【文章內容簡介】 天然應力場發(fā)生變化，在邊坡坡頂眉線出現張力局，從而形成了沿構造裂隙發(fā)育的裂縫，同時塑料廠地面上出現拉裂縫。圖21 a圖21 b圖21 c 7 5 7 5 8 5 8 5 9 5 9 5 1 0 5 1 0 5 1 1 5 a. 天然狀態(tài)下 115 125 125 25 50 75 黃海高程( 米)黃海高程( 米) 113176。 113176。( 米)程高海黃( 米)程高海黃 75 50 25 125 125 115 115 105 105 95 95 85 85 75 75 75 75 85 85 95 95 105 105 115 115 125 125 25 50 75 黃海高程( 米)黃海高程( 米) 113176。 丹水撇洪渠未開挖前，原溝底地面高程為 85m ，左岸地形較陡，坡度角為 50 176。 1999 年 7 月 6 日開始施工，開挖形成了寬 20m 的丹水撇洪渠，撇洪渠底板地面高程為 ，邊坡的開挖在左岸形成了高達31~33m 的高陡邊坡，支護段坡度角為63176。，未支護段的坡度角為45176。 由于邊坡開挖使邊坡巖體中天然應力場發(fā)生變化，在邊坡坡頂眉線出現張力局，從而形成了沿構造裂隙發(fā)育的裂縫，同時塑料廠地面上出現拉裂縫。圖21a圖21b圖21c 75 75 85 85 95 95 105 105 115 b. 開挖成型邊坡坡腳下降，邊坡高度相對加高 115 125 125 25 50 75 黃海高程( 米)黃海高程( 米) 113176。 113176。( 米)程高海黃( 米)程高海黃 75 50 25 125 125 115 115 105 105 95 95 85 85 75 75 75 75 85 85 95 95 105 105 115 115 125 125 25 50 75 黃海高程( 米)黃海高程( 米) 113176。 丹水撇洪渠未開挖前，原溝底地面高程為 85m ，左岸地形較陡，坡度角為 50 176。 1999 年 7 月 6 日開始施工，開挖形成了寬 20m 的丹水撇洪渠，撇洪渠底板地面高程為 ，邊坡的開挖在左岸形成了高達31~33m 的高陡邊坡，支護段坡度角為63176。，未支護段的坡度角為45176。 由于邊坡開挖使邊坡巖體中天然應力場發(fā)生變化，在邊坡坡頂眉線出現張力局，從而形成了沿構造裂隙發(fā)育的裂縫，同時塑料廠地面上出現拉裂縫。圖21a圖21b圖21c 75 75 85 85 95 95 105 105 115 c．運行過程中邊坡出現局部輕微拉裂現象 4 邊坡穩(wěn)定性計算 （ 1）邊坡高度 撇洪渠出口左岸山頂高程約 ，是三級階地的寬臺面。撇洪渠底部高程為 ，左岸邊坡高度達 。 （ 2）邊坡坡度 山體自然坡度 35186。～ 48186。，出口輕微變形區(qū)平均坡度 46186。 （ 3）邊坡巖性 為第四系松散堆積層和基巖組成，前者主要由沖積物、三級階地堆積物和坡積物組成，主要為卵石層、碎石、塊石。厚度分別約 ～ 。基巖地層為寒武系下統石牌組，厚196～ 295m，為灰綠色頁巖、砂質頁巖夾板狀細砂巖、泥質粉砂巖。圍巖風化厚度較大，強風化帶厚度在 ～ 。 （ 4）邊坡破壞特性 經槽探和地表變形調查，多處出現拉張裂縫，寬 ～ 20cm，裂縫延伸長度最長達數10 米，裂縫深可達 5～ 6m，從而可看出破壞主要由于外傾軟巖結構在卸荷作用下的巖石蠕變變形。 （ 5）滑坡后果嚴重 左岸山頂有 35千伏高壓輸電鐵塔一座。經計算，邊坡一旦滑動，邊坡滑體將約有 萬 m3土石滑入撇洪渠，形成 15m 高的小壩，完全截斷丹水出口水流。如果滑坡出現在汛期，壅水將翻過津洋口防護壩、丹水防護壩、泉溪河防護壩，給農田和居民區(qū)造成嚴重的損失。同時，滑坡將直接危及鐵塔的安全，影響輸變電。 根據《建筑邊坡工程技術規(guī)范》 (GB50330— 2020)表 邊坡工程安全等級的規(guī)定，再結合本邊坡工程的實際情況，初步確定本工程安全等級為二級，治理后相應邊坡的穩(wěn)定安全系數 sF 不小于 。 