夏 榮 立

(中國(guó)國(guó)際工程咨詢公司,北京 100048)

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東山土質(zhì)邊坡地質(zhì)特性研究

夏 榮 立

(中國(guó)國(guó)際工程咨詢公司,北京 100048)

以成都市東籬山莊邊坡工程項(xiàng)目為例，介紹了項(xiàng)目工程概況，基于以極限平衡理論為依據(jù)的折線形滑面條分法和傳遞系數(shù)法，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的反算及敏感性分析選取演算參數(shù)，對(duì)該邊坡工程三條縱剖面的穩(wěn)定性結(jié)果進(jìn)行了分析，提出了邊坡的治理方案。

邊坡穩(wěn)定性，水文地質(zhì)，抗剪強(qiáng)度，滑坡

為了保證實(shí)際施工過(guò)程中人工邊坡的穩(wěn)定性，基于工程場(chǎng)地的踏勘以及現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)參數(shù)的選取，通過(guò)極限平衡法可得到邊坡的穩(wěn)定性系數(shù)。按照邊坡穩(wěn)定性的分布以及邊坡工程周邊的地形地貌，可提出不同的支護(hù)方案，進(jìn)行穩(wěn)定性評(píng)價(jià)及監(jiān)測(cè)網(wǎng)的布設(shè)，進(jìn)而為工程項(xiàng)目的順利開(kāi)展提供安全穩(wěn)定的施工條件[1-3]。

1 工程概況

所涉及的工程場(chǎng)地邊坡均為土質(zhì)邊坡。斜坡區(qū)的人工邊坡可分為原有邊坡和工程建設(shè)中開(kāi)挖或回填將形成的邊坡。斜坡區(qū)內(nèi)單體建筑修建時(shí)將在建筑物后部進(jìn)行人工切坡，局部在單體建筑前部進(jìn)行填方。另外場(chǎng)地內(nèi)道路修建時(shí)，沿線局部存在人工切坡或填方將形成人工邊坡。酒店修建時(shí)將在酒店后部和中部的斜坡處進(jìn)行人工切坡，酒店后部切坡高度6.0 m～9.7 m，中、前部切坡高度5.0 m左右。建筑物側(cè)向形成高約5.0 m～9.0 m的三角形邊坡。小區(qū)道路邊坡則對(duì)應(yīng)各段路面高程及相對(duì)位置的地形標(biāo)高，初步估計(jì)約2 m～5 m。

根據(jù)實(shí)地勘察可知，該工程場(chǎng)地的邊坡穩(wěn)定性影響因素如下：

1)邊坡巖土特征。

邊坡土層主要為含卵石粉質(zhì)粘土和含粉質(zhì)粘土卵石，土層密實(shí)程度較好，未發(fā)現(xiàn)軟弱夾層，有利于邊坡穩(wěn)定。

2)水文地質(zhì)條件。

邊坡區(qū)地下水的來(lái)源主要為大氣降水，由于地處斜坡地帶，地層賦水條件差，其分布不連續(xù)，無(wú)統(tǒng)一地下水位?？辈炱陂g在鉆孔中未發(fā)現(xiàn)地下水。邊坡區(qū)內(nèi)未見(jiàn)泉點(diǎn)出露。

3)工程因素。

自然邊坡上修建酒店、單體建筑和道路時(shí)，進(jìn)行人工切坡或填方將改變邊坡的形態(tài)，同時(shí)建筑物修建后將增加坡頂荷載。這是影響邊坡穩(wěn)定性的最大因素。

2 邊坡穩(wěn)定性分析

根據(jù)類似地質(zhì)條件的研究，擬合滑動(dòng)面略呈波狀弧形，主要為分布于含卵石較少的粉質(zhì)粘土與含粉質(zhì)粘土卵石交接部位，3個(gè)選定剖面如圖1所示。根據(jù)滑面的形態(tài)，基于極限平衡理論計(jì)算滑坡的穩(wěn)定系數(shù)[4]。

穩(wěn)定性計(jì)算公式：

(1)

Ψj=cos(θi-θi+1)-sin(θi-θi+1)tgθi+1

(2)

其中，φi為第i條塊內(nèi)摩擦角,(°)；θi為第i條塊滑帶傾角,(°)；Fs為穩(wěn)定系數(shù)。

計(jì)算參數(shù)的選取合理與否，是計(jì)算評(píng)價(jià)邊坡穩(wěn)定的關(guān)鍵所在，其中邊坡土體抗剪強(qiáng)度的取值更是至關(guān)重要[5]。邊坡土體抗剪強(qiáng)度以現(xiàn)場(chǎng)大剪試驗(yàn)值和邊坡體重塑土試驗(yàn)值為基礎(chǔ)，并通過(guò)反算數(shù)據(jù)對(duì)比確定。

