深汕高速公路西段部分高边坡稳定性评价与处治建议_精品文档.doc

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深汕高速公路西段部分高边坡稳定性及处治分析报告

一、前言

深汕高速公路通过粤东南沿海剥蚀丘陵区，地质构造上处于北东（东）向惠阳华夏式断裂带，历经多次构造运动。

由于构造断裂的影响，造成沿线岩石破碎，构造结构面发育。

因此，当该线路切坡通过上述地段时，路堑高边坡的开挖引发较多的地质灾害。

深圳—汕头高速公路（西段）自1996年12月28日通车以来，曾先后发生不同程度的边坡病害几十处，其中在1997年6～8月份暴雨季节，边坡病害最为频繁和严重，象K101（K275）大型滑坡、K74（K303）滑坡和K44（K333）边坡坍滑均发生在此期间。

边坡病害通过有效的整治工作，大多数工程经受了两个以上雨季的考验，目前处于稳定状态或基本稳定状态。

但是，该高速公路边坡中仍存在以锚喷和素喷混凝土为防护主体的十多处高边坡，因防护结构的使用年限和排水条件不利的局限，使这些边坡部分已发生变形，潜伏着病害隐患。

例如2000年发生的K60（K317+650～+800）段及K65（K312+580～+700）右侧边坡坍滑。

鉴于，近几年来该区域受台风影响和降水较正常年份要偏少，若遇丰水年份，这些边坡很可能进行病害频发期。

边坡病害整治的经验教训表明，边坡病害治早治小，预防为主，尤其对运营中的交通主干线，交通安全是至关重要的。

为了尽量避免和减少边坡病害的灾害程度，达到减灾和防灾的目的，受广东省高速公路有限公司深汕西分公司的委托，中铁西北科学研究院深圳南方分院，2003年对深汕高速公路（西段）沿线高边坡进行了系统普查，筛选出10余处边坡，根据高边坡现场普查信息和收集的高边坡的有关资料，结合已建的边坡病害整治工程，通过高边坡稳定性数值计算和类比分析，对边坡的稳定状态进行综合评价，拟定各具体边坡变形的监测方案或预防边坡病害治理方案的建议，建立深汕高速公路（西段）边坡病害简易数据库系统。

根据深汕西2007年度养护工程计划，为作好路基边坡的预防性养护工作，分公司养护工程部和联营体深汕西养护项目部，在3月下旬对全线边坡进行雨季前的全面的检查，为下一步维修计划任务提供依据。

深汕高速公路西段K212+364～K358+980路基边坡调查报告，成果资料表明，部分边坡出现坡面沉陷坑洞、坡面防护鼓胀开裂、砌体勾缝脱落及泄水孔流泥等现象。

为此，深汕西公司养护工程部计划安排一次边坡定期检查，2007年6月中上旬组织深汕西公司养护工程部、广东能达高等级公路维护有限公司深汕西养护项目部、中铁西北科学研究院有限公司深圳南方分院等单位对深汕高速公路西段全线的高边坡进行检查。

着重检查曾发生病害的重点复杂路段边坡和目前有变形迹象的高陡边坡，查明变形现象和边坡病害类型，分析判断变形病害的形成的原因，进行边坡稳定性评价，评估边坡病害对高速公路运营安全的危害程度，为边坡变形病害的处治对策提出建议。

二、高边坡稳定性评价

高边坡稳定性评价是在收集有关边坡的勘察设计资料的基础上，通过现场查勘边坡的地形地貌特征、工程地质与水文地质条件、边坡支护结构形式及边坡变形特征，结合边坡可能发生的变形破坏类型与破坏模式，按一定的计算模式，采用极限平衡法、图解法、工程地质比拟法等进行评价和分类。

（一）高边坡稳定性的影响因素

影响高边坡稳定的因素有边坡高度、岩土性质、岩层的风化程度、岩土体强度、岩层的构造与坡体结构类型、水文地质条件的影响、（边）斜坡地貌特征、坡体应力场的改变、施工的方法工艺和施工程序、自然斜坡和既有人工边坡的稳定状况、气候作用与地震作用的影响，以及人类活动的开挖、坡顶堆载和重要（建）构筑物等因素

