辽源市某小区岩质边坡稳定性评价及治理研究★

王子健 鲍硕超

(1.中国建筑材料工业地质勘察中心吉林总队，吉林 长春 130000； 2.吉林建筑大学土木工程学院，吉林 长春 130000)

1 概述

辽源市位于吉林省东南部，是东部长白山余脉与西部松辽平原的过渡地带。由于地质环境条件复杂，加之雨季降水集中，常有不同程度的地质灾害发生。当地滑坡灾害的防治显得尤为重要。边坡稳定性问题一直是工程地质灾害中重要的一环，特别是当边坡位置特殊，位于居民密度较大的城市中时，应当特别引起注意。

在我国，对滑坡治理的研究经过了很长的时间，滑坡工程治理的方法有很多[1，2]，例如离散单元法[4]、有限元方法、刚体极限平衡法[5]等，对于不同成因及环境条件下的边坡的治理方案也不尽相同。本文针对辽源某小区中一岩质边坡进行成因机制及稳定性分析，并根据其特殊的环境条件设计了相应的支护方案，为市区人口及建筑密度较大地区的边坡评价设计工作提供参考。

2 边坡概况及破坏机制

2.1 区域地质条件

研究边坡位于吉林省辽源市某住宅小区内，距辽源火车站700 m。该处原始地貌为构造剥蚀丘陵，沿该小区49号,50号楼分布，呈锯齿状、缓倾斜状，地势总体呈西北高、东南低趋势，坡度约25°～35°，该地多条冲沟纵横分布。

研究区地处长白山余脉与松辽平原过渡带，位于华北板块的龙岗复合地带，南部为哨晚山晚元古代—古生代陆表海；北部为龙岗地块北缘西保安—青龙村震旦—古生代陆缘构造带。在滨太平洋活动阶段有分为松辽中生代晚期陆陆内盆地东缘隆起带和辽渭盆地。海拔一般在200 m～350 m之间，相对高度为50 m～100 m。研究区地貌形态属低山丘陵和一级阶地，场地地层自上而下由第四系全新黏性土和华力西晚期花岗岩构成。通过勘察发现，研究区无地表水，勘察期间场地勘察深度范围内所有钻孔未见地下水，基岩裂隙水赋存于基岩裂隙中。

2.2 边坡变形特征及破坏机制

研究边坡底部有居民楼2栋。边坡较陡，坡度为65°～70°左右，局部呈直立状，边坡延长120 m，平均高度10 m，最高处高差12 m。边坡坡面已进行过混凝土喷射治理，但混凝土坡面已有多处开裂及剥落，坡顶时有碎石滚落，严重威胁居民人身安全，如图1～图3所示。

随着季节变化及降水影响，边坡岩体风化程度加剧，受大气降水、风向、冻融等自然风化的长期作用下，裂隙逐渐变大，导致边坡失稳，坡面混凝土鼓胀破坏，极易脱落，边坡岩体易发生崩塌地质灾害。

研究边坡主要为土质、强风化岩边坡，边坡破坏面基本为圆弧滑动面；此外强风化岩边坡结构面也可产生平面滑动。根据现场踏勘，场地地形复杂，地质条件较复杂，小断裂、褶曲不发育，岩层产状：倾向130°～265°、倾角15°～28°，岩体完整性较差，节理裂隙发育，岩层顺坡向结构面较少，对于坡面的稳定性影响一般。因此，综合分析可知，该边坡变形破坏模式为滑移拉裂。

3 边坡稳定性评价

根据前文的介绍，由于边坡结构较为简单，根据该边坡特征，本文采用极限平衡法中的圆弧滑动与直线滑动法分别对边坡稳定性进行计算评价。计算中，所采用的岩土体参数如表1所示。

