表荷載”工況對(duì)該切方邊坡的穩(wěn)定性進(jìn)行計(jì)算及評(píng)價(jià)。假定潛在滑面在最低臨空面位置，覆土層及建筑物考慮為上部荷載，選取A-B段邊坡1個(gè)剖面，B-C段邊坡5個(gè)剖面，C-D段邊坡2個(gè)剖面，運(yùn)用平面滑動(dòng)法進(jìn)行穩(wěn)定性計(jì)算分析（詳見(jiàn)表2）。采用簡(jiǎn)化畢肖普法，利用理正巖土軟件按自動(dòng)搜索最危險(xiǎn)滑面，對(duì)B-C段邊坡2個(gè)土層剖面、1個(gè)強(qiáng)風(fēng)化層及土層剖面、C-D段邊坡3個(gè)強(qiáng)風(fēng)化層及土層剖面，運(yùn)用圓弧滑動(dòng)法進(jìn)行穩(wěn)定性計(jì)算分析（詳見(jiàn)表2）。

表2 穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果

由計(jì)算可知，A-B段切方邊坡總體屬于不穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。無(wú)外傾結(jié)構(gòu)面，產(chǎn)生大規(guī)模滑移的可能性較小，但在開(kāi)挖時(shí)，邊坡在卸荷裂隙與本身節(jié)理裂隙的組合切割作用下，巖體將形成獨(dú)立的塊體，在施工爆破等作用下，邊坡可能會(huì)產(chǎn)生局部的崩塌，可能會(huì)對(duì)貴黃路及擬建橋梁工程，造成較為直接的危害。

B-C段切方邊坡總體屬于不穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，上覆土體容易產(chǎn)生圓弧狀滑動(dòng)，且該段邊坡開(kāi)挖將拆除原有邊坡支護(hù)體系（抗滑樁+樁間擋板），同時(shí)由于該斷面素填土較厚，雨季上層滯水同樣會(huì)對(duì)其穩(wěn)定產(chǎn)生直接破壞作用。邊坡一旦失穩(wěn)不僅會(huì)對(duì)坡頂花果園五里沖棚戶區(qū)、危舊房改造項(xiàng)目L區(qū)中學(xué)及消防道路等建筑物造成破壞，也會(huì)危及坡腳貴黃路及擬建橋梁工程，危害較大。

C-D段切方邊坡總體屬于不穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，部分?jǐn)嗝鎺r土體及上部土層均可能會(huì)產(chǎn)生圓弧狀滑動(dòng)，邊坡一旦失穩(wěn)不僅會(huì)對(duì)坡頂已建的操場(chǎng)等建筑物造成破壞，也會(huì)危及坡腳貴黃路及擬建橋梁工程，危害較大。

4 治理措施

由于該邊坡為超限邊坡且穩(wěn)定性較差，邊坡一旦失穩(wěn)不僅會(huì)對(duì)坡頂建筑物造成破壞，也會(huì)危及坡腳貴黃路及擬建橋梁工程，危害較大。且由于該地區(qū)地下水埋深較大，在邊坡坡腳以下，故地表水疏排工作是支護(hù)工程的重中之重。治理措施建議如下：

（1）AB段支護(hù)措施。AB段邊坡為切向巖質(zhì)邊坡，巖層產(chǎn)狀為105°∠45°，邊坡坡向?yàn)?39°，故邊坡無(wú)外傾結(jié)構(gòu)面，節(jié)理裂隙較發(fā)育，巖體較破碎，且為層狀結(jié)構(gòu)邊坡，按1∶0.30放坡（坡度約為73.3°），邊坡巖體不可能產(chǎn)生大規(guī)模的滑移，但切坡后巖體受卸荷裂隙與本身節(jié)理裂隙的組合切割，將會(huì)形成獨(dú)立的塊體，在施工爆破等作用影響下，邊坡可能會(huì)產(chǎn)生局部的崩塌。采用截排水溝+錨桿掛網(wǎng)噴射砼支護(hù)。見(jiàn)圖1。

圖1 AB段支護(hù)代表斷面圖（1-1）

（2）BC段支護(hù)措施。BC邊坡為巖土混合邊坡，巖層產(chǎn)狀為105°∠45°，邊坡坡向?yàn)?39°，故邊坡無(wú)外傾結(jié)構(gòu)面，節(jié)理裂隙較發(fā)育，巖體較破碎，且為層狀結(jié)構(gòu)邊坡，按1∶0.30放坡（坡度約為73.3°），邊坡巖體不可能產(chǎn)生大規(guī)模的滑移，但切坡后巖體受卸荷裂隙與本身節(jié)理裂隙的組合切割，將會(huì)形成獨(dú)立的塊體，在施工爆破等作用影響下，邊坡可能會(huì)產(chǎn)生局部的崩塌，但上部填土及強(qiáng)風(fēng)化層較厚，易產(chǎn)生圓弧滑動(dòng)。采用截排水溝+上部錨拉樁板墻支護(hù)，下部中風(fēng)化巖1∶0.3放坡后錨桿掛網(wǎng)噴射砼支護(hù)。見(jiàn)圖2。

圖2 BC段支護(hù)代表斷面圖（2-2）

（3）CD段支護(hù)措施。CD邊坡為巖土混合邊坡，巖層產(chǎn)狀為105°∠45°，邊坡坡向?yàn)?4°，此段邊坡強(qiáng)風(fēng)化層厚度大，易形成圓弧法滑動(dòng)，采用截排水溝+錨拉樁板墻支護(hù)。見(jiàn)圖3。

圖3 CD段支護(hù)代表斷面圖（3-3）

5 結(jié)論

在工程建設(shè)中，邊坡的穩(wěn)定性直接關(guān)系到工程的建設(shè)以及人生財(cái)產(chǎn)安全，做好山區(qū)公路邊坡穩(wěn)定性的分析和評(píng)價(jià)，才能夠找到相應(yīng)的治理措施，本文對(duì)貴陽(yáng)市黔春大道某邊坡進(jìn)行勘察及穩(wěn)定性計(jì)算分析，按坡向、巖土構(gòu)成等因素將該邊坡分為A-B、B-C、C-D三段，邊坡高約4.95～38.40m，邊坡安全性等級(jí)均為一級(jí)，運(yùn)用平面滑動(dòng)法和圓弧滑動(dòng)法計(jì)算評(píng)價(jià)，三段邊均不穩(wěn)定，可能會(huì)對(duì)坡頂?shù)慕ㄖ锖推履_貴黃路及擬建橋梁工程造成較大危害。綜合各段邊坡不同的巖土構(gòu)成，可能的破壞模式及現(xiàn)場(chǎng)施工條件，對(duì)各段邊坡采取對(duì)應(yīng)的支護(hù)措施，對(duì)邊坡安全、造價(jià)、工期產(chǎn)生良好的效果，對(duì)同類邊坡具有一定借鑒作用。