西南山區某公路路塹邊坡穩定性分析與評價

劉 斌 薛 偉 徐 鵬

(中國電建集團昆明勘測設計研究院有限公司，云南 昆明 650051)

西南山區某公路路塹邊坡穩定性分析與評價

劉 斌 薛 偉 徐 鵬

(中國電建集團昆明勘測設計研究院有限公司，云南 昆明 650051)

依托西南某高速公路路塹邊坡工程，根據其工程地質條件、巖體結構特征，對路塹邊坡的穩定性進行了定性、定量評價，并對邊坡變形破壞模式進行了分析，劃分出了邊坡穩定性等級，并提出了相對應的支護方案，以保證公路的安全性。

路塹，邊坡，巖體質量，穩定性

0 引言

山區高等級公路在建設過程中存在深挖路塹和高陡邊坡，尤其在地質背景條件復雜的西南地區，問題尤為突出，邊坡穩定問題常常制約公路建設的進度、質量和投資控制，若運行后出現問題，其處治難度和花費都是巨大的。本文通過在建的幾條山區高速公路的調查，在充分搜集公路所處的工程地質條件情況下，通過對典型深挖路塹邊坡在開挖過程揭露的工程地質條件進行現場調研、量測數據的基礎上，開展巖體質量分級。在定性分析及半定量分析的基礎上，本文選取2個典型的公路邊坡，對其穩定性進行分析評價，為類似工程采取合適的支護措施提供參考。

1 公路典型邊坡工程地質條件

根據現場調查，選取了2個典型的公路邊坡，其中邊坡1為上部砂巖下部泥巖型路塹邊坡，邊坡2為砂巖與泥巖互層型路塹邊坡。

1)上部砂巖下部泥巖型路塹邊坡(邊坡1)。

該邊坡原設計坡比為1∶0.75，分為4臺開挖(見圖1)。邊坡總體走向321°，坡長約112 m，坡高約24 m。邊坡出露的地層巖性均為侏羅系中統沙溪廟組的砂泥巖，巖層產狀290°∠42°，巖層傾向與邊坡傾向夾角約30°，邊坡總體屬于斜向坡。其中：邊坡上部主要為黃色中厚～厚層狀砂巖，層厚一般大于0.6 m。邊坡節理、裂隙發育，發育的節理主要有兩組，J1產狀為100°∠65°，J2產狀為180°∠89°，節理張開寬度多在5 mm～15 mm之間，主要由粘土和巖屑充填，膠結差；受巖性、風化及結構面影響，巖體完整性較差，多呈鑲嵌結構。邊坡下部為紅色泥巖和灰白色粉砂質泥巖，砂巖、泥巖風化強烈，以薄層狀結構為主，層厚一般為0.1 m～

0.5 m，巖體風化、崩解現象明顯?，F場初步判斷：邊坡巖體質量上部為Ⅳ級，下部為Ⅴ級。原設計支護形式為：第一、二臺邊坡菱形框格+植草。

2)砂巖與泥巖互層型路塹邊坡(邊坡2)。

該邊坡原設計坡比為1∶0.75，分為3臺開挖(見圖2)。坡長約265 m，高約36.5 m，走向50°。該邊坡巖性為侏羅系中統沙溪廟組的含鈣質結核紫紅色粉砂質泥巖、泥質粉砂巖與黃灰色石英砂巖互層。巖層產狀120°∠8°，其傾向與邊坡傾向小角度相交，坡體結構類型屬于順向坡。邊坡出露的砂巖多為弱風化，層厚一般0.2 m～0.5 m，泥巖抗風化能力弱，多為全～強風化，層厚較薄，約0.1 m～0.2 m。坡體節理、裂隙較發育，兩組優勢節理產狀分別為J1：19°∠59°和J2：315°∠67°，節理面平直光滑，無填充，無膠結。其中節理J1陡傾坡外，與層面節理相互切割，導致坡體局部有塊體失穩。受巖性、風化及結構面影響，巖體比較破碎，結構面微張，張開寬度在2 mm～6 mm之間。第二臺邊坡底部見滲水現象，沿裂隙面呈浸潤狀滴出?，F場判斷，該邊坡總體巖體質量級別為Ⅴ級。原設計防護措施為：第一臺邊坡菱形框格植草，第二、三臺邊坡無防護。

