運用工程地質類比法邊坡穩(wěn)定性分析范文

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摘要：邊坡穩(wěn)定性分析評價方法包括定性評價和定量評價，而工程地質類比法屬于定性評價中的一種，它的實質是將已有邊坡的巖土工程經驗進行總結歸納后，應用到條件相似的邊坡穩(wěn)定性評價研究中去，是一種經驗方法，應用廣泛。以四川省樂山市某邊坡為例，首先闡述了邊坡的基本特征，包括范圍、規(guī)模、形態(tài)、物質組成以及變形特征，然后通過對周邊類似原始斜坡以及填土邊坡自然穩(wěn)定角的確定，最后運用工程地質類比法分析評價邊坡的穩(wěn)定性，為采取工程治理措施以及類似邊坡穩(wěn)定性評價提供了依據。

關鍵詞：工程地質類比法；穩(wěn)定性；自然穩(wěn)定角；定性評價

1引言

邊坡位于四川省樂山市金口河區(qū)，處于大渡河左岸。受“5．12”特大地震及其余震影響，該邊坡發(fā)生變形破壞，在后緣產生大量的拉張裂縫及下錯階坎，坡頂靠近坡口位置的圍墻產生大量裂縫，前緣產生溜滑、滑塌變形。若變形持續(xù)發(fā)展，將會直接影響邊坡的整體穩(wěn)定性，對坡頂建筑、坡腳位置的居民、農戶以及公路產生直接威脅。本文在調查邊坡基本特征、結構特征以及變形特征的基礎上，對周邊類似斜坡的自然穩(wěn)定角進行調查總結，通過工程地質類比法［1］分析該邊坡的穩(wěn)定性。

2邊坡基本特征

該邊坡分布范圍較大，在平面上呈不規(guī)則矩形和扇形的組合形態(tài)，邊坡順坡向長約80～200m，寬約500m，面積約7．2×104m2，前緣高程由北東向南西逐漸降低，主要分布在520～610m左右，后緣高程集中在640～670m左右，高差約50～120m，坡向234～319°，邊坡在南西側轉向。該邊坡北側為原始自然邊坡，地形上呈上凹下凸的形態(tài)，局部區(qū)域發(fā)生變形破壞，南側主要為人工填土邊坡，變形明顯。根據邊坡各區(qū)域地形地貌條件、巖土體物質組成、變形發(fā)育程度的不同［2］，對該邊坡進行分區(qū)論述，見圖1。圖1邊坡分區(qū)圖（1）邊坡北東側為自然邊坡，剖面呈上凹下凸的形態(tài)，坡體物質主要為中更新統(tǒng)沖洪積含漂卵礫石土，其中北側區(qū)域發(fā)生明顯崩塌變形，將崩塌變形所在邊坡劃分為Ⅰ區(qū)；其南側自然邊坡區(qū)域無明顯變形，僅在邊坡中下部位置受水流沖刷，形成一溝槽，將該段邊坡劃分為Ⅱ區(qū)。（2）邊坡南側受工程建設堆填，為人工填土邊坡，坡體順直，植被覆蓋較差，整體地形坡度約40°，邊坡主要物質組成為人工填土，該區(qū)域中部變形明顯，受“5．12地震”影響，后緣產生明顯裂縫，坡頂位置的圍墻被拉裂，將該處劃分為Ⅲ區(qū)；人工填土邊坡南西側區(qū)域后緣出露人工填土，前緣及邊坡中前部區(qū)域分布主要為中更新統(tǒng)沖洪積含漂卵礫石土，該區(qū)域變形跡象較明顯：后緣發(fā)育裂縫，前緣受私采石料影響發(fā)育小型崩塌，將其定為Ⅳ區(qū)。

3邊坡自然穩(wěn)定角的確定

3．1原始斜坡自然穩(wěn)定角的確定

采用全站儀對周邊具有相同或相近工程地質條件的穩(wěn)定自然斜坡進行了測量。對測量結果進行整理分析后，繪制出坡高與坡角關系曲線，見圖2。邊坡內出露的自然陡坎高度為10～20m，坡度約為77°。對照周邊自然斜坡坡高與自然穩(wěn)定角的關系曲線，該高度范圍穩(wěn)定邊坡坡度為73°～81°。

