岩土工程勘察在地质工程边坡治理中的运用分析

杨争

（西北综合勘察设计研究院，西安 710003）

1 引言

岩土工程勘察指的是在边坡治理范围内，通过勘察、分析、评价的方式来反映地区范围内的地理特征。通过利用岩土工程勘察来掌握地质构造与荷载能力，并持续对边坡内部形变、位移来进行检测，可以有效分析出能够对边坡治理造成影响的各种不利因素，进而让边坡治理实现安全、稳定施工。在边坡治理项目中，岩土工程勘察的重要性毋庸置疑，通过岩土工程勘察不仅可以实现对地质条件的分析，还可以结合不同勘察阶段的勘察数据为边坡治理提供决策建议，进而保证边坡治理期间各项工作得以正常推进。在岩土工程勘察中，勘察报告是地质勘察成果的一种表现。另外，还可以通过岩土工程勘察来分析施工范围内的土质与地下水的实际情况，以此让边坡治理工作的推进变得更加顺利。

2 工程概况

以某高速公路边坡项目为例，该路段共有370 处大于30 m的高堑坡，最高堑坡197 m。在开展勘察工作时，优先分析了地形、地貌、岩性等参数，并对路段上、下边坡中的局部变形问题进行了重点关注。该区域共产生4 个滑坡。自然斜坡走向为由南至北。地层为滑坡堆积层、残坡积层。斜坡下部有南北向断层，断层在断裂带的影响下出现了严重褶皱，节理裂隙发育。在对其进行岩土工程勘察时，所采用的主要勘察技术为工程钻探技术，在勘察中提前发现了滑坡存在的潜在风险，工程触探用以分析地层成分，地质测绘分析地形地貌，岩土工程勘察为边坡项目提供了大量重要数据。图1 为滑坡灾害现场。

图1 滑坡灾害现场

3 岩土工程勘察在地质工程边坡治理中的运用

3.1 勘察技术选择

在地质工程边坡治理中应用岩土工程勘察技术的主要目的，是为后期的边坡加固支护提供详尽可靠的地质地层结构信息。然而在勘察技术的选择上，还要根据边坡工程性质、现场地貌条件、勘察成本等综合因素来权衡。本次岩土工程勘察的要求是：降低地下水对勘察数据的干扰影响，获取边坡地质详细情况；同时要尽可能地缩短勘察作业周期，避免支护前边坡再度侧滑失稳，给边坡支护设计带来不利影响。

鉴于整个高堑坡坡度已超过45°，且坡面部位未做过任何防护工程措施，选择应用钻探技术对边坡进行岩土工程勘察。在勘察布孔方案中，共设计了5 处钻探孔位，钻孔标号为ZK1~ZK5，具体实施步骤为如下：

首先，在勘察设计孔位处建设基台，安装架设好履带式空气潜孔锤钻机，使动力头与钻孔点位的铅垂线重合后，操作钻头向下取心钻进。将5 个钻孔的累计进深控制在101.30 m，取得11 件原状土样，送往工地实验室进行土工试验。

而后在勘察现场开展标准贯入试验，这是一种测定边坡土体承载力的动力触探方法。具体操作是将一个标准规格的贯入器固定在钻孔孔底，本次岩土工程勘察使用的贯入器刃角为18°~20°，内径与外径分别为50 mm 与35 mm，长度为460 mm，刃口端部厚约1.6 mm，然后使用一个质量为63.5 kg的标准试验锤，在落距高度为76 cm 释放，将贯入器打入钻孔孔底的土体一定深度。记录锤击次数并重新提升试验小锤至贯入器上端76 cm 处，再次释放直至贯入器没入土体深度达到30 cm 为止。此时根据试验落锤次数，对照表1 的密实度分类表，即可判断出边坡砂土的密实度。

表1 天然状态砂土的密实度分类

3.2 边坡地质条件分析

3.2.1 岩土特征

岩土特征分析是为了获知边坡土体的承载性能、自稳能力，如边坡使用混凝土喷锚支护的工程措施来治理边坡时，就必须要在设计阶段考虑边坡变形控制难度、边坡工程安全等级以及边坡侧压力等因素。根据钻探揭露以及现场土工试验结果来看，该边坡工程场地内的地层由上至下依次分布为。

