下载文档原格式
207管理及其他M anagement and other土岩复合边坡稳定性分析及评价朱 媛（山西华晋岩土工程勘察有限公司，山西 太原030006）摘 要:本文介绍了拟建场地复合边坡的基本特性，通过采用简化Bishop 法对复合边坡的稳定性做了重点分析与评价，并提出了采取防护和治理建议。
关键词:复合边坡；稳定性；勘察中图分类号：TD824.7 文献标识码：A 文章编号：11-5004（2019）02-0207-2收稿日期：2019-02作者简介：朱媛，女，生于1983年，汉族，山西太原人，本科，勘查技术与工程专业工程师，现中级工程师。
1 边坡概况受太原阳光城集团公司委托，拟在规划的示范区范围内天然边坡上局部回填土方至整平标高修建售楼部，本次勘查边坡处在场地西北侧，从地形地貌来看，为一单斜岩层，岩层产状51°∠15。
售楼部边坡长约98m，坡顶整平标高约为917.35m ；坡底为高尔夫球场内部混凝土路及高尔夫球场草坪用地，现自然地面标高约900.26～903.19m，整体边坡坡高约15m ～20m。
售楼部在边坡坡顶，售楼部边界距坡边缘9m ～10m。
2 边坡地质条件边坡地貌属低山丘陵区，位于山梁地带，地形起伏较大，图幅内地面标高最大值928 m，最小值893.4m，地表最大相对高差为33.6m。
根据钻孔、探井揭露及原始地貌出露地层情况可知，地层主要由第四系全新世的植被土，中、上更新统的粉土、粉质粘土，二叠系上统上石盒子组泥岩、砂质泥岩、砂岩组成。
3 边坡节理发育地层节理发育，根据统计成果，结合节理玫瑰图可见优势节理面有3组，产状分别为：1#节理166°∠78°，2#节理200°∠65°，层理面60°∠15°。
4 边坡稳定性计算本边坡为土岩复合边坡，土体可能发生圆弧形滑动、岩体可能发生平面滑动、楔形滑动外，还可能沿着土岩结合面发生折线形滑动。
第一章绪论1．1引言边坡是自然或人工形成的斜坡，是人类工程活动中最基本的地质环境之一，也是工程建设中最常见的工程形式。
随着我国基础设施建设的蓬勃发展，在建筑、交通水利、矿山等方面都涉及到很多边坡稳定问题。
边坡的失稳轻则影响工程质量与施工进度，重则造成人员伤亡与国民经济的重大损失。
因此，边坡的勘察监测、边坡的稳定性分析、边坡的治理，是降低降低灾害的有效途径，是地质和岩土工程界重点研究的问题。
随着城市化进程的加速和城市人口的膨胀，越来越多的建筑物需要被建造，城市的用地也越来越珍贵。
特别是对于长沙这样多丘陵的城市来说，建筑边坡成为了不可避免的工程。
1.2边坡破坏类型边坡的破坏类型从运动形式上主要分为崩塌型和滑坡型。
崩塌破坏是指块状岩体与岩坡分离，向前翻滚而下。
一般情况岩质边坡易形成崩塌破坏，且在崩塌过程中岩体无明显滑移面。
崩塌破坏一般发生在既高又陡的岩石边坡前缘地段，破坏时大块岩体由于重力或其他力学作用下与岩坡分离而倾倒向前。
崩塌经常发生在坡顶裂隙发育的地方。
主要原因有：风化等作用减弱了节理面的黏聚力，或者是雨水进入裂隙产生水压力，或者是气温变化、冻融松动岩石，或者是植物根系生长造成膨胀压力，以及地震、雷击等外力作用（图1-1）。
滑坡是指岩土体在重力作用下，沿坡内软弱面产生的整体滑动。
与崩塌相比滑坡通常以深层破坏形式出现，其滑动面往往深入坡体内部，甚至可以延伸到坡脚以下。
其滑动速度虽比崩塌缓慢，但是不同的滑坡滑动速度相差很大，这主要取决于滑动面本身的物理力学性质。