3．2填土邊坡自然穩(wěn)定角的確定

Ⅲ區(qū)邊坡為填土邊坡，填土堆填年限約40年，堆填時未經碾壓，土體結構松散，調查發(fā)現，該區(qū)填土堆填至今從未發(fā)生過整體大規(guī)模失穩(wěn)變形。2008年“5．12”地震發(fā)生后，該區(qū)邊坡坡口及坡頂區(qū)域產生震陷裂縫，邊坡淺表發(fā)生滑塌變形；2008年后該區(qū)邊坡坡腳開挖，引起原有淺表滑塌加劇，形成3處淺表滑塌變形，見圖3。滑塌發(fā)生后，松散物質多分布于邊坡坡面，說明該區(qū)邊坡整體處于穩(wěn)定狀態(tài)，局部坡體淺表地層欠穩(wěn)定狀態(tài)，對坡腳切坡、地震等誘發(fā)因素較為敏感［3］。通過測量，對3處邊坡滑塌變形過程進行分析，見圖4，其過程為：天然穩(wěn)定→開挖坡腳→溜滑、滑塌變形→重新穩(wěn)定，溜滑發(fā)生后，松散物質多散布于坡面位置，未在坡腳形成堆積。綜上，邊坡表層土體目前應處于極限平衡狀態(tài)，其自然邊坡順直，邊坡坡度為36～38°，其邊坡休止角（即自然穩(wěn)定角）為38°。

4邊坡穩(wěn)定性工程地質類比分析

考慮到該邊坡地層條件、變形破壞特征，采用工程地質類比分析法進行穩(wěn)定性分析評價。本次調查，對場地周邊大量與該邊坡具有同樣地質背景的穩(wěn)定邊坡形態(tài)進行調查實測。根據調查成果，分析得出的附近穩(wěn)定邊坡坡高—坡度關系曲線，據此對該邊坡中具有同樣地質背景條件的區(qū)域進行工程地質類比分析，對其穩(wěn)定性作出分析評價［4］。

4．1Ⅰ區(qū)

Ⅰ區(qū)邊坡物質組成主要為沖洪積密實含漂卵礫石土，為自然邊坡，其邊坡形態(tài)在縱向上陡緩轉折，整體形態(tài)不規(guī)則，略呈上凹下凸的形態(tài)，大體分為3部分：后緣陡坎、中部緩坡和前緣陡坡，見圖5。現列表描述其坡高、坡度等形態(tài)特征，并將邊坡坡度與自然穩(wěn)定邊坡坡高—坡度關系曲線中相同坡高下的坡度進行工程地質類比分析，從而判斷其穩(wěn)定性狀態(tài)，見表1。由上表分析得出：Ⅰ區(qū)整體坡度遠小于相同坡高下自然穩(wěn)定邊坡坡度，可判定為現狀整體穩(wěn)定；前緣陡坡坡度小于相同坡高下自然穩(wěn)定邊坡坡度，判定為整體穩(wěn)定；發(fā)生變形的后緣陡坎坡度略小于相同坡高下自然穩(wěn)定邊坡坡度，可判定為現狀基本穩(wěn)定，與后緣陡坎處變形多為淺表層小規(guī)模崩塌相吻合。

4．2Ⅱ區(qū)

Ⅱ區(qū)邊坡物質組成和Ⅰ區(qū)相同，亦主要為沖洪積密實含漂卵礫石土，為原始邊坡，其邊坡形態(tài)在縱向上陡緩轉折，整體形態(tài)不規(guī)則，略呈上凹下凸的形態(tài)，大體分為3部分：后緣陡坎、中部狹窄緩坡和前緣陡坡，見圖6。邊坡前緣發(fā)育一沖蝕溝槽，由邊坡中部水溝破損溢水沖蝕而成。現列表描述其坡高、坡度（包括沖蝕形成溝槽）等形態(tài)特征，并將邊坡坡度與自然穩(wěn)定邊坡坡高—坡度關系曲線中相同坡高下的坡度進行工程地質類比分析，從而判斷其穩(wěn)定性狀態(tài)，見表2。由上表分析得出：Ⅱ區(qū)整體坡度遠小于相同坡高下自然穩(wěn)定邊坡坡度，可判定為現狀整體穩(wěn)定；前緣陡坡坡度小于相同坡高下自然穩(wěn)定邊坡坡度，判定為整體穩(wěn)定；后緣陡坎坡度小于相同坡高下自然穩(wěn)定邊坡坡度，可判定為整體穩(wěn)定；沖蝕溝槽坡度略小于相同坡高下自然穩(wěn)定邊坡坡度，可判定為現狀基本穩(wěn)定。與該區(qū)變形僅為沖蝕溝槽后緣陡壁淺表層小規(guī)模崩塌相吻合。

