岩质高陡边坡稳定性分析评价.doc

岩质高陡边坡
稳定性分析评价

xx地质海上工程勘察院
xx年xx月xx日

1、 引言
随着xx市城镇建设进程的加快，有限的建设用地资源已经无法满足城市建设的需要，为了充分利用土地资源，大量高层建筑将倚山而建，建筑场地内普遍分布有高陡边坡，其安全与否，直接关系到坡底公路、建筑物以及人民生命财产的安全。因此，对高陡边坡的稳定性评价已经成为确保建设场地及相关建筑物安全的关键环节之一。本文仅以xx市xx路高陡边坡为例，阐述一般岩质高陡边坡稳定性评价的分析方法，为边坡的加固设计提供科学的参考依据。
2、 建设边坡场地概况
2.1场地地理位置、地形地貌及工程概况
边坡场地位于xx市xx区xx市科学技术局信息中心东侧，xx路西南侧原xx锅炉机电工程公司院内。边坡位于构造侵蚀低丘坡麓，山体植被茂盛，最大高差31.60m。由于人工开挖山体形成长约172.00m的人工边坡。边坡形态呈“S”形，坡底场地拟建三栋高层建筑物。该边坡工程安全等级为一级。
根据边坡形态将该边坡划分四段，详见表1（边坡基本情况一览表）
边坡的外貌特征详见照片1、照片2、照片3、照片4。

边坡基本情况一览表 表1

分段
名称
坡长
（m）
坡高
（m）
岩层倾向与坡向关系
边坡
倾向
（°）
坡角
（°）
岩体
产状
主要节理
产状
（°）
岩体类型
破坏特征
AB
37.00
20.00
斜交
30
69
147°∠62°
40°∠52°40°∠85°
Ⅲ
沿陡倾、临空的结构面塌滑，沿竖向结构面剪切破坏坠落，块体重一般1-2吨
BC
38.00
27.00
斜交
24
72
151°∠67°
55°∠64°55°∠43°
Ⅲ
沿陡倾、临空的结构面塌滑，沿竖向结构面剪切破坏坠落，块体重一般1-5吨
CD
39.00
42.00
斜交
0
58
152°∠48°
42°∠55°
42°∠65°
Ⅲ
沿外倾结构面滑移，沿竖向结构面剪切破坏坠落。
DE
51.00
30.00
斜交
40
60
156°∠52°
45°∠66°70°∠48°
Ⅲ
由不利组合面切割，块体失稳坠落，块体重小于1吨

照片1 xx市xx路边坡AB段

照片2 xx市xx路边坡BC段

照片3 xx市xx路边坡CD段

照片4 xx市xx路边坡DE段

2.2区域地质构造
边坡场地所处大地构造单元为xx准地台xx台隆复州台陷复州～xx凹陷区内。在场地范围内未发现断裂构造存在，地质构造简单。根据工程地质测绘，该场地节理、裂隙及层间裂隙发育，节理面擦痕发育，表明该边坡节理已发生错动或位移，是成为基岩边坡岩块坠落的诱导因素。
2.3 地震
根据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）及《中国地震动参数区划图（GB18306-2001）》之规定，该地区抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度0.10g，设计地震分组为第一组。
2.4 水文地质
场区地下水赋存于岩体节理裂隙、构造裂隙中，主要接受大气降雨和山区基岩裂隙水的补给，以表面径流以及蒸腾方式排泄。边坡坡面植被发育，周边地形地貌利于地表水流的汇集，易渗入边坡坡体。据场地地质资料，该区地下水对钢结构具弱腐蚀性，对其他建筑材料无腐蚀性。

3、 岩体物理力学性质指标
组成该边坡岩性为中风化石英岩，呈黄灰色～灰白色，隐晶质及变晶结构，块状构造，矿物成份主要为石英。岩石节理、裂隙及层间裂隙发育， “X”型节理发育。岩体完整程度较完整，岩体结构面结合较差，边坡岩体类型为Ⅲ类，根据野外及试验测试结果，依据现行国家、地方标准、规范，综合确定该边坡中风化石英岩岩体天然密度r=2.8g/cm3，粘聚力c=0.05MPa，内摩擦角φ=27°。
4、 岩质边坡稳定性分析
4.1 赤平极射投影法
该方法是根据现场踏勘结果，将边坡某一调查点处岩体中发育的多组裂隙绘制成赤平投影图，根据所绘制成的赤平投影图对该点处边坡岩体的稳定性进行分析判断。该边坡岩层产状为147°～156°∠52°～67°。“X”型节理发育，多将岩体切割成块状。主要节理产状为40°∠52°、40°∠85°、55°∠43°、55°∠64°、42°∠55°、42°∠65°、70°∠48°、45°∠66°。边坡局部岩块已崩塌，同时伴有潜在危岩崩塌或滑塌，为危岩崩塌型边坡。节理裂隙走向玫瑰花图见图1、节理裂隙等密度图见图2。

