某基坑边坡稳定性案例分析

某基坑边坡稳定性案例分析
王婷
【期刊名称】《《有色金属设计》》
【年(卷),期】2019(046)003
【总页数】4页(P112-115)
【关键词】基坑边坡; 稳定性; 处理措施
【作者】王婷
【作者单位】贵州省地质矿产资源开发局一一一地质大队贵州贵阳550000【正文语种】中文
【中图分类】TU984
0 引言
在很多高层建筑中需要对地基经行开挖，开挖过后便会形成基坑边坡，对于此类边坡需要对其进行处理以保证施工安全和建筑的正常使用。

本文将结合工程实例，对基坑方边坡稳定性进行分析，并给出处理措施。

1 工程地质条件
拟建项目区气候属中亚热带季风性湿润气候，累计年平均气温14.9℃、霜期291天、降雨量1 035.7 mm，气候具有春长、夏短、秋早、冬暖的特点。

场区位于溶蚀残丘—斜坡洼地地貌区。

原始地形北东高南西低，地面高程为922.10 m～941.90 m，高差19.80 m。

据现场调查，场地及周围无滑坡、崩塌、泥石流等不
良地质现象存在，自然环境稳定性良好。

场地四周基岩出露，根据遵义幅区域地质图资料拟建场地下伏基岩为三叠系茅草铺组上灰岩段，岩性为灰色、灰黑色薄层至中厚层石灰岩，岩体连续，岩层为单斜产出，地层产状125∠30°。

2 岩土构成及岩土单元划分
场地岩土由素填土、红粘土和灰岩构成，现按单体分述如下：
2.1 素填土
色杂，主要由碎块石、碎石、粘土构成，粘土占比较多，硬质物含量约30 %，成分极不均匀，为新近场地平场开挖形成，结构松散，密实度差，压缩性高，场地局部分布，厚0.30～16.50 m，平均厚6.58 m。

2.2 第四系残坡积红粘土
褐黄色，褐红色，土质均匀，细腻，含少量铁、锰质氧化物，结构较致密，呈可塑状，厚薄不均，起伏较大，厚0.3～11.4 m，平均厚3.15 m。

2.3 三叠系茅草铺组上灰岩段(Tm3)
根据风化程度分为强风化和中风化两层：
强风化灰岩：灰色，灰黑色，岩质松软破碎，钻进速度较快，岩芯呈块状、碎块状、颗粒状，局部分布，因差异风化形成局部囊状风化带，强风化层厚度最大达28.1，整体厚度范围0.4～28.1 m，平均厚4.20 m。

中风化灰岩：灰色，灰黑色，薄至中厚层状，节理裂隙发育，局部铁质侵染，岩质较硬，钻孔钻进较慢，钻探岩芯多呈柱状、短柱状，少量块状。

根据钻探揭露：拟建场地覆盖土层为素填土和红粘土，下伏基岩为灰岩，共计3
个岩土单位。

3 基坑边坡稳定性评价
3.1 边坡特征
因拟建物设置为-1F和-2F地下室，设计地下室底板标高为-1F=920.40 m、-
2F=914.40 m，±0.00标高为925.80 m，场地平场到地下室标高且在地下室开挖后，将在拟建物的东、南、西、北侧形成深约5.40和11.40 m的基坑边坡，属浅基坑，基坑开挖边线周边无建(构)筑物，场地平场到地下室标高后四周宽阔，所以拟建物四周边坡均具备放坡条件。

3.2 基坑边坡岩土结构
按基坑平面形态特点，按拟建物轴线和边坡走向大致将基坑边坡分述为：东侧基坑边坡、南侧基坑边坡、西侧基坑边坡和北侧基坑边坡，详述如下：
1)东侧基坑边坡(AL-A轴线)：坡高约5.40 m(AD轴线-A轴线)、11.40 m(AL轴
线-AD轴线)，坡高约5.40 m(AD轴线-A轴线)处主要为土质边坡(素填土和红粘
土组成)，11.40 m(AL轴线-AD-1轴线)处为土质-顺向岩质边坡为主，岩石最厚处约为8.50 m，边坡走向3 180，坡向22 802)
2)南侧基坑边坡(1-1-45轴线)：坡高5.40 m，主要为土质边坡，构成边坡的主要成分为素填土，边坡走向480，坡向，31 803)
3)西侧基坑边坡(AL-B轴线)：坡高约5.40 m(AD轴线-B轴线)、11.40 m(AL轴线-AD-1轴线)，坡高约5.40 m(AD轴线-B轴线)处主要为土质边坡(素填土和红粘
土组成)，11.40 m(AL轴线-AD-1轴线)处以土质-反向岩质边坡为主，岩石最厚处为11.40 m，边坡走向1 380，坡向4 804)
4)北侧基坑边坡(1-1-44轴线)：坡高约5.40 m(1轴线-7轴线)、11.40 m(8轴线-44轴线)，坡高约5.40 m(1轴线-7轴线)处主要为土质边坡(素填土和红粘土组成)，11.40 m(8轴线-44轴线)处以土质-切向岩质边坡为主，岩石最厚处为11.40 m，边坡走向2 280，坡向1 380。

