某溫泉度假村高邊坡穩(wěn)定性分析與治理措施

胡文輝，劉永紅，屈希峰，程 杰

(1．中國建筑西南勘察設計研究院有限公司，四川成都610081;2．陜西交通技術咨詢有限公司，陜西西安710068)

某溫泉度假村修建酒店外接樓，在場地的南邊坡角采用重型的挖機開挖外接樓的場地，由南向北開挖坡體切割較深，造成坡體下部失去支撐，且挖機所采用的振動頭振動使強風化的巖石結構產(chǎn)生松動，進而導致上部土體垮塌，形成一高48.5m的邊坡，坡體可見多處裂縫。

1 地質概況

1.1 地形地貌

該場地屬人工半挖半填形成的臺階地貌。場地東西兩邊為大沖溝，南邊斜坡前緣為大陡坎，崩塌范圍到外接樓高差約35m，坡率0.56，屬陡坡;整塊坡體下陡上緩。崩塌東西向:上部寬約20m，下部寬約43m，南北向長約32m。

1.2 地質構造

該溫泉度假村，地處阿爾卑斯喜馬拉雅構造帶的東南延伸部位，即三江褶皺帶高黎貢山復背斜中南部，龍陵——芒市——瑞麗大斷裂北西邊。

該區(qū)段區(qū)域地質構造復雜，據(jù)已收集資料，尚未記載有活動斷裂通過，屬相對穩(wěn)定區(qū)。

崩塌區(qū)內(nèi)巖體為強風化巖體，巖體呈塊狀及碎裂狀，故節(jié)理、裂隙發(fā)育，巖石破碎。

1.3 地層巖性

據(jù)鉆探揭露，擬建構筑物場地地層主要為第四系坡、殘積層?，F(xiàn)自上而下描述如下。

(1)耕土:灰、淺黃、褐黃色，濕，松散，含有植物根莖，礫碎石等，屬欠固結土。層厚1.2～1.6m。

(2)粉土混礫砂:灰綠色、灰色、綠色、淺黃夾灰白色。稍濕，中密，中偏高壓縮性。搖震反應中等，干強度低，韌性低，光澤反應無。成份以砂性土為主，粉土膠結性差。層厚2.4～5.4m。

(3)礫砂:褐黃、淺灰色、灰綠色、白色夾灰色、灰白色夾綠色。稍濕，稍密，中偏低壓縮性。骨架顆粒組成:大于2mm者約占25～31.4%，大于0.25mm者約占60%以上，為次棱角狀。成份為花崗片麻巖，風化程度全風化。層厚:2.6～9.4m。

點評：不僅要綠化荒山，還要在村莊道路兩側及村莊周邊栽植綠化樹和景觀樹，在公路沿線、村集體荒灘、荒山、閑置地種植果樹、綠化樹和風景樹，不僅動員村民們干，而且全體黨員以“示范林”的形式干，鄉(xiāng)村自然生態(tài)的改變指日可待！

(4)花崗片麻巖:淺灰色、灰綠色、白色夾灰色。稍濕，結構大部分破壞，礦物成分顯著變化，風化裂隙發(fā)育，巖體破碎，用鎬可挖，干鉆不易鉆進。壓縮性甚微。巖石為強風化，塊裂結構，巨厚層。

2 邊坡穩(wěn)定性分析

2.1 邊坡特征

邊坡表層為耕土，上部為粉土混礫砂，主要由花崗片麻巖全風化形成的粉土及少許礫砂，該土層物理力學性質較差。下部為強風化花崗片麻巖，已出露，均勻性較差，裂隙發(fā)育，巖體破碎，結構面結合差，易形成不利結構面。邊坡垮塌后，對邊坡進行了削坡減載，清除耕土，形成三級臺階，如圖1。但邊坡崩坍隨時發(fā)生，且該地區(qū)連續(xù)降雨，在邊坡坡體可見多處裂縫。因此該邊坡處于不穩(wěn)定狀態(tài)，存在潛在隱患。

2.2 邊坡穩(wěn)定性分析

雖然采用人工切坡使邊坡坡率滿足規(guī)范要求，但由于邊坡區(qū)域地質構造復雜，巖土體破碎，物理力學性質差，且人工切坡破壞了自然邊坡的應力平衡，再加上降雨，降低了巖土體的力學性質，使邊坡處于不穩(wěn)定狀態(tài)，易產(chǎn)生崩塌、滑坡。

根據(jù)擬建邊坡特征、類型和可能的破壞形式，選擇有代表性的地質剖面分別采用圓弧滑動法、平面滑動法結合數(shù)值分析對邊坡穩(wěn)定性進行評價。

瑞典圓弧條分法:

式中:

平面滑動法:

