1、1浅谈高切坡治理及防护措施摘要：某高切坡系建筑开挖形成的高切坡。切坡长约 150m,面积2484.1m2。本切坡自 2009年形成以来，见多处掉块及小型坍塌等破坏现象，主要危害移民房屋及渡管所和道路、给排水设施等基础设施。切坡地质条件复杂，危害对象多，在暴雨状况下容易出现局部块体滑移和土体滑移，对人民生命及财产造成巨大损失。 关键词: 高切坡；稳定性分析；喷锚支护；推力传递系数法 Abstract: A high cut slope excavation of high slope formed by the Department of architecture. Cut slope leng
2、th of about 150m, area 2484.1m2. Since the formation of the cut slope since 2009, a few blocks away and small collapse failure phenomenon, the main harm housing and a transition pipe and the road, water supply and drainage facilities and other infrastructure. Cut slope with complex geological condit
3、ions, harm objects, local block sliding and soil slip easily occur in storm conditions, causing huge losses to the peoples life and property. Keywords: high cut slope; stability analysis; shotcrete; thrust transfer coefficient method 中图分类号：U416.1+4 2本文在勘察的基础上选取典型剖面，建立计算模型，采用折线滑动法对该高切坡进行稳定性计算。结果表明：天然
4、工况下，切坡稳定性系数均大于 1.3；天然+暴雨工况下，稳定性系数均有所降低，稳定性系数小于 1.35，安全储备小，可能出现局部块体滑移和土体滑移，需进行整体加固。 在稳定性评价的基础上，对该高切坡采取抗滑锚杆+锚喷+护面墙+排水工程的综合治理措施。 高切坡区工程地质条件 地层岩性 切坡处出露地层为三叠系下统嘉陵江组、中统巴东组第一段和第四系松散堆积层，地层由老到新介绍如下： 2.2.1 嘉陵江组（T1j） 为灰白色、灰色中厚层厚层局部中薄层微晶灰岩、白云岩夹溶崩角砾岩和泥质灰岩、泥灰岩，是构成高切坡的主要岩层。按岩性可分为三层： 1、灰白色、灰色中厚层厚层局部中薄层微晶灰岩、白云岩； 2、灰
5、黄色中薄层泥灰岩，厚度约 1m左右； 3、灰白色、灰色中厚层厚层局部中薄层微晶灰岩、白云岩夹溶崩角砾岩。 2.2.2 巴东组一段（T2b1） 为黄灰、黄绿色薄层泥灰岩夹钙质页岩。厚度较小。 32.2.3 第四系 第四系按成因分为残坡积和崩坡积和人工堆积。 1、残坡积（Qel+dlQ） 主要分布于切坡顶部和底部自然斜坡上，岩性以碎石土、碎块石土和含泥碎石土为主。据现场试验，Qel+dlQ 碎石土的容重为 19.1kN/m3。 2、崩坡积（Qcol+dlQ） 主要见于切坡下部，为切坡形成后变形破坏的产物，规模不大，岩性以碎块石土为主。 3、人工堆积（QmlQ） 主要见于切坡下方公路外侧填方处，呈条
6、带状分布，岩性为碎石土或碎块石土。 地质结构 高切坡岩层总体向西北、北倾斜，倾向一般 310360左右，整体呈单斜构造，同时在断层等作用下岩层产状局部变化较大。并形成翘曲或牵引褶曲现象。由于岩层产状与边坡产状关系复杂，各切坡坡体结构类型各异，即： 高切坡：桩号 0+00+55m为岩质顺向坡，坡面倾向与岩层倾向夹角为 515，坡面产状 34065，岩层产状 3353552043；桩号 0+550+75m为岩质横向坡，坡面产状 24080，岩层产状 35033；桩号 0+750+120m为岩土质顺向坡，坡面倾向与岩层倾向夹角14，坡面产状 35470，岩层产状 34039；桩号0+1200+135
