坡顶建构筑物对既有边坡的安全性影响分析

第４１卷第２５期　・７８・　２　０　１　５年９月　山　西　建　筑　ＳＨＡＮＸＩ　ＡＲＣＨＩＴＥＣＴＵＲＥ　Ｖｏ１．４ｌ　Ｎｏ．２５　Ｓｅｐ．　２０１５　

文章编号：１００９—６８２５（２０１５）２５—００７８—０３　

坡顶建构筑物对既有边坡的安全性影响分析　

唐家富　贺渝　陆枭　

（１．重庆市建筑科学研究院，重庆４０００２０：２．重庆市渝北区建设工程质量监督站，重庆４０１１２０）　

摘要：介绍了某边坡坡顶修建重要构筑物对既有边坡稳定性的影响鉴定过程，通过常规和有限元数值分析法对边坡进行了稳定　

性分析，对同类型的坡顶有重要建筑物的边坡检测鉴定有一定的工程参考价值。　

关键词：边坡，坡顶重要建筑物，安全性　

中图分类号：ＴＵ４１３．６２　文献标识码：Ａ　

０　引言　

重庆是个山区城市，随着城市化进程的加快，各类边坡构筑　

物越来越多，其中在边坡坡顶修建重要建构筑物的情况也越来越　多，鉴于该类边坡的特殊性和重要性，ＧＢ　５０３３０－－２０１３建筑边坡　

工程技术规范将坡顶有重要建构筑物的边坡工程单列一章进行　

详细介绍。本文以某边坡坡顶修建重要构筑物对既有边坡安全　

性影响的鉴定为例，探讨该类边坡的检测鉴定，为同类边坡鉴定　

提供参考。　

１　工程概况　

该边坡位于重庆市綦江区，边坡为铁路修建时开挖形成，该　

段边坡为岩质边坡，主要由砂岩和泥岩组成，长约１９５　ｉｎ，高约　

２０　ｒｎ～３０　Ｉｎ，呈弧形，边坡坡面已喷射混凝土进行了坡面防护、局　部主动防护网防护及局部支撑支护。由于在边坡坡顶需修建多　

栋建筑，且建筑距离边坡坡顶外缘较近，为明确在建建筑对既有　

边坡稳定性的影响，进行了本次鉴定。　

２资料调查　

２．１　工程地质　

场地位于中峰寺向斜东翼，地层产状２８１。／＿５。，岩层倾角较　

平缓。根据区域地质资料，场区内及附近无断层通过。在场地附　

近的基岩陡坎露头中测得两组裂隙：产状分别为：　

１）９６。／＿５４。，裂隙延伸长度２　ｎｌ～３　Ｉｎ，间距１．０　ＩＴＩ一２．０　ｍ，闭　

合，无充填，贯通性好，为硬性结构面，结合差；　

２）２９８。／＿７５。，裂隙长度１．５　ｍ～３　ＩＴＩ，间距１．０　ｍ～２．０　ｍ，张　开０．５　ｍｍ一２　ｍｍ，少量泥质充填，为软弱结构面，结合很差；岩体　

中构造裂隙不发育～较发育，场区岩体总体上较完整，多为层状　

结构，层面为贯通性软弱结构面，结合很差。　

边坡设计参数取值建议：　

边坡岩体破裂角：取外倾结构面倾角或外倾结构面交线倾角　

和４５。＋　２两者中的较小值，建议：泥岩４５。　／２＝６０。，砂岩　

４５。＋　２＝６２。；边坡岩体等效内摩擦角：建议泥岩取５Ｏ。，砂岩取　

５５。。　

２．２边坡设计和施工资料　

由于该边坡为修建铁路时开挖并支护，现已经无法收集到该　

边坡相关资料。根据边坡顶部地产开发项目施工图显示在该边　

坡侧主要设计有４号楼、５号楼和６号楼以及地下２层车库。　２．３边坡变形监测资料调查　

委托方提供了《××项目边坡监测月报》，该监测月报显示结　

论“从监测数据初步分析建筑物、地面宏观调查情况：经巡查，在　该月监测期内被监测的建筑物、边坡未发生异常变形现象，未发　

现与边坡变形有关的地质异常反应，从地质巡查表明建筑物、边　

坡目前处于稳定状态”。　

３现场调查、检测　－　

３．１　边坡外观检查　

