云南丽江某高边坡稳定性评价与治理措施分析

王磊，邢月龙，陈亮

(中国建筑材料工业地质勘查中心江苏总队，南京 211135)

工程建设中出现边坡失稳的地质灾害问题通常会给人们带来不可预测的危害，因此边坡稳定性研究颇为重要。目前，极限平衡法是国内外众多学者研究边坡稳定性工作中的主要方法。自1955年Bishop等[2]提出极限平衡法以来，经历了众多学者不同假设条件下的修正，俨然已经成为一种最重要、有效的评价边坡稳定性的研究方法，在理论与实践中得到广泛运用。许洪亮等[3]根据地质条件与边坡的形态特征，运用极限平衡法对7个剖面进行稳定性计算，并提出针对性的边坡治理建议。张楚楚等[4]结合极限平衡法和有限单元法分析了楞古水电站边坡稳定性及破坏模式。

研究区丽江古城西南水泥有限公司5 000 t/d熟料水泥生产线项目位于云南省丽江市金山街道，项目地块已完成初步建设规划，根据规划，项目北侧开挖削方工程形成的边坡最大坡高达46 m。为了确保拟形成边坡稳定性，需要对拟形成的边坡进行稳定性评价，并提出合理的防治工程方案。

1 项目区地质环境条件信息

1.1 地形地貌

项目区地貌属侵蚀剥蚀低中山山腰缓坡段，所在山体最高点高程为2 548 m，最低点高程为2 455.5 m。边坡所在山体自然坡面北高南低，坡面的自然坡度介于15°～20°。

1.2 地层岩性

项目区出露地层主要为二叠系上统黑泥哨组(P2h)玄武岩。自然坡体表面局部分布有厚度多小于0.5 m第四系残坡积粉质黏土层。

1.3 地质构造及地震

项目区附近的区域构造主要有冷门山向斜、丽江-干塘子断裂和丽江-文化断裂。

项目区所处区域抗震设防烈度为8度，设计基本地震加速度值为0.20 g。

1.4 水文地质条件

项目区地下水类型主要为松散岩裂隙潜水，根据边坡最大孔深42.1 m未揭露地下水。地下水主要由大气降水下渗和区域地下水远程渗流补给。地下水的排泄主要有垂直、水平排泄两种。

1.5 工程地质条件

本次边坡勘查根据规范要求沿边坡坡向布置勘探线17条，勘探线间距20 m，勘探点间距15 m，共布置勘探点72个。根据勘查成果，项目区岩土层可划分2个工程地质层，3个亚层。

①第四系残坡积层(Qel-dl)：岩性以粉质黏土为主，褐黄，灰绿色，厚度多小于0.5 m，主要分布于山体表部。

③-1全风化玄武岩：灰黄色，岩芯呈土状，夹强风化玄武岩碎石，原岩结构模糊不清，遇水易软化。揭露厚度介于0.5～9.6 m，均位于山体浅表。全风化岩体极破碎，岩体基本质量等级Ⅴ级。

③-2强风化玄武岩：灰绿、蓝灰色，岩芯呈砾砂状、碎块状，岩体发育3组以上结构面，不存在优势外倾结构面，岩体近似为各向同性介质。岩芯经过暴晒后，散落呈碎块状，显示该地层具有类似页岩日晒易裂的特性。揭露厚度介于9.0～38.4 m，为边坡主要土层。强风化岩体破碎，为软岩，岩体基本质量等级Ⅴ级。

2 项目区边坡特征

拟形成边坡坡脚主要为规划建筑、道路，根据现场地形地貌、建设规划，对拟形成边坡采用1∶1坡比，台阶高度8 m，平台宽度3 m进行放坡，项目区用地红线可以满足边坡放坡空间要求(图1，表1)。

图1 拟形成边坡分段示意图

表1 项目区拟形成边坡特征表

3 边坡稳定性评价

3.1 计算工况

(1) 天然工况：按天然重度、物理力学参数。

(2) 暴雨工况：按饱和重度、物理力学参数。

(3) 地震工况：自重+地震力。

3.2 边坡安全系数的确定

项目区边坡高度大于30 m，边坡失稳发生地质灾害后威胁坡脚拟建水泥厂建筑、道路、人员安全，项目区边坡安全等级为一级。边坡稳定状态划分及稳定安全系数根据表2、表3确定。