采用两种方法对边坡稳定性安全系数进行计算，计算结果如表2所示。

表1 边坡岩土物理力学性质参数

表2 现状条件下边坡稳定性计算结果

由表2可知，研究边坡无论是在哪种计算方法下，在现有条件下均处于不稳定状态，急需支护治理。

4 边坡支护设计

由于研究边坡坡度较陡，且位于住宅区中，与居住人口较密集的建筑物距离十分相近，因此对边坡支护方案的设计应当综合考虑边坡与环境条件，因地制宜，选择治理方案。在充分考虑了技术上可行，经济合理的原则，采取少投入多回报，注重绿化恢复治理的指导理念。根据本次治理工程实际情况，综合考虑治理方法为设置截排水工程→清理危岩体工程→废石清运工程→锚杆加固工程→金属网防护工程→混凝土喷射工程。

4.1 排水工程

为了防止雨水汇流对坡面的冲刷侵蚀，加快地表水疏干，在坡顶及坡脚分别设置截水沟和排水沟。根据《滑坡防治工程设计与施工技术规范》中的规定，对该边坡的截排水沟进行了计算设计，设计尺寸如图4,图5所示。

在下水井口附近，合理避让居民区地下管线的前提下，设置两处沉淀池，排水沟经过沉淀池，使截排水沟中携带的泥沙沉淀后，排入下水井。为保障周围行人安全，沉淀池上部加设一道隔栅。安排人员及时、定时进行清理沉淀池，避免下水井堵塞，沉淀池尺寸如图6所示。

4.2 清理危岩体工程

为了彻底消除崩塌地质灾害的产生，从源头上对危岩体进行清理，坡脚清理厚度3 m，并削坡至坡角为60°，以减小边坡对建筑物及居民的危害。根据边坡剖面计算出纵剖面平均清理面积45 m2，边坡长度120 m，共需清理危岩体体积5 400 m3。

4.3 废石运输工程

由于边坡周围场地狭小，清理的废石由人工装胶轮车运输至周围空地堆放，运输量5 637 m3，运输距离100 m。堆放够一次机械运输量后，将清理危岩体工程产生的废石及时清运至选定的弃石场。

4.4 锚杆加固工程

对清理后斜坡，采取锚杆挂设主动防护网治理工程，其中锚杆需满足主动防护网对其抗拉需求。经计算，岩石与锚固体粘结强度特征值如表3所示。因此，锚杆设置在危岩体清理区域，面积共计1 920 m2，锚杆间距2 m，共设480根。按长度5 m计算，锚杆长度共计2 400 m。

表3 岩石与锚固体粘结强度特征值

4.5 金属网防护工程

危岩体清理工程完毕后，对斜坡挂设主动防护网。主动防护网设置区域为危岩体清理斜面。防护网采用高强度钢丝格栅，钢丝网径300 mm×300 mm，钢丝格栅网(内网)网径50 mm×50 mm，防护面积1 920 m2，主动防护网主要参数指标见表4。

表4 主动防护网主要参数

4.6 混凝土工程

为避免危岩体清理后新鲜岩石的风化，本次治理工程将在危岩体清理挂网后进行斜坡混凝土的喷射工程，混凝土泵规格：泵排量60 m3/h，混凝土规格：低流C25，碎石粒径40 mm。由于混凝土喷射面积较大，建议施工过程中现浇混凝土自下而上连续进行，并留设后浇带。混凝土喷射部位为危岩体清理区域，喷射厚度0.1 m，喷射混凝土量192 m3。

5 结论

通过以上研究，得出如下结论：

1)研究边坡坡度较陡，局部近直立，坡面喷射的混凝土已有多处开裂及剥落，坡顶时有碎石滚落，破坏机制为滑移拉裂。严重威胁居民人身安全，急需进行稳定性评价与治理工作。

2)利用极限平衡法，分别采用圆弧滑动法与直线滑动法对边坡的安全系数计算评价，计算结果表明，无论是哪种方法下，边坡均处于不稳定状态，安全系数较低，需要进行支护。

3)由于边坡形态与位置较为特殊，位于人口较密集的住宅区中，且距离建筑物非常近，综合考虑边坡变形及周围环境特点，设计了设置截排水工程→清理危岩体工程→废石清运工程→锚杆加固工程→金属网防护工程→混凝土喷射工程的治理方案。

4)治理工程施工结束后，坡面稳定，不再有碎石滚落现象发生，达到了较好的治理效果，保障了当地居民的人身财产安全。