1）人工素填土，未完成自重固结作用、土砾间隙较大且黏聚力较小，自稳定性不具备重力挡土墙理想持力土层的条件，平均层厚为9.8 m。

2）第四系冲积层，以粉质黏土为主，夹带有少量淤泥质黏土。土质液性指数较高，为可塑状。

土工试验指标值如下：含水量W=26.4%；孔隙比e=0.716;液性指数Il=0.30；压缩模量Es=6.42 MPa，平均层厚为2.23 m。

3）第四系坡积层，主要为淤泥质黏土夹粉土。土质黏软稍湿，为软塑状。

土质土工试验指标值如下：W=33.4%；e=0.819；Il=0.42；Es=4.91 MPa，平均层厚为2.94 m。

4）第四系残积层，主要为含砂粉黏土，土质为干强度较高的硬塑状。

土工试验指标值如下：W=34.7%；e=0.912；Il=0.24；Es=7.42 MPa，平均层厚为4.97 m。

总体来看，该边坡工程除了第四系残积层土质以外，其他土层均有着液性指数高、压缩模量大、容许荷载低等特点，均无法满足重力挡土墙工程对基础持力土层承载性能的需求。而相比之下，第四系含砂粉黏土的物理力学性状则表现较好，理论上可以作为桩端持力土层。因此，边坡治理工程可以选择“抗滑桩”“锚固桩”等低成本支护技术方案。

3.2.2 水文地质情况分析

结合取样试验结果以及水位管的观测情况，该边坡工程场地的地下水文情况可以总结为如下

1）边坡所在的工程场地内均发现高含水层迹象，通过水位观测试验发现，仅有人工素填土层中发现少量滞水现象，且富集密度不均、富水性不强，说明该工程的滑坡灾害的发生原因不为土壤液化导致的结构破坏。

2）结合5 个钻孔的水位观测结果来看，整个边坡水位深度应当处于0.31~6.42 m，除人工素填土层外，其余揭露土层均表现为相对弱含水层特征。

3）分析该边坡地下富水性差的原因主要有两个，一是土层分布清晰，不存在互层现象，且黏土、粉质黏土以及淤泥质黏土居多，由于天然隔水层结构较厚，下覆含水层极难通过地层渗透来补充滞水量；二是周边地形不满足下渗条件，由于地层内部裂缝不呈发育状态，地下含水层与地表水系之间无法通过裂缝通道来建立水力联系。

水文地质分析结果说明了该地边坡治理工程不会遭受地下大量涌水的不良影响，因此，在治理技术方案的选择上更加灵活。由于理想的基础持力土层含水量较小，因此，在支护工程设计时，基础结构承载仅仅考虑工程力学指标因素即可，可以将更多的设计精力放在降低工程建设成本、工程安全以及施工难度的问题上。

3.3 具体治理方法

在开展边坡治理时，应该对治理区域的地质条件进行分析，以此来了解边坡治理的实际需求，如边坡高度、方向乃至治理区域的植被生长情况，都是需要在治理开始前了解的必要内容[2]。在进行岩土工程勘察时，需要通过地表、洞穴测绘来明确基础地质数据，以此来让边坡治理变得更加简单。在明确基础地质参数后，需要在勘察中对岩溶、地下水分布进行分析，以此来明确岩溶区域与其他区域的间距，判断岩溶是否会影响到边坡治理工程的正常推进。与此同时，还应该在勘察期间对洞穴形态、地质条件进行分析，在明确地下水实际情况的同时对区域内山坡地段进行划分，从坡度高度、形状等多角度勘察来提高数据准确性。

除此之外，由于边坡地段的地层与风化问题都将会影响到边坡治理工作的开展，因此，还要结合多方数据对地层信息进行判断，并对后续的边坡开挖坡度走向、高度进行定义。需要注意的是，在对坡面岩石层进行分析时，需要重点关注岩石层是否为软弱地质。当所有基础数据采集完成后，便可以结合数据来分析边坡治理存在的难度问题，以此来提高边坡治理效果。

4 结语

总而言之，岩土工程勘察是边坡治理中的关键技术之一，科学的勘察方式不仅可以掌握边坡治理区域的水文地质情况，还能够发现边坡治理期间存在的潜在风险隐患，进而提高边坡治理效果。岩土工程勘察方法有很多，项目要结合实际情况来选择不同的勘察方法，例如，在对地质、地貌进行分析时，就可以利用地质测绘的方式来快速掌握地质情况，若要了解地层参数，则需要结合钻探法等方式来对地层进行分析，选择适合的勘察方式可以在提高勘察效率的同时提高勘察质量。