7、m为岩质斜交坡，坡面倾向与岩层倾向夹角 60，坡面产状6088，岩层产状 012；桩号 0+1350+150m为岩质顺向坡，坡面倾向与岩层倾向夹角 22，坡面产状 33888，岩层产状 0412。 高切坡灰岩中发育有三组节理，其产状为： 走向 1020左右，倾向 280290，倾角 3555； 走向 330350，倾向 240260，倾角 5070； 走向 6085，倾向 150175，倾角 70左右。 通过统计分析，高切坡灰岩中发育的三组节理中，以前两组较发育，长度多在 6m以上，个别达 15m20m。除节理裂隙外，层面裂隙也很发育。据野外调查及前人资料，切坡区灰岩风化较弱，以卸荷松动与溶蚀
8、为主。本次物探与钻探表明，高切坡区强风化带厚度一般 25m，局部受断层等影响可大于 5m，中风化带较厚，一般 315m。 水文地质条件 高切坡区位于长江南岸，总体地势为南高北低，地形坡度一般在3055左右。大气降水多沿坡面直接向坡脚处排泄，部分渗入岩体内部转化为地下水。 高边坡区地下水主要有第四系孔隙水及基岩岩溶裂隙水。其中孔隙水主要赋存于第四系堆积物中，埋深浅，无承压，受大气降水补给，无统一地下水位，季节变化明显。基岩裂隙水主要赋存于灰岩、泥灰岩等基岩岩溶裂隙中。 岩土体物理力学性质 2.5.1 岩体物理力学性质 高切坡区出露的岩石类型主要有灰岩、泥灰岩、砂岩、粉砂岩、泥5岩、页岩等，其物理
9、力学性质差别较大。 1、岩块物理力学性质 据岩石饱和单轴抗压强度试验成果,可知： (1) 泥灰岩饱和单轴抗压强度为 4.718.5MPa，为软岩和较软岩。 (2) 粉砂岩饱和单轴抗压强度为 25.528MPa，灰岩较坚硬，饱和单轴抗压强度 38.0398.9MPa，为硬岩和较硬岩。 (3) 不同的岩性，其力学性质差别较大，而同一岩性，由于风化程度、微结构面发育等因素的影响，力学性质也有较大的差别。 2、结构面力学性质 结构面剪切试验结果表明，结构面的力学性质主要受结构面粗糙起伏程度、岩性及充填情况控制。层面 Cj变化在 0.0120.599MPa，j 变化在 21.839.5之间。节理面 Cj
10、变化在 0.025 0.498MPa，j 变化在24.349.5之间。 2.5.2 土体工程性质 高切坡区第四系土体成因类型以残坡积物、冲洪积物、滑坡堆积物和崩坡积物为主，局部分布有人工堆积物和冲积黄土。其特点是结构松散，成分混杂，颗径大小不一，大者可达 1m以上，颗粒间多为粘性土所充填，形成年代差别较大。 土的物质成分及基本物理性质： 根据现场大型土体容重试验和部分土样室内试验成果，土的物质成分及物理力学性质有如下特征： (1) 表层土体以含碎石粘性土为主，粒径大于 2mm的含量 17.4%，6较干燥，疏松，低塑性，土的天然含水率为 18.9% 23.5%，孔隙比0.51 0.67，天然容重
11、为 19.120.3kN/m3。 (2) 含粘性土碎石土，粘粒含量在 6.7%11%之间。角砾、碎石成分主要与母岩基本一致，粒径大小不等。 (3) 土体主要为碎石类土和含粘性土砂土，颗粒混杂，土质不均。 人类工程活动 切坡区人类工程活动频繁，主要表现在以下几方面： (1) 修建房屋，挖坡填方，平整地基 由于受地形限制，高切坡区移民新建房屋多为挖坡填方，在公路两侧兴建。这不仅可能导致原有斜坡产生变形破坏，直接危害建筑物和人身财产安全，而且还可能产生泥石流等危害。 (2) 兴建道路 在山区修建公路，遇到的工程地质问题主要是边坡稳定性问题。工作区内多数高切坡为兴建道路所形成，坡度多在 50以上，在重
12、分布应力及环境因素影响下，存在局部或整体变形破坏的可能。 (3) 开荒种地，破坏植被 开荒种地破坏了原有植被，导致岩石风化加剧，改善了地表水的入渗条件，岩土体强度降低，将产生水土流失和斜坡变形等问题。 高切坡稳定性评价 高切坡变形破坏现状 本次勘察中未发现坡顶地面及建筑物裂缝，坡脚挡墙及地面也未见开裂或变形破坏现象。但由于爆破施工及卸荷作用，坡面长期暴露，致7使坡面岩体裂隙张开，局部破坏现象时有发生。其破坏形式有以下两种：(1) 块体塌落主要出现在切坡桩号 0+00+75m、0+1200+159m 处，这些部位以岩质斜交坡为主，岩体节理裂隙发育，岩体被切割成不同形态大小的块体，在重力、雨水冲刷
