复杂地质条件下边坡稳定性分析

浅谈复杂地质条件下边坡稳定性分析摘要：边坡工程是工程建设中最常见的工程形式,由于边坡工程的复杂性和不确定性,边坡工程的稳定性问题至今仍是工程界十分关注的热点问题。本文根据对某公路边坡稳定性从定性和定量两方面及边坡治理加固进行分析，可供大家参考。

关键词：边坡工程；地层岩性;勘察设计;统计分析;评价

前言

某公路一处边坡高达70米，70米高边坡在开挖后是否处于稳定状态？本次工作就是带着这个问题对边坡进行工程地质勘察，目的是查明边坡的工程地质条件，从而对边坡作稳定性评价。为查明边坡的工程地质条件，首先在边坡布钻孔6个，并取样进行岩土层物理力学试验。同时对边坡岩体的结构面进行统计分析，为确定软弱结构面抗剪强度指标，采取现场进行大型剪切试验。

一、地形地貌

研究区原地形为一个山丘，场地地形起伏较大，地貌单元属剥蚀残丘。高速公路从山丘南侧穿过，该边坡已开挖，为岩质边坡，坡高达70米，属超高边坡。

二、地层岩性

根据钻探及现场地质调绘，该边坡主要由第四系坡积层(qdl)及侏罗系（j）砂岩组成，现分述如下；

①坡积层（qdl）：主要分布于未开挖坡顶，由亚粘土组成，黄棕色，湿，可～硬塑。含砾石20～30%，砾石成份为砂岩碎块。

②强风化岩带（j）：主要分布于开挖斜坡，由粉砂岩、砂砾岩、碳质泥岩组成，为黄色、青灰色、灰黑色等杂色，欠坚硬，用手易拆断，风化强烈；剖面见多组小褶皱构造，见照片。岩体节理发育，表面光滑，呈张开状，多被方解石脉充填。钻探岩芯呈半岩半土状。

③弱风化岩带（j）：该边坡未出露，仅钻孔有揭露。由粉砂岩、砂砾岩组成，青灰色，风化明显，较坚硬，节理发育，表面光滑，节理面多被方解石脉充填，钻探岩芯呈柱状、块状。

三、高边坡防护的勘察与设计要求

现行《公路路基设计规范》（jtgd30-2004）中规定“土质挖方边坡高度超过20m、岩质挖方边坡超30m以及不良地质、特殊岩土地段的挖方边坡，应进行个别勘察和设计”。这是针对高边坡的勘察设计提出的要求，明确了路堑高陡边坡的特殊性。

1 高边坡防护工程的勘察要求

高边坡防护措施的选择依据是高边坡的工程地质和水文地质条件。因此，在防护施工图设计前应对高边坡进行专项详细地质勘察。采用钻探、坑（井、槽）探与物探相结合的综合勘探方法，查明边坡的地质环境条件，为边坡的防护设计提供可靠的地质依据。

（1）地形地貌特征。通过测量调绘查明边坡的地形地貌特征，坡向及其与路线的关系，自然坡度稳定坡角。

（2）岩土特征。采用钻探、坑（井、槽）探和物探等手段，查清岩土类型、成因、性状、风化程度、分层厚度。

（3）主要结构面。通地质调查和勘探手段查清结构面（特别是

软弱结构面）的组合关系、力学属性及其与临空面的关系。

（4）通过收集资料、钻孔水位观测弄清所在地的气象、水文和水文地质条件及相关参数。

（5）查明对边坡有影响的不良地质现象的范围、性质和分布规律。

（6）采用各试验确定岩土体的物理力学性能（天然和饱和状态下的重度、抗剪指标等）。

2 高边坡防护工程的动态设计

在施工图设计阶段，根据专项勘察成果对边坡的开挖和防护进行个别设计。但是，由于勘查是以点代面，不管地质勘察如何详细，由于地质上的复杂性和不确定性，致使勘察资料的准确性和防护设计的适宜性存在一些偏差，这就要求在施工阶段加强对勘察资料准确性和防护设计的可靠性进行分析验证，把施工开挖过程作为勘察的补充。根据开挖揭示的实际地质情况，反馈设计，必要时进行补充勘察、调整防护方案，这就动态设计的思想。