当滑动面通过塑性较强的岩土体时，其滑动速度一般比较缓慢；相反，当滑动面通过脆性岩石，且滑动面本身具有一定的抗剪强度，在构成滑面之前可承受较高的下滑力，那么一旦形成滑面即将下滑时，抗剪强度急剧下降，滑动往往是突发而迅速的。
滑坡根据滑动模式和滑动面的纵断面形态可以分为平面滑动、圆弧滑动、楔形滑动以及复合形。
当滑动面倾向与边坡面倾向基本一致，并且存在走向与边坡垂直或接近垂直的切割面，滑动面的倾角小于坡角且大于其摩擦角时有可能发生平面滑动。
基于赤平投影的某岩质边坡稳定性分析摘要：赤平投影法是评价坚硬—半坚硬层状结构岩质边坡的一种有效方法，本文分析了某岩质边坡危岩崩塌形成的主要影响因素，并运用赤平投影法对其稳定性进行评价，预测该边坡的发展趋势，为其后的防护治理提供依据。
关键词：岩质边坡；赤平投影；稳定性分析；发展趋势0引言目前，我国在山区的基础设施建设项目越来越多，随之而来伴随着一系列的岩质边坡地质灾害，严重威胁着人员安全，造成经济损失。
边坡稳定性一直以来是边坡研究的重点，赤平投影法分析可以直观地表明各组结构面的组合关系、结构面与边坡的关系，以及一些相交结构面将岩体切割成一些滑塌体，是一种直接、简单、有效的稳定性评价方法[1-4]。
1边坡概况该边坡位于仓上镇裴家河左岸，坡脚为203县道，边坡体宽约280m，高150m。
边坡顶部山体较平缓，基岩全裸露，千枚岩强风化层厚度达12m。
中部山体地形陡峻，中上部为基岩裸露区，坡度30°～45°，缓坡地带堆积有大量崩落的石块；中下部为碎石土覆盖，坡度20°～30°，由于农业耕种、造林植树平整场地形成了小型台阶式平台。
下部坡度较平缓，坡度15°～20°，总体呈“缓-陡-缓”地形。
基岩为志留系千枚岩（S），表层风化强烈，节理裂隙发育，岩层产状基本为110°∠6°。
1.1危岩体分布特征坡体东侧为基岩裸露区，中上部可见两处规模较大的陡崖，基岩裸露，节理裂隙发育，形成危岩体；坡体西侧为碎石土所覆盖，坡脚因为切坡修路形成高25m的近直立边坡，节理裂隙发育，坡面有裂隙水渗出，形成危岩体。
边坡东侧上部危岩体（以下称BT1），宽约40m，相对高差10～26m，崩塌体厚度约15m，体积约15000m3（按平均高差25m计算），属中型岩质崩塌，崩向168°，崩塌堆积物方量约6m3。
危岩体坡面倾角80°~85°，岩体风化破碎严重，节理裂隙发育，开度2~10cm，无充填物，延伸较好，延伸长度约2~6m，密度10条/2m。
第九章边坡岩体稳定性斜坡：倾斜的地面，是天然斜坡和人工边坡的总称。
边坡的分类：自然边坡：天然的山坡和谷坡(地壳隆起或下降引起)按成因分丿人工边坡：人工开挖、改造形成如采矿边坡、铁路公路路堑与路堤边土质边坡坡等岩质边坡按岩性分丿本章主要讨论人工开挖的岩质边坡的稳定性。
岩质边坡稳定性分析方法：1)数学力学分析法(包括块体极限平衡法、弹性力学法和弹塑性力学分析法及有限元法等)2)模型模拟试验法(相似材料模型试验、光弹试验法和离心模型试验)3)原位观测法此外，还有破坏概率法、信息论方法及风险决策法等。
「、稳定性系数稳定性计算*核心内容：安全性系数(安全系数)第一节边坡岩体中的应力分布特征一、应力分布特征假定岩体为连续、均质、各向同性的介质，且不考虑时间效应的情况下(1 )边坡面附近的主应力迹线明显偏转，与坡面趋于平行，二3与坡面趋于正交，而向坡体内逐渐恢复初始应力状态；(2 )坡面附近出现应力集中现象；(3)坡面处的径向应力为零，故坡面岩体仅处于双向应力状态，向坡内逐渐转为三向应力状态；(4)因主应力偏转，坡体内的最大剪应力迹线由直线变为凹向坡面的弧线。