2 邊坡巖體質量具體分級

邊坡巖體質量分級采用RMR方法進行，該方法由Z.T.Bieniiawski于1973年提出，主要用于壩基、邊坡等工程的巖體質量分類。RMR分類是一種定量與定性相結合的多參數綜合分類方法，巖體的RMR取值主要取決于巖石抗壓強度(Q1)、巖石質量指標RQD(Q2)、裂面間距(Q3)、裂面性狀(Q4)和地下水(Q5)等五個參數，各參數根據地質描述和實驗成果進行評分后，按式(1)相加獲得總評分。

RMR=Q1+Q2+Q3+Q4+Q5

(1)

巖體質量分類以巖體完整程度、巖石強度和裂面狀態作為基本要素，巖石強度的評分指標采用巖石單軸飽和抗壓強度，巖體完整程度則通過巖石質量指標與裂面間距量化。

邊坡1巖體質量RMR分級見表1，邊坡2巖體質量RMR分級見表2。

表1 邊坡1巖體質量RMR分級

表2 邊坡2巖體質量RMR分級

從計算的結果看，邊坡1總體RMR分數為19.2，為Ⅵ級，邊坡2總體RMR分數為20.8，為Ⅳ級。

3 邊坡穩定性評價

邊坡1上部砂巖節理裂隙發育，受節理及層面切割，較破碎；下部泥巖風化強烈，與上部砂巖間差異風化明顯；隨著風化加劇，容易導致上部砂巖體逐步解體崩落。通過室內的邊坡穩定性計算，結合現場調研對該邊坡穩定性評價如下：邊坡整體較穩定，僅在節理密集帶及差異風化部位可能存在上部砂巖的局部塊體坍塌。

邊坡2巖性為砂泥巖互層，屬軟硬巖相間，巖體破碎，節理、裂隙較發育，且邊坡底部偶見滲水。通過室內的邊坡穩定性計算，結合現場調研對該邊坡穩定性評價如下：該類邊坡發生大規模整體失穩的可能性不大，但由于邊坡不穩定的主要控制因素為軟弱的泥巖和巖體的強烈風化，易在沿陡傾坡外的結構面產生局部失穩。

4 防治措施

1)上部砂巖下部泥巖型路塹邊坡(邊坡1)。

整體穩定性較好，局部泥巖穩定性差。對于這類邊坡，支護方案應按照邊坡特點進行設計，下部泥巖采用擋土墻支護，上部砂巖，當邊坡高度不大且破碎砂巖方量不多時，可考慮僅做局部清除；若邊坡高度較大，破碎砂巖除局部危巖體清除外，需掛柔性防護網進行防護。同時，注意對開挖邊坡巖體進行及時的噴混凝土封閉，以防止巖體進一步風化和崩解。

2)泥巖與砂巖互層型路塹邊坡(邊坡2)。

該類邊坡發生大規模整體失穩的可能性不大，但易在軟弱的泥巖和強風化巖體段沿陡傾坡外的結構面產生局部失穩。針對這類邊坡，設計已在第一臺、第二臺進行框格植草護坡，但由于邊坡開挖不平整，難以實施框格植草的坡面防護工程，可考慮在表面噴素混凝土進行防護。

5 結語

通過對該高速公路典型路塹邊坡定性、定量分析計算，可以判定：邊坡1巖體質量為Ⅵ級，應力主要集中在邊坡下部，整體較穩定，但上部穩定性較差；邊坡2巖體質量為Ⅳ級，整體穩定性較好，應力主要集中在軟弱的泥巖中。該文評價結果與邊坡實際情況達到了較好的一致性，并根據邊坡巖體質量等級，結合地質條件對邊坡進行穩定性評價，提出相應的邊坡支護方案建議。

[1] 馬慧民，王恭先.山區高速公路高邊坡病害防治實例[M].北京：人民交通出版社，2006.

[2] 李天斌，王蘭生.巖質工程高邊坡穩定性及其控制[M].北京：科學出版社，2008.

[3] 陳東亞，陳祖煜.邊坡穩定性評價方法RMR-SMR體系及其修正[J].巖石力學與工程學報，1997(4)：75-76.

[4] JTG C20—2001，公路工程地質勘察規范[S].

The stability analysis and evaluation of a cutting slope in southwest mountain highway

Liu Bin Xue Wei Xu Peng

(PowerChinaKunmingEngineeringCorporationLimited,Kunming650051,China)

Based on southwestern highway cutting slope engineering, according the engineering geology conditions and rock structure features, the paper carries out quantitative and qualitative assessment on the cutting slope stability, analyzes the slope deformation damage modes, classifies the slope stability grades, and finally puts forward corresponding support scheme, with a view to guarantee the highway safety.

cutting, slope, rock quality, stability

1009-6825(2015)30-0135-02

2015-08-13

劉 斌(1981- )，男，工程師

U416.14

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