动态设计是根据信息施工法和施工勘察反馈的资料，对地质结论、设计参数及设计方案进行再验证，如确认原设计条件有较大变化，应及时补充、修改原设计。因此要求在施工过程管理中，需要地质勘查工程师、设计工程师，特别是监理工程师对边坡开挖揭露的实际地质情况进行确认，复核设计适用条件的正确性，对设计进行维持或调整。因此，在施工过程中，监理单位应强化对勘查单位、设计单位配合施工的监督和管理。

四、岩体结构特征的调查统计分析

岩体具有一定的结构特征，它由岩体中含有的不同类型的结构面及其在空间的分布和组合状况所确定。结构面是分割岩体的任何地质界面，也称不连续面。它们是影响岩体工程地质性能显著下降的重要因素。本次对边坡岩体进行结构面统计，主要选择有代表性的岩石露头，共布置四条测线进行测量，共进行178个点测量。根据实测成果，结构面多呈张开状，局部被方解石充填，表面光滑。作出区内岩体的结构面走向玫瑰图如图(1)。可见，总体上，区内结构面发育未见明显的优势方位，倾角多以中缓倾角方向为主。同时发育多条顺坡向中缓倾角结构面，对边坡稳定性起控制作用。中缓倾角结构面为压性结构面，因区内结构面优势方位不明显，可见该区域经历过多次构造运动。

五、边坡岩（土）体的物理力学性质统计分析

该边坡主要出露强风化粉砂岩、砂砾岩、碳质泥岩，呈半岩半土状。对岩（土）层进行物理力学性质试验由室内和室外两部分组成，室内着重检测各岩（土）层抗剪强度试验及膨胀试验；室外通过现场原位测试确定强风化岩软弱结构面抗剪强度指标。在此建议坡积亚粘土原状样抗剪强度c=14kpa，φ=21°，自由膨胀率δ

ef=34.8%，不属于膨胀岩土；强风化岩带原状样抗剪强度c=60kpa，φ=30°，自由膨胀率δef=27.8%，不属于膨胀岩土。对于强风化岩弱面抗剪强度指标，根据现场大型剪切试验，其峰值抗剪强度

cf=70kpa，φf=35°，标准值可按峰值抗剪强度的80%折算，其强

风化岩弱面抗剪强度指标c=55kpa，φ=28°。土工试验数据统计见表（1）

土工试验数据统计表表（1）

六、边坡稳定性评价

1、从定性方面来看

该边坡开挖后坡高达70米，属超高边坡。根据钻探和现场地质调绘，该边坡主要是强风化岩带出露，为岩质边坡。所以对边坡稳定性起控制作用是岩体的结构面。根据结构面统计结果：因该边坡受构造运动影响，发育多条小褶皱，因而结构面优势走向不明显，但倾角以中缓倾角结构面为主，道路轴线方向为ew向，统计中见多条顺坡向中缓倾角结构面，对边坡整体稳定性起控制作用。且该边坡在雨季，层间渗水明显，对边坡整体稳定性极为不利。

2、从定量方面来看

该边坡中缓倾角结构面较发育，可选用顺坡向30度倾角结构面与近垂直方向结构面构成潜在滑动面，采用极限平稳法进行验算。在天然状态下，抗剪强度指标选用c=55kpa，φ=28°，其稳定系数fs=1.5，边坡为稳定状态。在饱水状态下，抗剪强度指标选用

c=0kpa，φ=28°（因该边坡在雨季层间渗水明显），其稳定系数fs=0.92，为失稳边坡。

综上所述：该边坡为不稳定边坡，需采取加固处理措施。