、影响边坡应力分布的因素(1 )天然应力：h f,坡体内拉应力范围加大。
(2)坡形、坡高、坡角及坡底宽度等，对边坡应力分布有一定的影响；坡高f,「、二彳也大;坡角f,拉应力范围f,坡脚剪应力f。
（3）岩体性质及结构特征变形模量E对边坡影响不大，□对边坡应力影响明显。
第二节边坡岩体的变形与破坏一、边坡岩体变形破坏的基本类型1•边坡变形的基本类型根据其形成机理分为两种类型：卸荷回弹和蠕变变形。
2•边坡破坏的基本模型四类，见教材P771平面滑动：单平面滑动,双平面滑动，多平面滑动L2楔形状滑动剪切破坏以滑坡形式「3）圆弧形滑动1（4 ）倾倒破坏（以崩塌形成）拉断破坏（以崩塌形式）实际上，就是两种：滑坡和崩塌。
二、影响岩体边坡变形破坏的因素1•岩性：岩体越坚硬，边坡不易破坏，反之，容易破坏（一般情况）。
边坡稳定性计算分析矿区范围内采场最大开采深度为88m，应用极限平衡法求解边坡静力稳定安全系数。
对边坡稳定性计算如下：1）计算方法采用极限平衡法对采场边坡进行稳定分析，计算边坡稳定最小安全系数，根据稳定性分析结果，采取有效措施控制边坡的稳定性。
稳定计算采用理正岩质边坡稳定分析软件。
2）岩层物理力学参数（1）岩体容重：27kN/m3；（2）边坡高度：88.000m；（3）结构面倾角：32～42°；（4）结构面粘聚力：45～48.6kPa；（5）结构面内摩擦角：40～42.0°；（6）水文地质条件：简单（不考虑裂隙水作用）（7）环境地质条件：中等（考虑地震作用）（8）地震加速度：0.15g；（9）地震作用综合系数：0.250g（10）抗震重要性系数：1.000（11）坡线段数：11段（12）边坡高度：88m；（13）台阶高度：15m；（14）最终边坡角47°（15）工作平台宽度4m；（16）清扫平台宽度6m;（17）边坡角60°。
3）计算简图----------------------------------------------------------------------计算项目: 复杂平面滑动稳定分析（不考虑地震）-----------------------------------------------------计算项目: 复杂平面滑动稳定分析 1----------------------------------------------------------------------[ 计算简图 ]-----------------------------------------------------------[ 计算条件 ]-----------------------------------------------------------[ 基本参数 ]计算方法：极限平衡法计算目标：计算安全系数边坡高度： 88.000(m)不考虑水的作用影响安全系数计算范围：( 1.000~ 10.000)[ 坡线参数 ]坡线段数 11序号水平投影(m) 竖向投影(m) 倾角(°)1 8.660 15.000 60.02 4.000 0.000 0.03 8.660 15.000 60.04 6.000 0.000 