運用工程地質類比法邊坡穩定性分析范文

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摘要：邊坡穩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、規模、形態、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定角的確定，最后運用工程地質類比法分析評價邊坡的穩定性，為采取工程治理措施以及類似邊坡穩定性評價提供了依據。

關鍵詞：工程地質類比法；穩定性；自然穩定角；定性評價

1引言

邊坡位于四川省樂山市金口河區，處于大渡河左岸。受“5．12”特大地震及其余震影響，該邊坡發生變形破壞，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。若變形持續發展，將會直接影響邊坡的整體穩定性，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，在平面上呈不規則矩形和扇形的組合形態，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，局部區域發生變形破壞，南側主要為人工填土邊坡，變形明顯。根據邊坡各區域地形地貌條件、巖土體物質組成、變形發育程度的不同［2］，對該邊坡進行分區論述，見圖1。圖1邊坡分區圖（1）邊坡北東側為自然邊坡，剖面呈上凹下凸的形態，坡體物質主要為中更新統沖洪積含漂卵礫石土，其中北側區域發生明顯崩塌變形，將崩塌變形所在邊坡劃分為Ⅰ區；其南側自然邊坡區域無明顯變形，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。（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；人工填土邊坡南西側區域后緣出露人工填土，前緣及邊坡中前部區域分布主要為中更新統沖洪積含漂卵礫石土，該區域變形跡象較明顯：后緣發育裂縫，前緣受私采石料影響發育小型崩塌，將其定為Ⅳ區。

3邊坡自然穩定角的確定

3．1原始斜坡自然穩定角的確定

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定角的關系曲線，該高度范圍穩定邊坡坡度為73°～81°。

3．2填土邊坡自然穩定角的確定

Ⅲ區邊坡為填土邊坡，填土堆填年限約40年，堆填時未經碾壓，土體結構松散，調查發現，該區填土堆填至今從未發生過整體大規模失穩變形。2008年“5．12”地震發生后，該區邊坡坡口及坡頂區域產生震陷裂縫，邊坡淺表發生滑塌變形；2008年后該區邊坡坡腳開挖，引起原有淺表滑塌加劇，形成3處淺表滑塌變形，見圖3?；l生后，松散物質多分布于邊坡坡面，說明該區邊坡整體處于穩定狀態，局部坡體淺表地層欠穩定狀態，對坡腳切坡、地震等誘發因素較為敏感［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：天然穩定→開挖坡腳→溜滑、滑塌變形→重新穩定，溜滑發生后，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，其自然邊坡順直，邊坡坡度為36～38°，其邊坡休止角（即自然穩定角）為38°。

4邊坡穩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定邊坡形態進行調查實測。根據調查成果，分析得出的附近穩定邊坡坡高—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域進行工程地質類比分析，對其穩定性作出分析評價［4］。

4．1Ⅰ區

Ⅰ區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，其邊坡形態在縱向上陡緩轉折，整體形態不規則，略呈上凹下凸的形態，大體分為3部分：后緣陡坎、中部緩坡和前緣陡坡，見圖5?，F列表描述其坡高、坡度等形態特征，并將邊坡坡度與自然穩定邊坡坡高—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，從而判斷其穩定性狀態，見表1。由上表分析得出：Ⅰ區整體坡度遠小于相同坡高下自然穩定邊坡坡度，可判定為現狀整體穩定；前緣陡坡坡度小于相同坡高下自然穩定邊坡坡度，判定為整體穩定；發生變形的后緣陡坎坡度略小于相同坡高下自然穩定邊坡坡度，可判定為現狀基本穩定，與后緣陡坎處變形多為淺表層小規模崩塌相吻合。

4．2Ⅱ區

Ⅱ區邊坡物質組成和Ⅰ區相同，亦主要為沖洪積密實含漂卵礫石土，為原始邊坡，其邊坡形態在縱向上陡緩轉折，整體形態不規則，略呈上凹下凸的形態，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。邊坡前緣發育一沖蝕溝槽，由邊坡中部水溝破損溢水沖蝕而成?，F列表描述其坡高、坡度（包括沖蝕形成溝槽）等形態特征，并將邊坡坡度與自然穩定邊坡坡高—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，從而判斷其穩定性狀態，見表2。由上表分析得出：Ⅱ區整體坡度遠小于相同坡高下自然穩定邊坡坡度，可判定為現狀整體穩定；前緣陡坡坡度小于相同坡高下自然穩定邊坡坡度，判定為整體穩定；后緣陡坎坡度小于相同坡高下自然穩定邊坡坡度，可判定為整體穩定；沖蝕溝槽坡度略小于相同坡高下自然穩定邊坡坡度，可判定為現狀基本穩定。與該區變形僅為沖蝕溝槽后緣陡壁淺表層小規模崩塌相吻合。

4．3Ⅲ區

根據Ⅲ區填土邊坡近年來穩定性的演變規律：穩定→地震誘發淺表失穩→穩定→開挖坡腳→表層溜滑、滑塌變形→重新穩定，對Ⅲ區填土在不同時期下穩定時坡面形態特征進行工程地質類比分析，進而分析評價填土邊坡的穩定性。Ⅲ區邊坡為填土邊坡，填土覆蓋于整個Ⅲ區邊坡坡體，下伏地層為中更新統沖洪積含漂卵礫石土。邊坡形態在縱向上較為順直，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域發生改變，從而導致該區邊坡新發展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，發生滑塌變形后，其穩定坡度再次降低，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。綜上分析，Ⅲ區邊坡目前整體處于穩定狀體，淺表層土體處于欠穩定狀態。

4．4Ⅳ區

該區邊坡上部出露有填土，前緣及邊坡中下部區域分布主要為中更新統沖洪積含漂卵礫石土。邊坡形態在縱方向上形態較不規則，陡緩轉折，呈上、下部略緩，中部較陡的形態，前緣局部區域因采石開挖，坡度較陡，近直立。將邊坡坡度與自然穩定邊坡坡高—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定角進行工程地質類比分析，填土邊坡的自然穩定角為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定性狀態。

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定性分析評價，得出如下結論：（1）Ⅰ區邊坡后緣陡坎發生淺表層崩塌變形破壞，發生變形的陡坎現狀處于整體基本穩定狀態，Ⅰ區斜坡現狀處于整體穩定狀態；（2）Ⅱ區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，該溝槽內見不規則掉塊、崩塌，溝壁現狀處于基本穩定狀態，Ⅱ區斜坡現狀處于穩定狀態；（3）Ⅲ區邊坡淺表層發生溜滑、滑塌變形，坡口產生裂縫，并引發坡頂圍墻拉裂破壞，邊坡整體處于穩定狀態，淺表層土體處于欠穩定狀態；（4）Ⅳ區邊坡變形主要是地表產生震陷裂縫和前緣人工陡坎發生不規則掉塊、崩塌，現狀處于整體基本穩定狀態。

參考文獻

［1］丁參軍，張林洪，于國榮，等．邊坡穩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