珠海市某石化基地土岩混合质高边坡稳定性分析

珠海市某石化基地土岩混合质高边坡稳定性分析
摘要：边坡的稳定性一直是人们关心的问题，土岩混合质高边坡的稳定具有
一定的复杂性。本文以典型工程实例为背景，在研究其工程地质条件的基础上，
采用不同的分析方法，对土质边坡和岩质边坡的稳定性进行了分析，为珠海地区
类似边坡的研究及治理提供参考或借鉴。

关键词：土岩混合质 边坡 稳定性分析
随着经济的发展，珠海市存在的土岩混合质高陡边坡越来越多，由于区
域独特的地质环境及气候条件，边坡失稳的情况时有发生，因此，边坡的稳定性
越来越受到关注。珠海某石化基地高边坡为人工削坡形成的高陡土岩混合质边
坡，在珠海地区具有典型性，本文以其为例展开探讨，分析该边坡的稳定性，以
期给珠海地区类似的边坡稳定性研究及治理提供参考或借鉴。

1边坡形态特征
地形地貌属低山丘陵地貌，相对高差达260m，边坡位于山体坡脚，全长约
300m，高度5.0～35.0m，坡面角60º～80º，中间高，南北两端低。
坡面上部凸凹不平，危岩体发育；坡面中下部较为平整。

2边坡岩土工程性质
该边坡由燕山早期第三阶段（γ52-3）的中细粒斑状黑云母花岗岩组成，坡
顶0.0～8.0m为坡残积土、全风化岩、强风化岩，下部为中风化岩。

（1）坡残积层（Qdel）
主要分布于边坡坡顶区域，呈黄褐色，主要成份为粘性土及石英砾砂，部分
地段含岩石碎块，并夹中风化花岗岩孤石，稍湿，硬塑，一般厚度1～3m。

（2）全风化花岗岩（γ52-3）
主要揭露于边坡中上部-边坡顶部，呈黄褐、灰白等色，主要成份为粘土、
长石、石英砂等，稍湿，硬塑-坚硬，厚度一般为2～3m。

（3） 强风化花岗岩（γ52-3）
主要揭露于边坡中上部-边坡顶部，下伏于全风化层，呈灰白、灰褐色，带
黑色斑点，夹少量岩石碎块，呈半岩半土状，风化裂隙发育，厚度一般2～3m。

（4）中风化花岗岩（γ52-3）
主要揭露于边坡中部，下伏于强风化层，以灰白色为主，带黑色斑点，主要
矿物成分有长石、石英和少量黑云母，中粗粒花岗结构，块状构造；岩体节理裂
隙一般较发育，结构面一般较平直，主要发育的节理裂隙面有：①205°∠23°②
145°∠43°③70°∠82°④150°∠30°⑤133°∠33°⑥90°∠71°⑦170°∠72°。

3稳定性分析
土质边坡稳定性的影响因素主要有：边坡的高度、坡度、土层的厚度及土体
的物理力学性质等。岩质边坡稳定性的影响因素主要有：边坡的高度、坡度、岩
体的破碎程度及岩石的强度等。

3.1土质边坡稳定性分析
采用理正岩土5.11版软件自动搜索计算出边坡最小安全系数，以分析边坡
的稳定性。

（1）计算方法的介绍
边坡稳定性系数采用圆弧滑动法计算稳定系数Ks，可按下式计算：

式中Ks——边坡稳定性系数；ci——第i计算条块滑动面上岩土体的粘结强
度标准值(kPa)；φi——第i计算条块滑动面上岩土体的内摩擦角标准值(°)；ιi——
第i计算条块滑动面长度(m)；θi 、αi——第i计算条块底面倾角和地下水位面倾
角(°)；Gi——第i计算条块单位宽度岩土体自重(kN／m)；Gbi——第i计算条块
滑体地表建筑物的单位宽度自重(kN／m)；Pwi——第i计算条块单位宽度的动水
压力(kN／m)；Ni——第i计算条块滑体在滑动面法线上的反力(kN／m)；Ti——
第i计算条块滑体在滑动面切线上的反力(kN／m)；Ri——第i计算条块滑动面
上的抗滑力(kN／m)。

