大连市110指挥中心边坡稳定性分析及治理建议

李友林

（辽宁水文地质工程地质勘察院，辽宁 大连116000）

1 边坡概况

1.1 边坡自然概况

大连人防应急救援指挥中心边坡支护工程场地位于大连市西岗区长春路民防办北侧。该边坡主要岩性为中风化石英岩，坡高5.0～42.0m，长约120m，坡度为60°～80°。该边坡属人工岩质超高边坡，边坡的安全等级为一级。按照边坡现状，边坡分为2段，边坡现状见图1、图2。

西北侧AB段边坡坡高5.0～23.0m，边坡长约为40m，坡向64°，坡度55°～65°，该边坡岩性为石英岩。东北侧边坡BC段整体高20.0～42.0m，坡体呈台阶式，为人工二级放坡，坡长约为80m，坡向190°～235°，坡度60°～80°，边坡岩性为石英岩，该边坡共分2个台阶，上梯段坡面与下梯段坡面之间留有2-3m宽马道，上梯段坡高为5-25m，坡度70°～80°；下梯段坡高为15～25m，坡度60°～70°。

边坡开挖坡角较大，岩石大多呈中风化状态，现场踏勘发现西北岩层与坡面成顺层滑动状态，AB段破坏形式以滑坡为主，BC段上覆盖土层脱落以及局部岩石顺层滑坡为主。

图1 AB段边坡现状图

图2 BC段边坡现状图

1.2 边坡岩土体工程地质条件

岩土体类型及结构：根据钻孔、探槽揭露和野外现场鉴别，边坡岩土体结构及类型自上而下分别描述如下：

1.2.1 素填土（Q4ml）：黄色、灰黄色，稍湿，松散。主要由粘性土、碎石及少量植物根系混杂而成。碎石成分以石英岩碎石为主，含量40%～60%，粒径2.0～8.0cm。该层揭露厚度为0.5～1.0m。该层主要覆盖在边坡坡底。

1.2.2 中风化石英岩（Qnq2）：黄白色，变晶结构，块状构造，结构部分破坏，沿节理面有次生矿物。岩芯呈块状、短柱状，节理裂隙较发育，较软岩，较完整，岩体基本质量等级为Ⅳ级，在整个边坡均均揭露该层。

2 边坡主要岩土体参数及岩体基本质量等级的确定

2.1 边坡主要岩土体参数的确定

由于边坡较陡，坡度大于75～85°，勘察地段进行岩石现场直剪试验，测定对岩体的c、φ值的确定，参照本次野外钻探岩性鉴别和室内岩样试验，试验结果见表1。

表1 边坡岩土参数

2.2 岩体基本质量等级确定

2.2.1 岩体完整程度的定性划分

根据野外对边坡岩体的结构面发育程度统计，在岩性上发育有2-3组结构面，结构面间距0.4-1.0m。主要结构面类型为节理、裂隙及层面；结构面张开度1-3毫米，泥质胶结部分为铁质胶结，结构面较平直，结构面结合程度∶结合好；结构类型为块状结构。综上所述边坡岩体其完整程度为：较完整。

2.2.2 岩体完整性指数（Kv)值的确定及岩体完整程度的定量划分

Kv值根据 《工程岩体分级标准》（GB50218-94)3.4.3条规定确定。 在AB、BC坡面上选取了三处不同地段的岩体做测点进行节理数统计，每一测点的统计面积为2×5m2。统计结果分别见下表2：

表2 岩体节理面统计

根据野外对边坡岩体的节理统计，岩体体积节理数（Jv)中风化石英岩平均值为6.5条，经查表与其相对应的岩体完整性指数（Kv)值为0.65，确定构成边坡岩体的石英岩完整程度为较完整。

2.2.3 岩体基本质量指标（BQ）确定

根据《工程岩体分级标准》（GB50218-94)第4.2.2条确定岩体基本质量指标（BQ）。计算公式为：BQ=90＋3RC＋250 Kv，计算出中风化石英岩BQ值为321.8。

结合以上统计结果，根据《工程岩体分级标准》（GB50218-94)第4.1.1条，确定构成边坡岩体基本质量级别为Ⅳ级。

3 边坡稳定性分析

3.1 岩土体稳定性分析评价

根据现场勘探查明结果显示，组成边坡基岩为中风化石英岩岩体。由于部分边坡表层经长期雨水、植物侵蚀，表层岩体破碎、较破碎，并存在多组结构面，场地开挖后存在中高急坡临空条件下，爆破、震动、冲刷和重力作用下，裸露坡面的结构面具有坡面浅层剥落及崩塌现象破坏条件，易产生崩塌破坏。

3.2 边坡稳定性定性评价

3.2.1 AB段边坡：岩体完整程度较完整，岩体基本质量等级为Ⅳ级。岩层产状、二组结构面与边坡组合为有利因素：拟定边坡坡角为700，局部近直立，作为低～高急岩质边坡，按 《建筑边坡工程技术规范》（GB50330-2002）岩质边坡坡率允许值应为1：0.75，拟定边坡坡度不能满足规范高陡岩质边坡放坡稳定性要求。由于多组结构面的较密集切割，该边坡在爆破震动、冲刷和重力等作用下，裸露坡面浅层岩体易沿结构面剥落及崩塌，坡面浅层岩体易沿结构面剥落及崩塌失稳的可能性大。定性评价为不稳定边坡。破坏形式为坡面浅层岩体沿结构面及临空面剥坍塌。