4．3Ⅲ區(qū)

根據Ⅲ區(qū)填土邊坡近年來穩(wěn)定性的演變規(guī)律：穩(wěn)定→地震誘發(fā)淺表失穩(wěn)→穩(wěn)定→開挖坡腳→表層溜滑、滑塌變形→重新穩(wěn)定，對Ⅲ區(qū)填土在不同時期下穩(wěn)定時坡面形態(tài)特征進行工程地質類比分析，進而分析評價填土邊坡的穩(wěn)定性。Ⅲ區(qū)邊坡為填土邊坡，填土覆蓋于整個Ⅲ區(qū)邊坡坡體，下伏地層為中更新統(tǒng)沖洪積含漂卵礫石土。邊坡形態(tài)在縱向上較為順直，局部受人類開墾，稍有起伏，見圖7。本次測得的該區(qū)地形剖面坡度均在36～38°之間，結合08震后測得的相關測量成果，其坡腳在去年修路開挖切坡，使得邊坡坡度部分區(qū)域發(fā)生改變，從而導致該區(qū)邊坡新發(fā)展3處滑塌體，前緣左側滑塌體在水文地質條件作用下形成溜槽。根據實測的斷面資料，發(fā)生滑塌變形后，其穩(wěn)定坡度再次降低，與原地形坡度基本吻合。由此分析判斷，目前邊坡淺表填土處于極限平衡狀態(tài)。綜上分析，Ⅲ區(qū)邊坡目前整體處于穩(wěn)定狀體，淺表層土體處于欠穩(wěn)定狀態(tài)。

4．4Ⅳ區(qū)

該區(qū)邊坡上部出露有填土，前緣及邊坡中下部區(qū)域分布主要為中更新統(tǒng)沖洪積含漂卵礫石土。邊坡形態(tài)在縱方向上形態(tài)較不規(guī)則，陡緩轉折，呈上、下部略緩，中部較陡的形態(tài)，前緣局部區(qū)域因采石開挖，坡度較陡，近直立。將邊坡坡度與自然穩(wěn)定邊坡坡高—坡度關系曲線中相同坡高下的坡度和前文分析填土自然穩(wěn)定角進行工程地質類比分析，填土邊坡的自然穩(wěn)定角為38°，該處填土邊坡高約25m，坡度為37°，從而判斷該處填土邊坡現狀呈基本穩(wěn)定性狀態(tài)。

5結語

根據邊坡基本特征以及宏觀變形，按照工程地質類比法對該邊坡進行穩(wěn)定性分析評價，得出如下結論：（1）Ⅰ區(qū)邊坡后緣陡坎發(fā)生淺表層崩塌變形破壞，發(fā)生變形的陡坎現狀處于整體基本穩(wěn)定狀態(tài)，Ⅰ區(qū)斜坡現狀處于整體穩(wěn)定狀態(tài)；（2）Ⅱ區(qū)邊坡中下部由于排水溝破損淌水沖蝕邊坡土體造成局部變形破壞，形成溝槽，該溝槽內見不規(guī)則掉塊、崩塌，溝壁現狀處于基本穩(wěn)定狀態(tài)，Ⅱ區(qū)斜坡現狀處于穩(wěn)定狀態(tài)；（3）Ⅲ區(qū)邊坡淺表層發(fā)生溜滑、滑塌變形，坡口產生裂縫，并引發(fā)坡頂圍墻拉裂破壞，邊坡整體處于穩(wěn)定狀態(tài)，淺表層土體處于欠穩(wěn)定狀態(tài)；（4）Ⅳ區(qū)邊坡變形主要是地表產生震陷裂縫和前緣人工陡坎發(fā)生不規(guī)則掉塊、崩塌，現狀處于整體基本穩(wěn)定狀態(tài)。

參考文獻

［1］丁參軍，張林洪，于國榮，等．邊坡穩(wěn)定性分析方法研究現狀與趨勢［J］．水電能源科學，2011，29（8）：112－114．

［2］李智毅，楊裕云．工程地質學概論［M］．武漢：中國地質大學出版社，1994．

［3］張倬元，王士天，王蘭生，等．工程地質分析原理［M］．北京：地質出版社，2009．

［4］陳祖煜．土質邊坡穩(wěn)定分析—原理•方法•程序［M］．北京：中國水利水電出版社，2003．

作者：李奎 單位：湖南中大設計院有限公司四川分公司