（2）物理力学参数
该边坡岩土参数详见表1：
表1岩土物理力学参数
（3）计算结果与稳定性评价
土质边坡在天然工况下安全系数Ks=1.015，在饱和工况下安全系数
Ks=0.842，说明在天然工况下边坡处于基本稳定状态，在饱和工况下处于欠稳定
状态。

3.2岩质边坡稳定性分析
岩质边坡变形主要受地质构造所控制，总是沿低强度的结构面（层面、片理
面、节理面及断层面等）发生。边坡上任何一块岩体，要想变形移动，必须脱离
周围岩体，不但要有底部滑动面，而且要有后方及左右两侧的分割面。在基岩斜
坡上，这些滑动面和分割面一般都是由各种软弱面构成。软弱结构面对边坡稳定
性的影响主要取决于结构面产状与边坡产状的几何关系、结构面的性质、结构面
的发育程度以及结构面的组合关系。

① 当结构面或结构面交线的倾向与坡面倾向相反时，即岩层倾向坡内。这
种边坡为稳定结构，崩塌（滑坡）的可能性小。

② 当结构面或结构面交线的倾向与坡面倾向基本一致但倾角大于坡角时，
边坡为基本稳定结构。

③ 当结构面或结构面交线的倾向与坡面倾向之间夹角小于45°且倾角小于
坡角时，边坡为不稳定结构。

2、计算方法及参数
赤平投影分析法采用J.T.Mankland岩石边坡楔形破坏判断准则，即基于一个
最简单的破坏条件：组合交线的倾向与坡面一致，楔形破坏体的组合交线在边坡
面出露，其倾角小于坡角，不连续面的抗剪强度只考虑摩擦角，认为小于组合交
线的倾角时，便发生破坏。其数学表达式为（式中：表示边坡坡角；表示组合交
线倾角；表示不连续面的内摩擦角），参见图1。

图1 楔形破坏示意图
三维楔形体稳定性分析在赤平投影分析加入了岩体重度、地震力、节理裂隙
面黏聚力及内摩擦角等影响因素进行定量计算，通过比较总下滑力与有效反力的
关系确定安全系数。
3、计算结果与稳定性评价
根据地区经验，等效内摩擦圆取26.1°，节理裂隙面的黏聚力为20kPa，内
摩擦角为26.1°，岩体自重26 kN/m3。通过赤平投影法分析及三维稳定性计算，
可能发生楔形破坏的节理裂隙面组合及安全系数详见表2：

表2不利节理裂隙面组合计算结果统计表

从上表的计算结果可以看出，各楔形体安全系数均大于1.3（建筑边坡设计
规范要求），岩质边坡的稳定性较好。

五、总结
该边坡是上部为土下部为岩的土岩混合质边坡，边坡地质环境条件比较简
单，对边坡稳定性影响较大的因素主要有高度大、坡度陡和土体在饱和状态下物
理力学性质差及岩体节理裂隙发育。通过计算分析，土质边坡稳定性较差，岩质
边坡稳定性较好。

参考文献：
曹运江，廖坤炎，唐告生等，大关职中滑坡成因机理研究及其稳定性评价【A】.
见：中国建筑学会. 第三届全国边坡工程学术研讨会论文集，2011（05）

邓钟敏，徐世光，郭婷婷.边坡稳定性分析评价方法综述【J】.矿业工程，2010
（02）

张希黔，周敬，葛用等.基于数值计算的楔形体稳定性分析方法研究【J】.
公路交通科技，2010（11）

詹志雄.赤平极射投影分析和楔形体稳定计算【J】.铁道勘察，2005（04）
作者简介：廖坤炎，男，汉族，硕士研究生；工作单位：广东省地质局第一
地质大队（广东省珠海地质灾害应急抢险技术中心） ，广东珠海，519000