3.2.2 BC段边坡：岩体完整程度较完整，岩体基本质量等级为Ⅳ级。岩层产状、二组结构面与边坡组合为基本有利因素：拟定边坡坡角为70-800，局部近直立，作为超高高急岩质边坡，按《建筑边坡工程技术规范》（GB50330-2002）岩质边坡坡率允许值应为1：0.75，拟定边坡坡度不能满足规范中高急岩质边坡放坡稳定性要求。由于多组结构面的较密集切割，该边坡在爆破震动、冲刷和重力等作用下，裸露坡面浅层岩体易沿结构面剥落及崩塌，坡面浅层岩体易沿结构面剥落及崩塌失稳的可能性大。

3.2.3 边坡稳定性定量评价

按照理正边坡稳定性分析软件的直线滑动法计算边坡稳定性系数如下：

（1）AB段边坡：取坡高h=8.0m，取边坡坡角a=700；计算边坡稳定性系数Ks=2.5＞1.35,满足规范稳定性要求。计算书如下：

计算项目：等厚土层土坡稳定计算 1

[计算简图]

图3

（2）BC段边坡：取坡高h=42.0m，取边坡坡角a=800；按直线滑动法计算边坡稳定性系数Ks=1.339﹤1.35,不满足规范稳定性要求。计算书如下：

图4

总的下滑力=3159.813(kN)

总的抗滑力=4231.616(kN)

土体部分下滑力=3159.813(kN)

土体部分抗滑力=4231.616(kN)

筋带在直线轴向产生的抗滑力=0.000(kN)

筋带在直线法向产生的抗滑力=0.000(kN)

（4）边坡稳定性的综合评价

根据地面调查、钻探成果及边坡稳定性系数计算分析，现状条件下该边坡为人工岩质边坡，坡面基岩裸露，AB段为顺向坡，BC段为反向坡。节理裂隙较发育，岩体较完整，边坡的岩体类型为Ⅲ类，岩石基本质量等级为Ⅳ级，作为边坡岩体，在高度大于15m时欠稳定。

经理正软件进行边坡稳定性计算，AB段边坡稳定性系数大于1.35，属于整体稳定坡段；BC坡段边坡稳定性系数大于1.1，小于1.35，属于潜在不稳定边坡坡段，局部危岩体可能发生沿结构面剥落及崩塌。

由于该边坡坡面除岩层面外，还发育有两组主要节理面，节理面与岩层面共同切割，在长期遭受风化剥蚀，雨水冲刷和重力等外力作用的影响下，坡面浅层岩体结构面结合力减弱，沿节理裂隙可能发生崩塌失稳，边坡破坏形式主要为浅表层岩体沿结构面、临空面剥落或崩塌。

综上所述，该边坡为潜在不稳定边坡，局部坡面浅层岩体可能沿结构面剥落或崩塌。

4 边坡治理建议

该边坡属于一级边坡，边坡支护施工时应采取必要的安全措施保证施工安全有序进行。如施工时发现异常地质情况，应及时反馈信息，为设计单位的动态设计提供准确依据。

4.1 场地AB、BC、边坡作为场地开挖形成的低～中高急～超高岩质边坡，施工中对坡面风化破碎岩体应予以清除，并对坡顶岩层适当放坡。

AB段岩质边坡，建议进行防护锚钉＋挂网喷砼进行表面防护处理，对于破碎带发育处的坡体，对坡体表面清理及削坡,削坡后坡率建议值为1：0.75，削坡后，建议采用锚索＋钢腰梁＋挂网喷砼支护体系,其中锚索自由段应进入稳定基岩地层。

对BC段岩质边坡，建议采用锚钉＋挂网喷砼支护体系进行处理，但对于局部地段由于坡角过陡，形成临空结构面，造成坡体滑塌的地段，建议对此地段重新进行台阶式放坡，台阶坡高不超过15米，建议坡率为：1：0.75，然后进行防护锚钉＋挂网喷砼支护体系支护。

4.2 边坡顶部汇水面积较大，边坡设计应考虑截水排水措施。边坡治理需做好两套排水系统，一是边坡顶部设置硬覆盖和截洪沟以及边坡底部设置排水沟，使得降水形成的地表径流不能进入坡体，二是要建立坡体内排水系统，设置反滤层和泄水孔，将进入坡体内的水及时排出，防止形成滞水。

4.3 边坡治理应坚持“动态设计”、“动态施工”的原则。采用信息施工法施工。

4.4 边坡工程应进行长期位移、沉降变形观测以及支护系统的内力检测，为其它同类工程积累设计施工经验。

［1］高大钊.岩土工程的回顾与前瞻[M].北京：人民交通出版社，2001.

［2］赵国斌，颉华.预应力锚索抗滑桩在边坡变形治理中的应用[J].科技情报开发与经济,2006.

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