3.3 基坑边坡稳定性评价
3.3.1 定性分析
赤平投影其基本原理就是把面和线放在一个投影球的中心，通过球心的面和线延伸
后与球面相交，分别形成弧线和点。

将赤平投影用于边坡稳定性分析可以有效反映出结构面和地质情况的空间关系，是边坡稳定性定性分析的有效方法。

拟建地下室开挖后，边坡主要为土质边坡和岩质边坡，土质边坡为素填土和可塑红粘土构成，以素填土为主，岩质边坡以强、中风化灰岩为主，基坑开挖深度
5.40m、11.40 m左右，属浅基坑，基坑开挖边线周边无建(构)筑物，基坑侧壁安全等级为均二级。

图1 赤平投影分析图Fig.1 Stereographic projection analysis
结合赤平投影综合分析，东侧开挖后，节理1(214°∠60°)在此坡面为一组外倾节理面，坡体易沿该组节理面滑动破坏；南侧边坡由填土构成，可能会沿圆弧面产生圆弧形滑动破坏；西侧边坡属逆向边坡且不存在外倾结构面，边坡岩体不会沿岩层面或节理面发生滑移，岩质边坡整体稳定性较好，坡面局部受节理裂隙切割可能发生零星掉块；北侧边坡开挖后坡面岩体近似顺层，坡体易沿岩层面滑动破坏。

3.3.2 定量计算分析
本文主要涉及边坡类型为南侧土质边坡和东侧边坡为土-岩质边坡，按各边坡类型特征结合行业规范按照下式进行计算。

南侧边坡为土质边坡，土体部分可能产生圆弧形滑动，圆弧形滑面的边坡稳定性系数可按下列公式计算：
式中：
Fs—边坡稳定性系数；
li—第i计算条块滑面长度(m)；
θi—第i计算条块滑面倾角(°)；
Gi—第i计算条块单位宽度自重(KN/m)；
东侧边坡为土-岩质边坡并存在一组外倾节理面，北侧边坡为土-岩质顺层边坡，会发生沿不利结构面及土层破裂角破坏的折线滑动，根据规范折线形滑动面的计算公式进行计算：
Pn=0
Pi=pi 1+Ti Ri/Fs
ψi 1=cos(θi 1 θi)sin(θi 1 θi)tan/Fs
Ti=(Gi+Gbi)sinθi+Qicosθi
Ri=cili+[(Gi+Gbi)cosθi Qisinθi Ui]ca ni 各岩土体物理力学指标详情见表1。

表1 岩土体物理力学指标Tab.1 Physical and mechanical indicators of rock and soilγCkφk素填土18.0kN/m318.0kPa12.0°红粘土
17.75kN/m327.2kPa11.0°中风化灰岩26.8kN/m3岩体结构面80.0kPa18.0°
计算结果见表2。

表2 边坡稳定性系数计算Tab.2 Calculation of slope stability coefficient边坡段土质边坡高度/m放坡坡率稳定性系数/Fs放坡坡率稳定性系数/Fs稳定安全系数/Fst东侧(外倾节理面)11.40垂直1.3811:11.20南侧(土质)5.40垂直
0.9701:11.5701.20北侧(顺层)11.40垂直1.8211:11.20
4 结语
根据以上拟稳定性计算分析，南侧为土质边坡，垂直开挖边坡稳定安全系数
Fs=0.970<1.20，按1：1坡率放坡开挖Fs=1.570>1.20；东侧边坡发育一组外倾节理面，北侧边坡岩体为顺向产出，按照垂直开挖考虑沿顺层破坏及沿外倾节理面破坏模式进行计算得出的稳定性系数大于范要求的边坡稳定安全系数的1.20，因此，岩质边坡段总体稳定；土质边坡部分按1：1坡率放坡开挖后稳定。

基坑边坡素填土层结构松散，易于积水，维持边坡自稳能力极差，边坡易失稳；红
粘土层开挖暴露后易失水开裂，使红粘土土体结构极强度破坏、下降，遇水后粘聚力降低，边坡易失稳。

岩体节理裂隙较发育，且场地岩溶现象较发育对边坡稳定性存在一定影响。

建议基坑边坡根据场地实际情况，按1：1.0坡率放坡放坡，并根据边坡具体情况进行相应的喷锚及坡面防护措。

参考文献：
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