0.05 8.660 15.000 60.06 4.000 0.000 0.07 8.660 15.000 60.08 6.000 0.000 0.09 8.660 15.000 60.010 4.000 0.000 0.011 7.506 13.000 60.0[ 岩层参数 ]层数 2序号控制点Y坐标容重锚杆和岩石粘结强度 (m) (kN/m3) frb(kPa)1 88.000 27.0 40.02 0.000 25.0 60.0控制截面数量： 2岩层序号控制截面 1 控制截面 2截面坐标X(m) 1.000 72.000岩层 1厚度(m) ------- -------岩层 2厚度(m) 5.000 40.000[ 结构体参数 ]结构单元数量： 2荷载参数编号水平方向的荷载(kN) 竖向的荷载(kN)1 32.6 54.72 32.6 54.7结构面参数编号水平投影竖向投影粘聚力摩擦角水压力调整系数 (m) (m) (kPa) (度)1 5.000 2.000 40.0 35.0 ---2 75.000 86.000 45.0 40.0 ---内部结构面参数编号δi+1粘聚力摩擦角(度) (kPa) (度)1 0.0 45.0 42.0-----------------------------------------------------------[ 计算结果 ]-----------------------------------------------------------安全系数为：2.062编号Ni Ni' Ui Ti Ei Ei' Pwi Xi1 561.3 561.3 0.0 295.1 0.0 0.0 0.0 0.02 3367.3 3367.3 0.0 3860.9 32.9 32.9 0.0 159.7 注:1. Ni--- 单元i中结构面上的正压力，单位kN；2. Ni'--- 单元i中结构面上的有效正压力，单位kN；3. Ui--- 单元i中结构面上的裂隙水压力，单位kN；4. Ti--- 单元i中结构面上的剪切力，单位kN；5. Ei--- 单元i左侧面正压力，单位kN；6. Ei'--- 单元i左侧面有效正压力，单位kN；7. Pwi--- 单元i左侧面上的裂隙水压力，kN；8. Xi--- 单元i左侧面剪切力，kN。
岩质边坡类型、结构面特征及稳定性分析【摘要】边坡的稳定性受控于岩土体的基本特性和人为改造的程度两方面因素。
由于地质体的复杂性、多变性和不均质性，因而道路工程边坡设计是预测性、风险性的设计。
本文针对山区不同的边坡类型突出的边坡岩土体失稳问题，结合四川、重庆、云南等省山区道路工程建设项目边坡工程及滑坡灾害的勘查和治理，在研究山区地质背景和地质特征基础上，系统研究边坡岩体结构分类方法，以及开挖边坡岩体稳定性的岩体结构分析方法。
【关键词】地质灾害；岩体分类；结构特征；软硬岩层；结构面；稳定性
泥岩、泥质粉砂岩比较软弱，该类岩层具有透水性弱、亲水性强，遇水易软化、塑变，抗风化能力弱，易崩解等特性。
从边坡角度来讲，多数边坡由软硬岩体构成，对边坡岩体的变形破坏起控制作用，岩质边坡软硬结构体构成，岩性层间结合差、软弱结构面发育，边坡开挖后极易发生山体变形、滑坡，特别是山前地带岩土质边坡、顺层岩质边坡及以岩层走向发育沟谷的一侧的边坡，多属顺层易滑地带。