（二）边坡的坡体结构类型与边坡的破坏类型

坡体的结构类型根据路堑边（斜）坡的物质组成、风化程度、岩土体的结构以及岩土体强度特性可分为土质或类土质边坡、二元结构边坡破碎岩石边坡、岩石边坡。

不同的边坡坡体结构类型宜采用合适的坡形坡率及相应的支护工程措施。

1．土质边坡或类土质边坡

根据边坡体组成岩性分类：

坡残积粘性土均质土边坡；风化呈土状或碎屑状的全风化花岗岩、变质砂岩、炭质页岩或板岩组成的土质边坡；边坡由强风化花岗岩、变质砂岩、炭质页岩或板岩，风化呈碎石角砾状或碎块状，但原岩结构清晰可辨，呈“半岩半土状”，岩块碎石含量小于50％，此类具土的性状边坡划为类土质边坡。

2．“二元结构”边坡

根据组成边坡体岩土体的强度特性划分：

上覆为坡残积层或全风化花岗岩、流纹斑岩、英安玢岩、石英片岩、变质砂岩、砂页岩和板岩，下伏碎块状强风化花岗岩、流纹斑岩、英安玢岩、石英片岩、变质砂岩、板岩的边坡；上覆为全或强风化石英砂岩、砂砾岩、变质砂岩、板岩，下伏为弱～微风化岩体的边坡，上覆岩土大于边坡高度的1/3～1/2之间边坡为“二元结构”边坡。

3．岩质边坡

根据边坡岩体的结构构造特征可分为岩石边坡与破碎岩石边坡两类。

岩石边坡是指组成坡体的物质主体为弱～微风化的花岗岩、流纹斑岩、英安玢岩、石英片岩、石英砂岩、砂砾岩、变质砂岩、板岩，呈块状结构及层状结构的坡体。

岩体结构为镶嵌结构、碎裂结构的强～弱风化花岗岩、流纹斑岩、英安玢岩、石英片岩边坡和层状碎裂结构的强～弱风化石英砂岩、砂砾岩、变质砂岩、板岩边坡为破碎岩石边坡。

边坡开挖后表面坡残积土或强风化岩石厚度小于5m的岩质边坡，一般采用锚喷和素喷混凝土为防护主体。

上述三种结构类型的边坡，指一独立的一种边坡类型，但在实际中对每一段路堑边坡来说是比较复杂的，是不同结构类型的组合。

在此段线路中，很大一部分边坡沿线路长100～400m高边坡。

（三）高边坡的破坏类型

通过对15处边坡的现场踏勘，结合边坡变形和病害信息特征及各边坡的地质条件、后期的工程活动影响等因素，边坡体变形破坏形式有以下几种：

1．坡面变形

坡面变形主要指上述的土质、二元结构边坡，坡面在大气气候影响下，表层因风化、剥蚀、潜蚀作用而产生的浅表变形，如落石、溜坍、冲沟、坡面沉陷等，破坏深度一般为1～3m。

本地区因降雨集中，雨量大，坡面冲刷是坡面变形的主要形式。

此类变形采用合适的坡形坡率，只需做一些防护工程（如喷播植草、骨架植草、三维网植草、浆砌片石护面、喷混植生等）即可防止坡面的变形。

2．边坡变形

边坡变形是指边坡范围内组成边坡的岩土体强度特性、岩（层）体结构条件较差，或含水量高，或有倾向线路的不利构造结构面，边坡的开挖产生的沿坡体内不同成因的结构面的变形，但变形破坏深度一般不超过6～7m（＜10m），如坍塌、崩塌、楔体变形、浅层滑坡等边坡变形。

此类变形采用合适的坡形坡率，结合加固工程和排水措施，即可防止边坡病害的产生。

（1）坍塌（崩塌）

在沿线调查中发现坍塌较多，主要发生50°～60°以上陡坡前缘处，由强风化花岗岩、流纹斑岩、英安玢岩、石英片岩、变质砂岩、炭质页岩、砂泥岩组成的斜坡上，坍塌体积一般在5～10m3，最大者可达20～50m3，主要为沿倾向线路的不利结构面组合坍塌。

（2）浅层滑坡

经调查发现，边坡变形主要有以下两类：

1）风化坡体中存在两组主要节理，节理走向基本和线路一致（夹角一般10°

～20°），倾向线路的贯通性、延伸性好，倾角20°～35°及70°～80°。

2）强风化与弱风化花岗岩、流纹斑岩、英安玢岩、石英片岩、变质砂岩、炭质页岩、砂泥岩交界接触面倾向线路时，随边坡开挖可能出现浅层滑坡等边坡变形，发展成边坡浅滑坡，一般厚度5～10m。

