(二) 边坡可能失稳的模式
1#边坡为上土下岩边坡,2#边坡为岩质边坡,强风化岩多呈散体碎裂状,潜在滑动面可能在其内部软弱结构面或土岩接触部位,可能破坏形式为近似圆弧面滑移。
(三)边坡稳定性计算分析 1、 边坡稳定性评价计算模型
根据场地岩土体结构特征,工程地质、水文地质条件,结合我省类似场地的经验以及边坡可能失稳的模式,定量评价模型1#边坡采用圆弧滑动法,2#边坡采用圆弧滑动法与平面滑动法。根据《建筑边坡工程技术规范》(GB50330-2002)第5.2.3条,边坡稳定性系数按下式计算: ⑴圆弧滑动法 Ks=∑Ri∕∑Ti
Ni=(Gi+Gbi)cosθi+Pwisin(αi-θi) Ti=(Gi+Gbi) sinθi+Pwicos (αi-θi) Ri= Nitgфi+cili
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) фi—第i计算条块滑动面上岩土体的内摩擦角标准值(0) li—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(0) 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) ⑵平面滑动法
Ks=(Vcosθtgф+Ac)∕rVsinθ 式中 Ks—边坡稳定性系数 r—岩土体的重度(kN/ m3) ф—结构面内摩擦角(0) c—结构面的粘聚力(kPa) A—结构面的面积(m2) V—岩体的体积(m3) θ—结构面的倾角(0) 2、 边坡稳定性计算参数的选用
根据室内试验、野外地质调查及当地经验综合考虑,边坡稳定性计算参数的选用见表九。
边坡稳定性计算参数一览表
表九
天然 岩土层序号及名称 容重 饱和 容重 不考虑降水及 地震力作用下 粘聚力 内摩擦角 考虑降水及地震力 作用下及岩石结构段 粘聚力 内摩擦角 kN/m ②残积砾质粘性土 ②-1辉绿岩残积土 ③全风化花岗岩 ③-1全风化辉绿岩 ④强风化花岗岩 ④-1强风化辉绿岩 ⑤中风化花岗岩 ⑤中风化辉绿岩 17.6 17.6 19.7 19.6 21.8 21.9 25.8 26.1 3kN/m 18.0 18.0 20.2 20.2 22.3 22.3 26.0 26.3 43 38 50 50 200 200 400 400 23 16 30 30 35 35 40 40 25 24 20 20 50 50 80 80 14 7 20 20 25 25 30 30 3注:粘聚力、内摩擦角为经验值。 3、边坡稳定性计算结果
由于本场地全风化岩及强风化岩均呈碎裂散体状,其发生坡体发生滑动破坏的模式呈圆弧状,故本工程边坡按瑞典圆弧法进行边坡稳定性计算,编制相应的计算机程序,对边坡的最危险滑动面进行优化搜索,由于地下水渗流、地震力及岩体的结构面强度对边坡稳定性影响较大,因此在计算边坡的稳定性时分别考虑了在没有降水及地震力作用下与降水、地震力及岩体结构面共同作用下对边坡的稳定性计算,计算结果见表十。(仅列出各种条件下的最小安全系数值)
边坡稳定性计算结果一览表
表十
最小安全系数Kmin 边坡编号 计算剖面 不考虑降水及地震力作用 圆弧滑动法 1-1’ 1-1’ 1边坡 #考虑降水地震力及岩体结构面 圆弧滑动法 0.71 0.61* 0.82 0.66* 0.74 1.77 1.01 1.01 1.01 1.02* 1.16 1.18 1.13 1.19 平面直线法 / / / / 1.89 1.18 1.24 1.31 1.20* 1.30 1.37 1.32 1.42 平面直线法 / / / / / 8.14 2.58 3.58 3.86 3.58* 4.00 4.26 3.93 4.26 1.96 1.53* 1.98 1.50* 1.57 6.03 2.25 2.89 2.99 2.93* 3.41 3.57 3.25 3.47 2-2’ 2-2’ 3-3’ 6-6’ 2边坡 A段 #7-7’ 8-8’ 2 边坡C段 2 边坡E段 2 边坡F段 2 边坡H段 2 边坡I段 #####9-9’ 10-10’ 11-11’ 12-12’ 13-13’ 14-14’ 2 边坡K段 2 边坡L段 ##15-15’ 16-16’ 4.09* 6.21 4.82* 7.59 1.21* 1.68 1.40* 1.98 注:1# 边坡带*为考虑学生宿舍楼建设后坡顶加载的影响,2# 边坡带*为考虑坡顶水塔加载的影响。