现场对边坡的外观质量情况进行了检查，经现场检查，除局　部喷射混凝土出现剥落外，其余部分未发现坡面外观有裂缝、变　

形等缺陷。　３．２边坡坡率和立面检查　

为了对该边坡安全性进行评价，本次检测共布置了１０个检　

测断面，现场采用全站仪对该边坡横断面和边坡坡顶线和坡脚线　进行了实测，根据现场实测数据，绘制了检测断面图，选取典型断　

面如图１所示。　

图１实测２－－２　断面图　

４边坡稳定性分析、评价　

４．１　定性分析　

１）赤平投影分析。根据勘察报告中提供的岩层和裂隙走向、　

产状，结合现场测量的边坡坡向进行定性分析，其赤平投影图如　

图２所示。　

Ｗ　Ｎ　

注①岩层产状：２８１。Ｌ５。　

一　②人工边坡产状：１５０。Ｌ６５。　③裂隙Ｉ产状：９６。￡５４。　④裂隙Ⅱ产状２９８。Ｌ７５。　

Ｓ　图２边坡赤平投影图　从图２可知，岩层产状与边坡呈反向相交，为逆向（内倾）边　

坡，岩层产状对岩质边坡稳定性影响小；裂隙组Ｉ倾向与坡向呈　

收稿日期：２０１５—０６－２４　作者简介：唐家富（１９８２．），男，工程师；　贺渝（１９７８一），男，高级工程师；　陆枭（１９８９一），

男，助理工程师　爹　１　年２９５觜　唐家富等：坡顶建构筑物对既有边坡的安全性影响分析　・７９・　

大角度切向相交，主要起切割岩体作用，对岩质边坡稳定性影响　小；裂隙组Ⅱ倾向与坡向呈反向相交，主要起切割岩体作用，对岩　

质边坡稳定性影响较小。边坡整体稳定性较好，可能的破坏模式　

以局部不稳定掉块为主。　

边坡无不利外倾结构面，边坡稳定受岩体强度控制，边坡主　

要破坏模式为局部掉块。边坡由泥岩和砂岩组成，其中泥岩为极　

软岩，边坡岩体类型为Ⅳ类，边坡安全等级为一级。边坡岩体等　效内摩擦角标准值取５０。（按泥岩取），边坡破裂角取６０。（按泥　

岩取）。　２）边坡垮塌区范围。根据ＧＢ　５０３３０－－２０１３建筑边坡工程技　

术规范第３．２．３条估算边坡塌滑区范围，估算边坡塌滑区范围的　

计算公式如下：　

Ｌ＝Ｈ／ｔａｎＯ　（１）　选取断面２＿２　，５－５　，７－７　和９－－９　对边坡的塌滑区范围进　

行了估算，其中：边坡破裂角取６０。，边坡高度在相应断面上量取，　计算结果见表１。　

表１　塌滑区范围计算结果　

断面　边坡　边坡　塌滑区　坡顶建筑物距离　坡顶建筑物　高度　破裂角　范围　编号　坡脚水平距离Ｌ　／ｍ　是否在塌滑区范围　ｆ／ｍ　（。）　Ｌ／ｍ　２—．２　２８　６０　ｌ６．２　２１．４　否　５＿＿５　２３　６０　ｌ３．３　ｌ８．６　否　７—＿７　１９．２　６０　Ｉ１．１　２６．９　否　９—母　ｌ７．２　６０　９．９　３４．４　否　注：坡顶建筑物距离坡脚水平距离以地下车库外边缘起算　

通过以上计算可知：４号、５号、６号楼以及地下车库均在边坡　

塌滑区影响范围以外，故４号、５号、６号楼以及地下车库对边坡　

安全性无影响。　

４．２定量计算　

１）平面滑动计算分析。　通过以上定性分析，本次以破裂面（６０。）作为潜在滑动面，选　

取典型断面２＿２　采用平面滑动法对边坡稳定状态进行计算评　

价。计算公式如下：　

Ｋ＝（ｙＶｃｏｓＯｔｇＯ＋Ａｃ）／ｙＶｓｉｎＯ＝（２５×６１．０８×ｃｏｓ６０。×　

ｔｇ３Ｏ．３９。＋３２．４５×４５０）／（２５×６１．０８×ｓｉｎ６０。）＝１１．３８＞１．３５（——　级边坡安全系数），边坡处于稳定状态（ｙ，Ｃ，　由勘察报告获取；　