13、等作用下容易塌落，块体体积不大，一般约 0.0010.01m3不等，对紧靠切坡的房屋及行人、车辆有一定的影响和危害。 (2) 小型崩滑主要出现在切坡桩号 0+750+120m处，该处切坡为顺向坡，岩体沿层面下滑，崩塌物质堆积在坡下形成崩滑堆积体。 高切坡可能破坏模式 根据野外调查与类比可知，本高切坡整体处于稳定或基本稳定状态，其破坏模式主要取决于边坡岩体结构面组合及其与边坡面的关系，以浅表层岩土体滑移或节理切割的块体崩滑和风化剥落与掉块为主，具体各段可能破坏模式如下： 切坡桩号 0+550+75m、0+1200+135m 段为斜交坡及横向坡，以节理切割的块体崩落、滑移和风化剥落形式为主。 切坡
14、桩号 0+00+55m、0+750+120m 和 0+1350+150m段为顺向坡，以顺层面或层面与节理裂隙的组合面滑移为主，部分为节理切割的块体崩落及风化剥落形式。 高切坡稳定性计算与评价 根据现场调查高切坡自形成以来未发现明显的整体变形破坏迹象，整体上处于基本稳定状态。根据所取剖面，在工程地质分析基础上，取8典型剖面采用折线滑动法计算其切坡稳定性系数，并评价其稳定性。 3.3.1 计算模型的建立与参数选取 1、可能滑动面的确定与计算模型 对于岩质边坡而言，结构面组合对边坡变形和破坏起着十分重要的作用，结构面包括岩层面、节理面及其他地质界面。通过对结构面的分析和判断，可以初步确定边坡最可能的
15、滑动面。 根据现场调查与分析，构成本高切坡潜在滑动面的结构面有灰岩层面、节理面、中强风化界面和第四系覆盖层与基岩界面等。据此分析可得如下三类潜在滑动面： 层面与节理面组合面，本高切坡岩体中层面、节理面发育，主要有三组节理，它们的组合面是构成本高切坡最主要的潜在滑动面； 第四系覆盖层与基岩界面，本高切坡第四系覆盖层厚度一般13m，是构成本高切坡潜在局部滑移的滑动面； 根据以上原则建立本高切坡计算模型（见下图） 。图中 Pm1为第四系覆盖层与基岩界面构成的潜在滑动面；Pm2 为层面与节理面组合面构成的潜在滑动面。 高切坡剖面计算模型 每一滑面的形态都是根据立面素描时结构面的具体位置和平均迹长划上的
16、，它反应各剖面所代表的切坡的滑动模式和边界条件。 92、计算工况 考虑高切坡区域可能遇到的各类情况，特别是最危险的情况，由于区内基本地震烈度为度，可不考虑地震的影响，故综合确定以下两种计算工况： 工况一：天然状况（坡体自重） 工况二：天然状况+暴雨（坡体自重+暴雨） 3、安全系数 高切坡的安全等级为二级，可能滑动面以折线和平面滑动面为主，安全系数定为 1.35。 4、计算参数选取 根据本次勘察试验成果，区内灰岩层面的粘聚力 C=296kPa，摩擦角=29.9；节理面的粘聚力 C=210286kPa，内摩擦角=42.744.5。另据前人资料和经验类比综合得区内灰岩各类结构面的粘聚力 C=3050
17、kPa，摩擦角 =2228；岩体天然容重25kN/m3，饱和容重 sat25.5kN/m3 ；土体天然容重19.1kN/m3 ，饱和容重 sat20.0kN/m3。除此之外，本次工作还采用了参数反演分析法求得了灰岩层面、节理面及与基岩界面等结构面强度参数。 根据以上试验数据、经验类比数据等结果，综合求得本高切坡各类结构面和岩土体计算参数如下表。 高切坡岩土物理力学计算参数表 10另根据以前的工程实例，暴雨时土体与岩体的抗剪强度均有所降低，其变化如下表： 高切坡岩土物理力学计算参数表(暴雨) 3.3.2 计算方法原理 折线滑动法 对可能产生折线滑动的高切坡采用推力传递系数法（见图 34）进行计算，其稳定性系数计算公式为： 图 34传递系数法图示 （3-1） （3-2） 求解安全系数 K的条件是 Pn=0。 3.3.3 计算结果与稳定性评价 利用前述确定的高切坡计算模型、计算参数和计算工况，采用折线滑动法计算得剖面的稳定性系数如下表。据野外工程地质调查及以上计算结果，对高切坡的稳定性评价如下： 1、本高切坡自形成以来，除浅表层岩土体曾产生小型滑移和风化剥