根据《建筑边坡工程技术规范》(GB50330-2002)表5.3.1中的规定,本边坡为二级边坡,边坡稳定系数K按圆弧滑动法不小于1.25,平面直线法不小于1.30。经过对该场区内边坡定性及定量分析,得到该边坡计算安全系数,结合上述规范规定,该场区内边坡在考虑降水、地震力及岩体结构面的条件下最小安全系数按圆弧滑动法计算大部分小于1.25,故应作相应的治理防护。
六、边坡治理方案及监测
(一)边坡塌滑区范围的估算
1#边坡为上土下岩边坡,2#边坡为岩质边坡,依照规范(GB50330-2002)3.2.3条边坡塌滑区范围可按公式L=H/tgθ进行估算,式中: L---边坡坡顶塌滑区边缘至坡底边缘的水平投影距离(m) H---边坡高度(m) θ---边坡的破裂角(°) 各段计算结果见表十一。
边坡塌滑区范围估算表
表十一
边坡编号 1边坡 2 边坡A段 2 边坡C段 2 边坡D段 2 边坡E段 2 边坡F段 2 边坡G段 2 边坡H段 2 边坡I段 2 边坡J段 ##########边坡坡顶塌滑区边缘至坡底边缘边坡高度(m) 岩土体内摩擦角Ф(°) 的水平投影距离(m) 30.1 24.5 14.9 13.3 13.9 16.1 17.5 17.5 16.3 21.2 14 30 30 30 30 30 30 30 30 30 23.52 14.15 8.60 7.68 8.03 9.30 10.10 10.10 9.41 12.24 2 边坡K段 2 边坡L段 ##27.5 20.5 30 30 15.88 11.84 根据上表可以看出,边坡边顶塌滑区边缘至坡底的水平距离为7.68-23.52m,在边坡未进行治理时建筑物应避开塌滑区范围。 (二)边坡后缘山体防护措施
1、应在1#边坡坡顶处修好截水沟,防止暴雨来临,汇集的地表水顺坡而下与渗透入岩土层中,使其饱水软化,力学性能大幅度降低,影响边坡安全。 2、2#边坡山体坡角为20-45°,植被茂密,个别开挖地段应予以填平压实,并种植植物,修好截水沟,有利于地表水排泄,达到防渗效果。 (三)边坡加固措施
1、1#边坡为上土下岩边坡,较高,植被茂密,目前是稳定的,且坡面及山体土质较好,修建学生宿舍楼时,应修好排水沟及导水沟,有利于地表水排泄,达到防渗效果。根据邻近边坡治理经验,结合该边坡实际条件,坡顶段边坡(上陡坎处)可采用土钉、锚杆或格构式进行加固,坡面喷混凝土加以保护,并设置一定数量的泄水孔,保证坡体地下水的排泄畅通;中段(两陡坎之间)坡面上开挖地段及小冲沟应予以填平压实,并种植植物,进行防渗处理,并设置防渗导水设施(如导水沟或排水管道);坡脚人工开挖段(下陡坎处)经修整后采用毛石钢筋混凝土挡墙加锚索(或锚杆)支护,并设置一定数量的泄水孔,持力层可选择强风化岩或中风化岩。
2、2#边坡应清除可能坠落的岩块,采用岩石锚杆进行加固,再喷射混凝土保护坡面,并在坡面设置一定数量的地下水排泄孔。
边坡支护计算参数一览表
表十二
岩土层序号及名称 ②残积砾质粘性土 ②-1辉绿岩残积粘性土 ③全风化花岗岩 ③-1全风化辉绿岩 ④强风化花岗岩 ④-1强风化辉绿岩 ⑤中风化花岗岩 ⑤-1中风化辉绿岩 岩土层与锚固体粘结强度特征值frb(kPa) 30 25 80 70 160 150 750 700 岩土层对挡墙基底摩擦系数μ 0.25 0.20 0.45 0.40 0.55 0.50 0.70 0.65 (四)监测
由于该边坡较高,安全等级为二级,宜作好长期监测,对边坡失稳作出预警,及时处理,主要监测措施有:
1、对坡顶上山体、水塔、输水管道进行查巡,在潜在溻滑区内,禁止人工开挖洞穴,破坏植被,并查看有无渗漏水、有无裂缝、地表积水、防渗沟是否畅通等不利因素。
2、在坡顶设置水平位移长期观测点,观测边坡动态变化。
3、查看坡面及坡底有无地下水渗出,若有地下水则应及时分析其来源及其对边坡稳定性的影响,查看坡面保护层的完整性,若有剥落应及时补充。 4、应注意天气预报,在暴雨来临前确保排水设施工正常工作。
七、结论与建议
(一)结论
1、本次勘察达到详勘要求,所提供资料可为边坡防治设计依据。
2、该场区边坡在不考虑降水及地震力作用下处于临界-稳定状态,在考虑降水及地震力作用下可能发生塌滑,应采取适当措施进行防治,边坡稳定安全系数按圆弧滑动法计算取1.25。
3、该边坡等级为二级,支护结构的重要性系数r0应1.0。
4、该场地土对钢筋混凝土结构中的钢筋、混凝土结构不具腐蚀性,对钢结构具弱腐蚀性。 (二)建议
1、边坡目前是处于临界-稳定状态,应在雨季来临之前作好边坡加固,并在山体上潜在滑动区后缘设置畅通排水沟,在山谷间应作导洪沟,填平山坡上土坑、沟穴等保护措施。
2、由于坡高较高,施工中宜采取有效安全措施确保施工安全。
3、宜设置监测系统,对边坡动态进行长期监测,监测周期可视具体情况而定。 4、边坡治理方案见第六章节。