計算工況荷載條件 根據 河谷結構及 水文地質條件 可知 ，測區(qū)周緣均為溝谷切割的臨空面，地表水排泄通暢，因而地表水入滲條件差，地下 水 賦存 條件 不 好 ，難以形成統一的地下水位線，在基巖中僅會出現雨后有局部的裂隙含水現象 ，故 基本工況不考慮地下 水 。但在 暴雨條件 下， 巖體裂隙將局部充水 ，特別是后緣張裂縫將可能飽水達 1 米，此時需考慮裂隙水的作用。另外， 本區(qū)地震烈度為 Ⅵ 度， 參考 《 水工建筑物抗震設計規(guī)范 》 (SL20397)，可不考慮地震力作用 。 綜合考慮裂隙水和渠道水位對邊坡穩(wěn)定的影響，根據渠道水位變化情況，選取 80m 和85m 兩種水位，即正常蓄水位和最高水位，分別計算張裂縫中不充水和充水 1 米兩種情況下的邊坡穩(wěn)定安全系數（具體見表 41）。 表 41 邊坡穩(wěn)定分析工況表 裂隙充水 正常蓄水位 80米 最高水位 85米 不充水 工況一 工況三 充 水 1米 工況二 工況四 荷載條件 撇洪渠出口左岸變形邊坡的主要荷載包括土條 自重 、外荷載、地下水、裂隙水和地震。 （ 1）自重：撇洪渠水位線以上部分巖體重度取天然容重，水位線以下部分巖體重度取飽和重度。 （ 2）外荷載：如 房屋 和鐵塔 荷載 ，計算時以 等效作用在地基長度 上的 均布力 代替。 （ 3）地下水：潛在滑動區(qū)內巖體為不透水巖體，因而 地表水入滲條件差，地下 水 賦存 條件 不 好 ，難以形成統一的地下水位線 。因此，本計算中渠水位線以上部分不考慮地下水。 （ 4）裂隙水：由于邊坡變形體后緣發(fā)育有張拉裂縫， 雨后 會出現 局部的 裂隙含水現象 ，因此應考慮裂隙水壓力作用（靜水壓力）。 （ 5）地震： 本 測 區(qū)地震基本烈度為 Ⅵ 度 ，參考 《 水工建筑物抗震設計規(guī)范 》 SL20397可知 ， 當設計烈度為 Ⅵ 度 時，穩(wěn)定計算 可不考慮地震力作用 。 根據本區(qū)邊坡地質結構的特點，邊坡失穩(wěn)的滑動面后緣張拉縫將以 NNE 和 NNW 組斷裂為基礎形成陡傾角的追蹤張裂縫，成為后緣拉裂切剖面，沿著局部切層的視傾斜層面和風化界面形成滑移面和剪出面；兩側的側向切剖面將以近東西向的裂隙為基礎吸納 NNE或 NNW組裂隙形成；水渠邊坡為臨空面。 由于 撇 洪渠 滑坡變形體的后緣有些部位已經出現了張拉裂縫，并且根據地質勘察知道強風化和弱風化層的相對高程以及巖石的性質，了解滑坡的發(fā)展趨勢。我們初步判斷此處滑坡的可能破壞形式為折線滑動。 根據 《建筑邊坡工程技術規(guī)范》 (GB503302020)規(guī)定 ，對于可能發(fā)生折線滑動的邊坡，宜采用折線滑動法進行計算。在本工程中，采用剛體極限平衡法 —— 剩余推力法計算坡體穩(wěn)定性。 剩余推力法原理 根據剛體靜力平衡原理和推力計算法則，先假定一個安全系數 sF ， 按 折線滑動面 的計算公式可 將滑動土體分成 若干 條塊，而 上一 條 塊對本條塊推 力的合力 方向 與 上一 土條 底面平行，如圖 41，然后根據力的平衡條件，逐條向下推求，直至 求出 最后一 塊 土條的 剩余推力。 i1iiiTPii 1l滑動面NαW坡面 iPiα 圖 41 不平衡推力傳遞法圖示 對任一土條，取垂直與平行土條底面方向力的平衡 關系 ，有 0)s i n (c o s 11 ???? ?? iiiiii PWN ??? （式 41） 0)c o s (s i n 11 ????? ?? iiiiiii PWPT ??? （式 42） 根據安全系 數定義和摩爾－庫倫破壞準則，有 siiiii F tgNlcT ??? （式 43） 聯合式（式 31）、（式 32）和（式 33），削除 iT ， iN ，得如下計算公式 iis iiiiiiii PF tgWlcWP ???? 