Ａ，　由图１上量取；　取破裂面６０。）。　

２）边坡稳定性数值分析。　

鉴于该边坡的重要性，本次采用有限单元法进一步分析边坡　的稳定性。本次选取了９个断面，采用ＡＮＳＹＳ建模分析，分析方　

法为强度折减法。将坡顶建筑荷载按照集中荷载考虑加载到坡　

顶，然后选取初始折减系数，将岩土体强度参数进行折减，将折减　后的参数作为输入，进行有限元计算，若程序收敛，则岩土体仍处　

于稳定状态，然后再增加折减系数，直到程序恰好不收敛，此时的　

折减系数即为稳定或安全系数。　

经计算９个断面的边坡稳定系数计算结果均大于１．３５（一级　

边坡安全系数），各断面稳定系数计算结果见表２。　表２各断面稳定系数计算结果　

断面序号　计算安全系数　断面序号　计算安全系数　断面序号　计算安全系数　

１号断面　３．２　４号断面　１．８　７号断面　２．２　２号断面　１．８　５号断面　２．８　８号断面　３．Ｏ　３号断面　２．０　６号断面　２．６　９号断面　３．２　

本次选取典型断面２将计算过程描述如下：当岩土体强度折　

减系数Ｆ＝１．８时，此时边坡模型有塑性应变，但没有贯通到坡　

顶。当岩土体强度折减系数Ｆ＝２．０时，塑性区贯通到坡顶，并且　此时解不收敛，表明此时边坡已经破坏，因此，该边坡模型的安全　

系数取值为１．８。图３，图４为２号断面的计算图。　

图３　Ｉ－１．８时。２号　断面边坡Ｘ方向位移云图　

５综合分析　图４　Ｆ－２．０时。２号　断面边坡模型塑性应变云图　

通过对该边坡的现场调查、测绘及查阅了委托方提供的技术　

资料，经多种方法分析，４号、５号、６号楼及地下车库对边坡安全　

性影响有如下分析：　１）根据现场对边坡外观检查，发现除局部喷射混凝土出现剥　

落以外，未发现坡面有其他外观质量缺陷；也未发现边坡体有滑　

移或外力引起的裂缝等异常状况，边坡现状整体稳定。　２）根据委托方提供的技术资料（含监测月报），结合本次现场　

调查、测绘和定性、定量分析，评估认为：４号、５号、６号楼及地下　

车库对该段边坡安全性无影响。其理由如下：　

ａ．边坡不是顺向坡，无不利结构面，边坡稳定受岩体强度控　制，岩体较完整。　

ｂ．４号、５号、６号楼及地下车库均在边坡塌滑区范围以外，故　

其对边坡影响小。　

Ｃ．采用平面滑动法对边坡体进行计算分析，边坡稳定系数均　

大于１．３５（一级边坡安全系数），表明边坡整体稳定。　

ｄ．考虑建筑物上部荷载作用采用有限元数值分析法对该段　

边坡进行计算分析，其稳定系数均大于１．３５（一级边坡安全系　数），表明边坡整体稳定。　

ｅ．根据监测资料显示，边坡处于稳定状态。　

３）该段边坡坡顶未修建截、排水沟，另有部分坡体表面喷射　

混凝土破损现象，建议尽快修建相应的截、排水沟，对边坡坡面进　

行正常维护、维修处理。　４）由于该段边坡高度大，坡脚和坡顶均有重要建筑，边坡破　

坏后果很严重，建议加强对该段边坡的监测和巡视检查工作，监　

测时间不宜少于２年，发现异常应及时向有关单位汇报，以便采　

取相应的处理措施。　

６评估结论及建议　

通过查阅了委托方提供的技术资料，结合现场调查、测绘，经　

综合分析，有如下评估结论和建议：　

１）４号、５号、６号楼及地下车库对边坡安全性未产生影响，边　

坡安全性未改变，边坡现状稳定。　

２）建议：　

ａ．在边坡坡顶修建相应的截、排水沟，对局部坡面进行维护、　

维修处理。　

ｂ．对边坡进行监测，监测时间不宜少于２年，监测过程中若发　

现异常现象，应及时向有关单位汇报，以便采取相应的处理措施。　

参考文献：　

［１］ＧＢ　５０３３０－－２０１３，建筑边坡工程技术规范［ｓ］．　

［２］ＧＢ　５０００９－－２０１２，建筑结构荷载规范［Ｓ］．　［３］ＧＢ　５０００７－－２０１１，建筑地基基础设计规范［Ｓ］．　

［４］　ＧＢ　５０８４３－－２０１３，建筑边坡工程鉴定与加固技术规范［ｓ］．