雨季经常诱发大量滑坡灾害，在道路等工程建设项目中，也经常诱发大量开挖边坡岩体失稳灾害。
开挖边坡岩土体失稳灾害的根本原因在于具有特殊的岩体结构特征和不利的岩体力学性质，其中开挖边坡岩体结构特征是控制开挖边坡稳定性的重要因素，边坡岩体的变形与破坏与边坡岩体结构面发育特征、结构面与开挖面的空间组合有密切关系，因此对边坡
岩体结构、结构面特征的系统研究具有重要意义。
1.边坡岩体结构类型划分
边坡岩体的变形破坏与其岩体结构特征有密切的关系。
根据岩体结构面、结构体特性，并充分考虑控制性结构面与边坡开挖临空面之间的空间组合关系，系统研究岩体结构类型的划分，给出各种岩体结构类型边坡稳定性分析模型，以便于在工程勘察设计中简便、快速应用。
针对岩体结构类型和边坡工程的特点，在边坡岩体结构类型划分中考虑如下因素：
1）岩质边坡的岩性特点及岩性组合特征
岩质边坡岩性组合最为显著的特点是不同力学性质的岩层互层，从边坡工程角度，开挖边坡工程的岩性组合主要有软质泥质岩为主的层状结构、软硬相间的砂泥岩互层结构和巨厚层硬岩为主的层状结构。
软质泥质岩为主的层状结构主要指开挖边坡岩体以软弱泥质岩为主，边坡岩体中夹少量薄层硬岩，但对整个边坡岩体性质影响不大。
软硬相间的互层结构指开挖边坡岩体为硬质岩（砂岩、灰岩、白云岩、硅质岩等）、软质岩（泥岩、页岩等）等各种力学性质岩层互层，在丘陵区软硬相间岩体结构互层最为普遍、最为典型的岩性组合形式。
巨厚层硬岩为主的层状结构主要指开挖边坡岩体中以巨厚层硬
岩为主，但夹有软岩，软岩的空间位置和力学性质对坡体的变形和破坏有重要的影响。
2）岩体结构面发育情况
硬层岩层面、软岩夹层为延展性好的重要结构面，岩体中的外倾构造裂隙也对岩体稳定性有重要影响。
3）结构面（主要是层面）与边坡开挖临空面之间的空间组合关系
对于边坡工程来讲，结构面与开挖面之间的空间组合关系非常重要，不同的空间组合，其结构面控制作用和变形破坏模式也不同。
层状岩层结构面与开挖面的空间组合关系对边坡岩体的稳定性有
重要的影响。
4）软硬岩层水文地质结构特征
软硬岩岩体具有特殊的层状水文地质结构，而岩体中的上硬下软的岩类、软弱夹层在软弱面（带）具有浸水后强度大幅降低的特性，因此水文地质结构对边坡岩体稳定性具有重要影响。
例如砂泥岩互层结构，砂岩类构造节理发育，常成为地表水和地下水渗透的通道，而软岩为相对不透水层，且具有浸水软化的特征，对边坡稳定极为不利。
2.不同岩质边坡类型稳定性分析
不同岩体结构类型边坡，开挖后具有不同的失稳破坏模式，本文在前面边坡岩体结构类型划分基础上，从岩体结构角度分析各种岩体结构类型边坡失稳破坏机理和稳定性分析方法。
2.1 近水平层状岩质边坡岩体失稳模式及稳定性分析
近水平层状岩层主要指构造作用轻微、岩层倾角平缓（一般c 快速滑动后稳定阶段：
滑坡快速滑动后，裂缝水压力迅速消散，滑坡失去推动力而趋于稳定，而且一般滑坡滑动后后缘形成拉裂槽，槽内逐渐为黏土填充后，不再具备积聚较高孔隙水压力条件，因此一般k期稳定性较好。
单纯考虑重力作用，此类边坡一般是不会产生滑移失稳灾害的，因此岩体稳定性分析必须考虑后缘裂隙水压力的影响。
采用极限平衡法进行稳定性分析时，稳定系数k可按下式计算：式中：，为滑面bc上的粘结力和内摩擦角；a为滑面bc的长度；w为滑体abcd的重力；为作用在裂隙ab上的水压力；为滑面bc的倾角；l为下部浮托力作用水平长度；a为浮托力作用系数；h为裂隙水压力作用高度。