1)試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析取值。由項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)大剪試驗(yàn)值結(jié)果可知，峰值及殘余粘聚力與內(nèi)摩擦角分別為:c=18.7 kPa，φ=21.5°,c=6.2 kPa,φ=11.9°。對(duì)含卵石粉質(zhì)粘土和含粉質(zhì)粘土卵石剔出大于20 mm的粗顆粒后重塑土試驗(yàn)結(jié)果統(tǒng)計(jì)可知，含卵石粉質(zhì)粘土天然抗剪強(qiáng)度為c=26.4 kPa,φ=8.6°，飽和抗剪強(qiáng)度為c=25.2 kPa,φ=8.3°；含粉質(zhì)粘土卵石天然抗剪強(qiáng)度為c=26.0 kPa,φ=8.7°，飽和抗剪強(qiáng)度為c=24.9 kPa,φ=8.4°。

邊坡土體重度：表土按天然重度為19.5 kN/m3取值，含卵石粉質(zhì)粘土天然重度為20.8 kN/m3，含粉質(zhì)粘土卵石天然重度為21.5 kN/m3，計(jì)算時(shí)取平均重度為21.0 kN/m3。

試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析：現(xiàn)場(chǎng)大剪試驗(yàn)由于試驗(yàn)過(guò)程中試坑底滲水，試驗(yàn)時(shí)試塊含水量大于天然狀態(tài)時(shí)含水量，達(dá)到飽和狀態(tài)，其試驗(yàn)值可作為飽和強(qiáng)度指標(biāo)。含卵石粉質(zhì)粘土和含粉質(zhì)粘土卵石在剔除大于20 mm的粗顆粒后進(jìn)行剪切試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果抗剪強(qiáng)度中粘聚力c值比實(shí)際值偏大，內(nèi)摩擦角φ值比實(shí)際值小。

2)反算法及敏感性分析。根據(jù)滑坡的形態(tài)特點(diǎn)，邊坡體滑動(dòng)后現(xiàn)階段處于不穩(wěn)定～欠穩(wěn)定過(guò)程中，可視為飽和狀態(tài)下邊坡處于極限平衡狀態(tài)，對(duì)其進(jìn)行反分析。穩(wěn)定性系數(shù)取1.0，反算其c,φ值確定滑坡體沿現(xiàn)滑面的綜合抗剪強(qiáng)度指標(biāo)(見(jiàn)表1)。c,φ值對(duì)穩(wěn)定性系數(shù)敏感性分析如表2所示。

表1 c,φ值反算計(jì)算表

表2 c,φ值對(duì)穩(wěn)定性系數(shù)敏感性分析計(jì)算表

土抗剪強(qiáng)度取值：根據(jù)上述情況及資料，土飽和抗剪強(qiáng)度按現(xiàn)場(chǎng)大剪試驗(yàn)值和反算值分別為0.4和0.6的權(quán)重，最終確定交界面土的飽和抗剪強(qiáng)度，即飽和抗剪強(qiáng)度指標(biāo)c=17.1 kPa，φ=21.1°；根據(jù)重塑土試驗(yàn)、現(xiàn)場(chǎng)大剪試驗(yàn)及天然條件下的穩(wěn)定狀態(tài)，確定臨界面天然抗剪強(qiáng)度c=20.0 kPa，φ=24.0°。

本項(xiàng)目修建時(shí)將在酒店后部和中部的斜坡處進(jìn)行人工切坡，酒店后部切坡高度9.7 m左右，中部切坡高度6.3 m左右；單體建筑前部局部區(qū)域?qū)⑦M(jìn)行人工填方；小區(qū)道路修建時(shí)預(yù)計(jì)最大切坡高度達(dá)8.0 m以上。人工邊坡的穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 人工邊坡的局部穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果

上述分析計(jì)算說(shuō)明，該人工開(kāi)挖形成的陡坡不穩(wěn)定，需要進(jìn)行治理。

3 邊坡治理分析評(píng)價(jià)

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工現(xiàn)狀結(jié)合計(jì)算結(jié)果綜合考慮，確定該邊坡工程的支擋處理措施[6]。

1)支擋位置的選擇。根據(jù)邊坡剩余下滑力大小、特征及現(xiàn)狀及工程建設(shè)情況，采取分級(jí)分段治理，以保證邊坡的整體穩(wěn)定性符合規(guī)范要求，建議采用二級(jí)支擋,第一級(jí)支擋設(shè)置在酒店前部；第二級(jí)支擋設(shè)置在斜坡區(qū)后部，通過(guò)支擋控制邊坡的變形，進(jìn)而保證工程的順利進(jìn)行。