3）强风化与弱风化流纹斑岩、英安玢岩、石英片岩、变质砂岩、炭质页岩、砂泥岩为单斜地层，倾角20°～80°，随边坡开挖可能出现沿岩层层面形成顺层滑动，发展成边坡浅滑坡，一般厚度5～10m。

（3）楔形体变形

在沿线出露的弱风化花岗岩、流纹斑岩、英安玢岩、石英片岩、变质砂岩的调查中发现两种现象：

1）花岗岩、流纹斑岩、英安玢岩岩体中“似层面”结构面比较发育，似层面厚40～60cm，其中夹有1～3cm厚的强风化花岗岩（软弱夹层），此结构面倾向线路，易形成沿构造结构面的块体滑动。

2）同线路走向夹角在10°～20°的构造结构面发育，有陡缓倾角构造结构面。

由于以上两种结构面切割岩体，向临空面方向易形成楔体变形产生下滑，规模一般随边坡高度增大。

3．坡体变形

斜坡工程地质条件差，有不良地质现象和特殊的岩体（坡体）结构，有贯通且延伸度长的倾向线路的构造结构面，影响范围深、边坡高度高，会产生规模较大的坍塌、滑坡、错落和崩塌等坡体整体失稳。

这类变形必须要采取较强的加固工程措施，如抗滑挡土墙、抗滑桩、锚索抗滑桩、预应力锚索（杆）框架等，同时辅以排水或减重等措施，确保坡体稳定。

（四）高边坡的稳定性分析

通过对深汕高速公路（西段）高边坡的工程地质环境的查勘，边坡依其地层岩性、风化程度、岩土体的结构以及岩土体强度特性将其划分为土质或类土质边坡、二元结构边坡破碎岩石边坡、岩石边坡等坡体结构类型，结合边坡可能发生的变形破坏类型与破坏模式，边坡的稳定性分析可按简化的四种计算模式（均匀层状型、基底控制型、结构面组合型、固定滑面型），采用极限平衡法、临界滑动场法、图解法、工程地质比拟法等进行。

计算模式

（1）均匀层状型

当坡体组成地质不连续面相对平缓成层，层内岩土性质比较简单或均匀，这种情况可以抽象为均匀层状型计算模式。

其相应边坡变形破坏机理类型为圆弧或似圆弧破坏，这样即可通过搜索最危险圆弧滑裂面计算其边坡稳定系数。

（2）基底控制型

当坡体内部存在某种倾向线路的控制性地质不连续面时，这个不连续面可以是基岩顶面、不同成因或不同时期堆积界面、差异风化界面、地层层面、断层节理面、以及软弱破碎带控制界面，由于这种控制性地质不连续面的存在，在坡体稳定性分析计算中起决定性或控制性作用，这类边坡可以归纳为基底控制型计算模式。

其相应边坡变形破坏机理类型主要体现为平面型破坏，或者平面型与圆弧型的复合破坏形式。

在具体分析计算过程中，是以基底控制界面为剪出依附面，结合圆弧搜索，搜寻最危险滑裂面，从而计算确定边坡稳定系数。

（3）结构面组合型

当坡体内部存在两组或两组以上倾向线路的不利结构面时，其坡体的变形和破坏往往受其结构面组合形态与规律控制，常见有陡倾结构面与缓倾结构面的组合，这类边坡即归纳为结构面组合型计算模式。

其相应边坡变形破坏机理类型主要体现为折线型破坏或折线型与圆弧型的复合破坏，据此搜索优势滑裂面，计算确定坡体稳定系数。

（4）固定滑面型

对于滑坡堆积体，由于各种历史病害原因存在不良地质界面，或岩土强度薄弱面，在路堑边坡开挖过程中，极易沿其不良地质界面产生坡体变形和破坏，而这个面又是固定的，是可以借助一些勘察手段求知的，因此，这种情况为固定滑面型计算模式。

对于固定滑面型计算模式，其危险滑裂面的确定较为准确，计算过程相对简单，计算结果更为可靠。

2．计算指标

本次高边坡稳定性（分析）检算采用的指标：