1)c os(s i n ????? （式 44） 式中 ： i? 稱為 推力 傳遞系數，以下式表示 )s i n()c os ( 11 iis iiii Ftg ?????? ???? ?? （式 45） 計算時先假定 sF ，然后從坡頂第一 塊土條 開始逐條向下推求，直至求出最后一條的推力 nP ， nP 必須為零，否則要重新假定 sF ，進行試算。 根據《建筑邊坡工程技術規(guī)范》 (GB503302020)規(guī)定， 本邊坡屬于二級邊坡工程， 對于 二 級邊坡 的 sF 值應滿足以下標準 ： sF ≥ ，否則應對邊坡進行工程治理。 潛在滑面位置的確定 根據 邊坡地質結構的特點，本區(qū)邊坡已形成明顯的后緣邊界，且張拉縫較深 (2～ 6m)，因此最危險滑面應以張拉縫為起始段；參考一般的工程經驗，對于層理結構較明顯的邊坡，變形邊坡一般沿順層方向剪出，且剪出段長度占滑面總長度的 1/5～ 1/4；對任一給定后緣邊 界和剪出口位置的邊坡，總可在張拉縫下端至剪出段起點間尋求一下凹的滑動面，使其安全系數 sF 最小。對于該邊坡，僅在撇洪渠護坡面上發(fā)現部分裂縫，剪出口位置并不確定，因此需計算各種可能存在的剪出口對應的穩(wěn)定安全系數，然后從中找出最小安全系數minsF ，此系數即為最危險滑面的安全系數，而與之相對應的滑面即為潛在滑面。 計算參數取值 依據《建筑邊坡工程技術規(guī)范》 (GB503302020)表 及表 ， 并結合撇洪渠處巖體的性狀及層面的性狀，來確定可能滑動面的抗剪強度參數。 查表得知：強風化頁巖層面結合差，內摩擦角 12186?！?18186。，層面間凝聚力值 5～ 20KPa，抗剪斷強度 ? =24186?！?28186。， C ＝ 25 ～ 40KPa；弱風化頁巖層面內摩擦角 18186?！?27186。，層面間凝聚力 值 13 ～ 30KPa，抗剪斷強度 ? =～ 35186。， C ＝ 40 ～ 90KPa。 巖體的重度（容重）：γ =25～ 26KN/m3(強風化巖體取低值，微新巖體取高值）。具體選值還需通過反分析方法，并結合現場調查及工程經驗確定。 以試驗為依據，并結合變形邊坡穩(wěn)定性現狀， 采用反分析的方法濾定出本邊坡的計算參數。為此，先假定最危險剖 Ⅰ Ⅰ ’剖面的最危險滑面 sF ＝ 1，并試算強風化頁巖 C 1=5～20KPa、 ? 1＝ 12186?！?18186。和弱風化頁巖 C 2=13～ 30KPa、 ? 2＝ 18186?！?27186。且 C 1＜ C 2， ? 1＜ ? 2的各種組合，在天然條件下的最終推力 nP ，直到 nP ＝ 0為止，此時的 C 、 ? 值為計算時應采用的參數。經計算，本區(qū)巖體的物理力學參數最終 取值 如 表 42 所示。 表 42 邊坡巖土體治理工程參數表 巖土名稱 容重 抗剪強度 天然容重（ KN/m3） 飽和 容重（ KN/m3） 凝聚力 C（ KPa） 內 摩 擦角 ? （ 176。 ） 強風化頁巖 20 18 弱風化頁巖 45 24 為評價整個變形區(qū)域的穩(wěn)定性 ， 在其區(qū)域內選取 Ⅰ Ⅰˊ～Ⅳ Ⅳ ’剖面（其具體位置見平面布置圖），并 對 各剖面 在 四 種工況下的穩(wěn)定性進行計算 。 計算過程 以 Ⅰ Ⅰ ’剖面為例，采用剩余推力法對其在四種工況下的穩(wěn)定性進行演算， Ⅰ Ⅰ ’剖面潛在滑動面見圖 42。計算過程如下。 100 110 120 70 80 90 丹水撇洪渠25 50 75工廠海 70 80 90 100 110 程(米)高 120 黃 圖 42 以Ⅰ Ⅰ ’剖面圖 工況一（正常水位裂隙不充水 ） 第一步：取平行于河谷方向一個單位寬度，沿折線滑動面將滑坡體分成 6 段，每段滑動面均為直線（見圖 43）； 強 塑 料廠風化巖強 料廠風化巖弱風化巖強風化下限 圖 43 滑坡體分段圖 第二步：假定 1sF? ，根據剛體極限平衡原理和選定的計算參數，由上至下依次計算