上述計算參數(shù)采用天然飽和狀態(tài)下的重度、粘聚力和內(nèi)摩擦角。計算條件根據(jù)該區(qū)域抗震設防烈度為8度，設計基本地震加速度值為0.30g，設計地震分組為一組，特征周期值為0.35 s。邊坡上部按汽車—15級確定荷載值，未考慮地下水動水壓力作用。采用瑞典圓弧條分法在天然狀態(tài)下Ks=0.65，飽和狀態(tài)下Ks=0.370;采用平面滑動法在天然狀態(tài)下Ks=1.083，飽和狀態(tài)下Ks=0.864，同時考慮沿花崗片麻巖與礫砂界面滑動，天然狀態(tài)下 Ks=1.472，飽和狀態(tài)下 Ks=1.188。

以上兩種計算方法結果相差較大。由于邊坡復雜，不能直接確定是何種破壞機制，宜結合數(shù)值分析法進行分析。利用有限元軟件，采用強度折減法分析邊坡的穩(wěn)定性。強度折減法中邊坡的安全系數(shù)定義為:使邊坡剛好達到臨界破壞狀態(tài)時，對巖、土體的抗剪強度進行折減的程度，即安全系數(shù)為巖土體的實際抗剪強度與臨界破壞時折減后抗剪強度的比值。強度折減的要點是針對主要強度指標凝聚力c和摩擦角φ進行折減，其折減表達式見公式(1)和公式(2)，然后對邊坡進行數(shù)值計算分析，不斷地增加折減系數(shù)，反復計算，直至其達到臨界破壞，此時得到的折減系數(shù)即為安全系數(shù)FS。

式中:Ftrial為折減系數(shù);CF為折減之后的凝聚力;φF為折減之后的摩擦角。

計算模型如圖2，通過有限元數(shù)值分析，邊坡在天然狀態(tài)下FS=1.126，飽和狀態(tài)下FS=0.922。

圖2 有限元數(shù)值分析模型

因此該邊坡在天然狀態(tài)下處于基本穩(wěn)定狀態(tài)，在飽和狀態(tài)下處于不穩(wěn)定狀態(tài)，故應對邊坡進行合理的支護。

3 治理措施

根據(jù)場地平整標高、邊坡高度和邊坡巖土體特征，按邊坡變形趨勢對邊坡提出治理措施。如圖3。

圖3 邊坡治理結構斷面圖

(1)第一級高15.5m，采用錨桿擋墻，錨桿水平和垂直間距均為2.5m，錨桿長12～18m。

(2)第二級高9.5m，采用錨桿擋墻，錨桿水平和垂直間距均為2.5m，錨桿長20～22m。

(3)第三級高16m，采用錨索框架梁，錨索水平和垂直間距均為2.3m，錨索長22～28m。

(4)為了盡量減小暴雨對滑坡產(chǎn)生的不利影響，整個邊坡的排水根據(jù)現(xiàn)場實際情況采取防、堵、截、排措施有效攔截、匯聚地表水，通過排水系統(tǒng)排出坡體外。

4 結束語

(1)該邊坡削坡減載后，受連續(xù)降雨影響，時有局部崩坍發(fā)生和坡體裂縫產(chǎn)生。歷時幾次暴雨，未發(fā)生大面積垮坍和滑動，說明采用平面滑動和有限元數(shù)值分析較符合邊坡實際。

(2)當邊坡破壞機制復雜，進行穩(wěn)定分析時，對所有可能的破壞形式均應進行分析，采取多種方法分析比較，得出更能反應現(xiàn)狀邊坡的穩(wěn)定性，才能提出經(jīng)濟安全的治理措施。

(3)本邊坡治理工程從開工至完工，歷時4個月，施工過程中及施工后經(jīng)歷多次暴雨考驗，監(jiān)測結果證實邊坡變形極小，表明采用削坡分臺+錨桿擋墻(錨索框架梁)+排水治理本邊坡是合理的，此種結構形式特別有利于放坡條件允許、坡高較大、巖土條件復雜等不利情況下進行邊坡治理，且比較經(jīng)濟。

(4)在地質條件復雜、破壞機制復雜地段治理邊坡時，應重視施工勘察工作和施工期間的監(jiān)測工作，及時根據(jù)施工現(xiàn)場的地質狀況、施工情況和變形、應力監(jiān)測的反饋信息，對原設計做校核、修改和補充，確保治理措施更加科學合理。

［1］ GB 50330－2002建筑邊坡工程技術規(guī)范［S］

［2］ DZ/T 0219－2006滑坡防治工程設計與施工技術規(guī)程［S］

［3］ TB 10025－2006鐵路路基支擋結構設計規(guī)范［S］

［4］ 中交第二公路勘察設計研究院有限公司．公路擋土墻設計與施工技術細則［M］．北京:人民交通出版社，2008