2)支擋方案的選擇。根據(jù)相關(guān)施工經(jīng)驗(yàn)，此處提出抗滑擋墻及抗滑樁板墻兩種支擋方案。當(dāng)選擇重力式擋土墻進(jìn)行支擋時(shí)，需選定穩(wěn)定地層(以含粉質(zhì)粘土卵石或卵石層)作為基礎(chǔ)持力層，由于基礎(chǔ)埋深大，施工時(shí)基坑開(kāi)挖深度大，可能造成邊坡失穩(wěn)。在邊坡體前沿進(jìn)行大面積邊坡開(kāi)挖，將影響邊坡體的穩(wěn)定，可能誘發(fā)滑坡，影響防治對(duì)象的安全。當(dāng)選擇抗滑樁板墻時(shí)，可根據(jù)邊坡體推力大小、邊坡體的含水情況，采用一排或多排抗滑樁。抗滑樁施工面不大，易于支護(hù)、排水，可分批、跳樁施工開(kāi)挖。抗滑樁對(duì)邊坡體的整體穩(wěn)定性影響有限，且抗滑效果比較好，建議在該處布設(shè)抗滑樁，并根據(jù)實(shí)際計(jì)算荷載要求加入錨索，以增加樁體穩(wěn)定性。邊坡區(qū)內(nèi)的邊坡治理，考慮最不利組合進(jìn)行治理。不論采用何種治理措施，均應(yīng)考慮斜坡的整體穩(wěn)定性。在邊坡排水方面，可考慮設(shè)置盲溝、排水孔對(duì)滲水區(qū)進(jìn)行排水處理。此外，為了對(duì)施工過(guò)程中邊坡的動(dòng)態(tài)信息進(jìn)行掌控，需對(duì)邊坡工程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)[7]，應(yīng)涵蓋邊坡體位移監(jiān)測(cè)、沉降監(jiān)測(cè)、裂縫監(jiān)測(cè)、支擋結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)、地下水監(jiān)測(cè)等方面。

4 結(jié)論與建議

邊坡在天然狀態(tài)下處于基本穩(wěn)定狀態(tài)，考慮暴雨因素將處于欠穩(wěn)定狀態(tài)。場(chǎng)地開(kāi)挖平整形成的人工邊坡同時(shí)遇暴雨?duì)顟B(tài)下局部處于不穩(wěn)定狀態(tài)，應(yīng)對(duì)其進(jìn)行防護(hù)治理。建議對(duì)邊坡采取排水與支擋相結(jié)合的措施進(jìn)行綜合治理。在邊坡后緣及中部修建截水溝，在其縱向及兩側(cè)修建排水溝，將雨水迅速排出坡體。邊坡治理可根據(jù)邊坡不同的部位及高度分別采取挖孔樁板墻+錨索、重力式擋墻和坡率法進(jìn)行治理。支擋位置可結(jié)合場(chǎng)地平整和下滑推力綜合考慮，建議在工程后側(cè)、前緣，單體建筑的后側(cè)等區(qū)域設(shè)置支擋結(jié)構(gòu)。

[1] 張倬元，王士天，王蘭生，等.工程地質(zhì)分析原理[M].北京：地質(zhì)出版社，2016.

[2] 王魯琦.談基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的山體滑坡監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)[J].山西建筑,2015,41(10):50-52.

[3] 高 垠，王科峰，朱奎衛(wèi).復(fù)雜巖體邊坡治理工程的綜合加固措施研究[J].巖土工程學(xué)報(bào),2007(5):760-764.

[4] 黃志全.邊坡工程非線性分析理論及應(yīng)用[M].鄭州：黃河水利出版社，2005.

[5] 劉漢東，姜 彤，劉海寧，等.巖土工程數(shù)值法計(jì)算[M].鄭州：黃河水利出版社，2011.

[6] 李永樂(lè)，李日運(yùn)，黃志全.巖土工程勘察[M].鄭州：黃河水利出版社，2004.

[7] 石振明，孔憲立.工程地質(zhì)學(xué)[M].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2015.

The survey and design research on soil-slope of Dong height

Xia Rongli

(ChinaInternationalEngineeringConsultingCorporation,Beijing100048,China)

Based on the project of Dongli height in Chengdu, the general situation of project engineering is introduced, mechanical calculation method is adopted by maximum balance theory which is based on data and the method of article delivery. Using the calculation parameters that are selected by calculation and sensitivity analysis, the stability results of three longitudinal were analyzed. According to the measurement data and quantitative analysis, the slope governance were proposed.

slope stabilization, hydrogeology, shear strength, landslide

1009-6825(2017)17-0067-02

2017-03-28

夏榮立(1977- )，男，高級(jí)工程師

P624

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