对于滑体下部的浮托力，由于软岩岩体为网状裂隙含水岩体，地下水主要赋存在岩体构造裂隙中，因此不能全段计算基岩地下水浮托力，只考虑裂隙岩体段的作用力，为简化计算，采用浮托力作用系数a表示。
2.2 倾斜岩层软岩边坡失稳模式及稳定性分析
在倾斜地层中，岩层层面和岩体中的节理面是控制边坡岩体稳定的关键结构面，不同的开挖临空面和岩层倾向之间的空间组合形式，控制斜坡稳定的结构面不同，相应的边坡岩体失稳破坏模式也
不同。
2.2.1顺层岩层软岩边坡
顺层结构开挖边坡指岩层倾向与开挖临空面方向基本一致的斜坡，由于软岩层间结合差且软岩夹层发育.边坡岩体开挖后经常诱发顺层滑移灾害。
主要破坏模式有完全平面型顺层滑移、滑移～拉裂型顺层滑移、前缘剪出型滑移。
不同倾角的顺层结构边坡，具有不同的滑移破坏模式。
顺层结构边坡几种典型破坏模式如下：
1）完全平面顺层滑移型破坏
这种破坏模式主要表现在岩体沿层面或软弱夹层发生整体滑移破坏，如图2中在公路开挖揭穿软弱层面后，上部岩体沿软弱层面发生顺层滑移。
这种破坏主要苎亡生在岩层中等倾斜一陡倾，可按照直线滑动进行计算.计算公式可参考文献[6]。
2）滑移一拉裂破坏模式
在缓倾～中等倾斜地层中，当开挖坡角大于岩层倾角，容易产生滑移一拉裂破坏。
边坡开挖后，岩体沿下伏软弱层面向临空面方向滑动，并使滑移体拉裂解体。
边坡破坏进程取决于顺层岩质边坡结构面的产状和特性，后缘拉裂区范围取决于斜坡坡体结构、层面抗剪强度特征等。
滑移拉裂破坏边坡的计算较为复杂，存在一个拉裂破坏范围的确定问题，定义开挖松动区范围由边坡后缘拉裂缝组成的边界、开挖松动区底边界、松动区横向长度x和松动区岩体厚度hc组成，
如图3所示。
假定岩体容重为，松动区后缘裂隙水压力为，滑带内摩擦角，凝聚力c。
则松动区岩体重量
当松动区岩体处于极限平衡状态时，滑体抗滑力，与滑体下滑力fc和后缘裂隙水压力关系为：
即：
将g带入，得出：
若计算出12°）、断（层）——褶（曲）破碎地层边坡岩体、堆积层岩土质边坡、风化损伤岩体——中风化岩体等5个大类以及11个亚类。
给出了各类岩体结构特征、控制边坡稳定的主要结构面以及边坡岩体失稳破坏模式。
2）近水平砂泥岩互层状边坡和软硬相间的顺向岩质边坡岩体的失稳破坏是以软弱夹层或软弱层面为底滑面、陡倾节理为后边界的顺层滑移破坏。
一般经历边坡岩体拉裂变形、暴雨条件下排水不畅导致裂隙水压力作用下快速滑动、快速滑动后稳定3个阶段。
边坡岩体稳定分析中需考虑后缘裂隙水压力和下部地下水浮托力。
3）缓倾顺层结构边坡滑移一拉裂式破坏的拉裂松动区判定是边坡勘察设计中的主要问题，本文给出了相应计算方法。
参考文献：
[1]程强，寇小兵，黄绍槟.中国红层的分布及地质环境特征[j].工程地质学报，2004（1）：3440.
[2]孔纪名，陈自生.川东89.7暴雨过程中的红层滑坡[m]∥滑坡文集（9）.北京：中国铁道出版社。
1989：36-42.
[3] 何昆.蒋楚生.云南元磨高速公路路堑高边坡及滑坡整治工作[j].路基工程，2004（1）：49-51.
[4] 谷德振.岩体工程地质力学基础[m].北京：科学出版社，1979.
[5] 孙广忠.岩体结构力学[m].北京：科学出版社，1988.
[6] 孙玉科.边坡岩体稳定性分析[m].北京：科学出版社，1998.
[7]朱晗迓，马美玲，尚岳全.顺倾向层状岩质边坡溃屈破.。