图1 节理裂隙走向玫瑰花图

图2 节理裂隙等密度图
岩质边坡赤平投影稳定性评价一览表 表2
边坡分段
坡高（米）
计算方法
稳定性评价
AB
20.00
赤平投影法
较稳定的
BC
27.00
赤平投影法
较稳定的
CD
42.00
赤平投影法
较稳定的
DE
30.00
赤平投影法
稳定的
赤平投影图详见图3、图4、图5、图6。

图3 边坡AB段赤平投影图

图4 边坡BC段赤平投影图

图5 边坡CD段赤平投影图

图6 边坡DE段赤平投影图

4.2 极限平衡法
本文应用极限平衡分析法对潜在的不稳定岩体，按其可能的破坏型式，采用相应的极限平衡理论进行稳定性验算。对边坡各段的计算过程详见表3（边坡稳定性评价一览表）。
边坡稳定性评价一览表 表3
边坡分段
坡高（米）
计算方法
计算稳定性系数
规范规定稳定安全系数
稳定性
评价
AB
20.00
平面滑动法
1．088
1.35
不稳定
BC
27.00
平面滑动法
0．890
1.35
不稳定
CD
42.00
平面滑动法
0．983
1.35
不稳定
DE
30.00
平面滑动法
1．089
1.35
不稳定
----------------------------------------------------------------------
计算项目: 简单平面滑动稳定分析 AB段
-----------------------------
[ 计算简图 ]

----------------------------------------------------------------------
[ 计算条件 ]
----------------------------------------------------------------------
[ 基本参数 ]
计算方法： 极限平衡法
计算目标： 计算安全系数
地震加速度系数： 0.100
地震作用综合系数： 0.250
抗震重要性系数： 1.000
边坡高度： 20.000(m)
结构面倾角： 52.0(°)
结构面粘聚力： 50.0(kPa)
结构面内摩擦角： 27.0(°)

[ 坡线参数 ]

坡线段数 1
序号 水平投影(m) 竖向投影(m) 倾角(°)
1 7.677 20.000 69.0

[ 岩层参数 ]
层数 1
序号 控制点Y坐标 容重 锚杆和岩石粘结强度
(m) (kN/m3) frb(kPa)
1 20.000 28.0 600.0
---------------------------------------------------------------------
[ 计算结果 ]
---------------------------------------------------------------------
岩体重量： 2225.6(kN)
水平外荷载： 0.0(kN)
竖向外荷载： 0.0(kN)
水平地震作用： 55.6(kN)
侧面裂隙水压力： 0.0(kN)
底面裂隙水压力： 0.0(kN)
结构面上正压力： 1326.3(kN)
总下滑力： 1788.0(kN)
总抗滑力： 1944.8(kN)
安全系数： 1.088
-------------------------------
计算项目: 简单平面滑动稳定分析 BC段
----------------------------------------------------------------------
[ 计算简图 ]

----------------------------------------------------------------------
[ 计算条件 ]
----------------------------------------------------------------------

[ 基本参数 ]
计算方法： 极限平衡法
计算目标： 计算安全系数
地震加速度系数： 0.100

地震作用综合系数： 0.250
抗震重要性系数： 1.000
边坡高度： 27.000(m)
结构面倾角： 43.0(°)
结构面粘聚力： 50.0(kPa)
结构面内摩擦角： 27.0(°)

[ 坡线参数 ]