表2 边坡稳定性状态划分

表3 边坡稳定安全系数Fst

3.3 计算参数选取

边坡勘查通过采用原位灌水法密度试验获取项目区岩土体重度，天然工况下玄武岩抗剪强度指标采用现场直接剪切试验获取，其饱和状态按天然状态0.7倍考虑。边坡计算参数见表4。

3.4 边坡稳定性评价方法

治理区边坡开挖后主要出露全-强风化玄武岩，钻孔揭露岩芯呈砂土状、碎块状，岩体发育3组以上结构面，不存在优势外倾结构面，岩体近似为各向同性介质。本次使用《建筑边坡工程技术规范》(GB50330-2013)[1]推荐采用规范推荐的毕肖普(Bishop)条分法进行稳定性分析评价，计算方法如下:

表4 边坡计算指标参数建议表

式中，Fs为边坡稳定性系数；ci为第i计算条块滑面黏聚力(kPa);φi为第i计算条块滑面内摩擦角(°);li为第i计算条块滑面长度(m);θi为第i计算条块滑面倾角(°)，滑面倾向与滑动方向相同时取正值，滑面倾向于滑动方向相反时取负值；Ui为第i计算条块滑面单位宽度总水压力(kN/m)；Gi为第i计算条块单位宽度自重(kN/m)；Gbi为第i计算条块单位宽度竖向附加荷载(kN/m),方向指向下方时取正，指向上方时取负值；Qi为第i计算条块单位宽度水平荷载(kN/m)，方向指向坡外时取正值，指向坡内时取负值；hwi，hw，i-1为第i及第i-1计算条块滑面前端水头高度(m)；γ为水重度，取10 kN/m3；i为计算条块号，从后方编起；n为条块数量。

3.5 计算结果

项目区现为自然斜坡，尚未进行场地整平形成人工边坡，未见变形迹象，无法确定滑面，本次边坡稳定性验算采用理正岩土软件对削坡放坡后边坡拟形成边坡潜在最危险面进行自动搜索，并计算各段边坡稳定性。边坡计算参数见表5。

表5 边坡稳定性计算结果

从表5可以看出BC段边坡处于暴雨工况不稳定、天然工况基本稳定，因此场地整平后BC段边坡稳定性差；DE段、FG段边坡天然工况和暴雨工况基本稳定，因此场地整平后BC段边坡稳定性较差；其余坡段边坡稳定性系数达到安全系数要求，边坡处于整体稳定状态。

4 边坡治理措施

根据项目区各段边坡的特征及边坡稳定性情况，采取削坡降坡、锚杆(索)格构、截排水沟、坡面绿化等措施进行边坡支护(图2)。

(1) BC、DE、FG段边坡稳定性差～较差，设计采用削坡降坡后锚索格构的方式进行支护，锚索长度20～24 m。

(2) 其余坡段边坡整体稳定，设计采用削坡降坡后锚杆格构的方式进行支护，锚索长度6～9 m。

(3) 设计采用钢筋混凝土格构进行坡面护坡，格构横梁间距2.65 m、2.7 m，竖肋间距4.0 m，格构梁竖肋、横梁的宽度为400 mm，高度为350 mm。

(4) 设计采用坡顶截水沟、坡面排水沟、平台排水沟、坡脚排洪沟拦截边坡后缘汇水及坡面汇水。

图2 边坡治理完成效果图

5 结语

(1) 通过边坡勘查、测绘、岩土测试等手段查明了项目区地质环境条件和边坡特征。

(2) 通过边坡稳定性计算得出，BC段边坡处于暴雨工况不稳定、天然工况基本稳定，因此场地整平后BC段边坡稳定性差；DE段、FG段边坡天然工况和暴雨工况基本稳定，因此场地整平后BC段边坡稳定性较差。

(3) 为了保证拟建丽江古城西南水泥有限公司5 000 t/d熟料水泥生产线项目的安全，必须对项目区边坡进行支护。根据项目区地质环境条件、边坡特征以及稳定性分析，建议采用削坡减载、锚杆(索)、格构、截排水、坡面绿化等边坡治理措施。