坡线段数 1
序号 水平投影(m) 竖向投影(m) 倾角(°)
1 8.773 27.000 72.0

[ 岩层参数 ]
层数 1
序号 控制点Y坐标 容重 锚杆和岩石粘结强度
(m) (kN/m3) frb(kPa)
1 27.000 28.0 600.0
----------------------------------------------------------------------
[ 计算结果 ]
----------------------------------------------------------------------
岩体重量： 7628.5(kN)
水平外荷载： 0.0(kN)
竖向外荷载： 0.0(kN)
水平地震作用： 190.7(kN)
侧面裂隙水压力： 0.0(kN)
底面裂隙水压力： 0.0(kN)
结构面上正压力： 5449.0(kN)
总下滑力： 5342.1(kN)
总抗滑力： 4755.9(kN)
安全系数： 0.890
----------------------------------------------------------------------
计算项目: 简单平面滑动稳定分析 DE段
----------------------------------------------------------------------
[ 计算简图 ]

-----------------------------------------------

[ 计算条件 ]
----------------------------------------------------------------------

[ 基本参数 ]

计算方法： 极限平衡法
计算目标： 计算安全系数
地震加速度系数： 0.100
地震作用综合系数： 0.250
抗震重要性系数： 1.000
边坡高度： 42.000(m)
结构面倾角： 48.0(°)
结构面粘聚力： 50.0(kPa)
结构面内摩擦角： 27.0(°)

[ 坡线参数 ]

坡线段数 1
序号 水平投影(m) 竖向投影(m) 倾角(°)
1 26.245 42.000 58.0

[ 岩层参数 ]
层数 1
序号 控制点Y坐标 容重 锚杆和岩石粘结强度
(m) (kN/m3) frb(kPa)

1 42.000 28.0 600.0
----------------------------------------------------------------------
[ 计算结果 ]
----------------------------------------------------------------------
岩体重量： 6804.6(kN)
水平外荷载： 0.0(kN)
竖向外荷载： 0.0(kN)
水平地震作用： 170.1(kN)
侧面裂隙水压力： 0.0(kN)
底面裂隙水压力： 0.0(kN)
结构面上正压力： 4426.7(kN)
总下滑力： 5170.6(kN)
总抗滑力： 5081.4(kN)
安全系数： 0.983
----------------------------------------------------------------------
计算项目: 简单平面滑动稳定分析 DE段
---------------------

[ 计算简图 ]

----------------------------------------------------------------------
[ 计算条件 ]
----------------------------------------------------------------------
[ 基本参数 ]
计算方法： 极限平衡法
计算目标： 计算安全系数
地震加速度系数： 0.100
地震作用综合系数： 0.250
抗震重要性系数： 1.000
边坡高度： 30.000(m)
结构面倾角： 48.0(°)
结构面粘聚力： 50.0(kPa)
结构面内摩擦角： 27.0(°)

[ 坡线参数 ]
坡线段数 1
序号 水平投影(m) 竖向投影(m) 倾角(°)
1 17.321 30.000 600

[ 岩层参数 ]
层数 1
序号 控制点Y坐标 容重 锚杆和岩石粘结强度
(m) (kN/m3) frb(kPa)
1 30.000 28.0 600.0
---------------------------------------------------------------------
[ 计算结果 ]
---------------------------------------------------------------------
岩体重量： 4070.5(kN)
水平外荷载： 0.0(kN)
竖向外荷载： 0.0(kN)
水平地震作用： 101.8(kN)
侧面裂隙水压力： 0.0(kN)
底面裂隙水压力： 0.0(kN)
结构面上正压力： 2648.1(kN)
总下滑力： 3093.0(kN)
总抗滑力： 3367.7(kN)
安全系数： 1.089

4.3边坡坡角、坡高与安全系数
边坡坡角、坡高与安全系数关系曲线图详见图7～图10。

图7-1 边坡AB段坡角—安全系数曲线

图7-2 边坡AB段坡高—安全系数曲线

图8-1 边坡BC段坡角—安全系数曲线

图8-2 边坡BC段坡高—安全系数曲线

图9-1 边坡CD段坡角—安全系数曲线

图9-1 边坡CD段坡高—安全系数曲线

图10-1 边坡DE段坡角—安全系数曲线

图10-1 边坡DE段坡角—安全系数曲线

5 、结论
对于岩质高陡边坡仅仅采用赤平投影法分析稳定性得出的结论有一定的局限性，采用两种分析方法相结合可以提高评价结果的准确性。根据边坡现状及稳定性计算结果并配合赤平极射投影法对边坡稳定性进行分析评价：该边坡为不稳定边坡，建议对该边坡进行修整和治理，整个边坡采用坡率为1：0.70放坡，坡高小于15.00米，预留安全平台宽3.00米，清除坡面危岩，并采用锚喷防护，采取有利于生态环境保护和美化的护面防护措施。