边坡工程学论文

研究生课程考核试卷

科目：边坡工程学教师：吴曙光

姓名：杨清亭学号： 20151602049 专业：土木工程类别：学术 上课时间： 2016年5月至7月 考生成绩：

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边坡工程技术浅析

摘要

在城市建设和城市交通建设中，基坑边坡一直是我们面临的普遍重要工程对象。在设计和施工过程中，边坡边坡稳定性是最直接和最重要的内容；同时，在边坡的施工和工程的使用过程中，对其实时的安全评估和超前预警越来越引起人们的关注。稳定性分析理论、边坡监测技术和方法也逐渐的完善起来，在边坡工程中发挥着重要的作用。在不断地发展中，边坡工程成为众多岩土工程师的钻研和探索对象，越来越多的稳定性理论、边坡监测方法和理论逐渐成熟。 关键词：基坑边坡边坡稳定性安全性评估超前预警边坡监测

Abstract

In the progress of urban construction and transportation construction, pit slope has been a common target important project. In the process of design and construction, slope stability slope is the most direct and the most important elements. At the same time, in the course of slope construction and engineering, and its real-time security assessment and geological predictionbecome more and more important. Stability theory, slope monitoring techniques and methods have gradually improved and played an important role in slope engineering. In constant development, the slope engineering has become the primary object of study for many geotechnical engineers and more stability theory, slope monitoring methods and theoretical have been more and more reliable.

Keywords: pit slope stability slope safety assessmentadvance prediction slope monitoring

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目录

边坡工程技术浅析

摘要 ...................................................................................................................................................... 1 边坡监测技术浅析 .............................................................................................................................. 3

引言 .............................................................................................................................................. 3 1 边坡监测机理 .................................................................................................................................. 4

1.2边坡监测的目的 .................................................................................................................... 4 1.3边坡监测内容和及仪器选型 ................................................................................................ 5 2.1 监测方法简介 ....................................................................................................................... 7 2.2 边坡监测项目的选定及仪器的选型 ................................................................................... 9 2.3边坡监测 .............................................................................................................................. 11

重庆某边坡边坡稳定性分析及边坡防止方案比选

1 工程概况 ........................................................................................................................................ 16 2 场地工程地质条件 ........................................................................................................................ 16

2.1地形地貌 .............................................................................................................................. 16 2.2 气象、水文 ........................................................................................................................ 17 2.3 地质构造 ............................................................................................................................ 17 2.4 地层岩性 ............................................................................................................................ 17 2.5 基岩面及基岩风化带特征 ................................................................................................ 18 2.6 水文地质条件及地下水和环境土腐蚀性评价 ................................................................ 18 2.7 不良地质现象 .................................................................................................................... 18 2.8 岩体完整程度评价 ............................................................................................................ 18 2.9 地震效应评价 .................................................................................................................... 19 3 边坡岩土体物理性质 .................................................................................................................... 20

3.1 岩土物理力学性质评价 .................................................................................................... 20 3.2 岩体基本质量等级 ............................................................................................................ 20 3.3 岩土体性质指标参数建议 ................................................................................................ 20 4 边坡稳定性分析 ............................................................................................................................ 21

4.1分析依据 ............................................................................................................................. 21 4.2定性分析与评价 ................................................................................................................. 22 4.3稳定性评价 ......................................................................................................................... 23 4.4 极限平衡法 ........................................................................................................................ 23 4.5 计算结果分析 ..................................................................................................................... 24 5 边坡治理方案 ................................................................................................................................ 24

5.1 方案的比选 ........................................................................................................................ 25 5.2 方案确定 ............................................................................................................................ 25 结论和展望 ........................................................................................................................................ 26 参考文献 ............................................................................................................................................ 27

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边坡监测技术浅析

引言

边坡是自然或人工形成的斜坡，是人类工程活动中基本的地质环境之一，也是工程建设中常见的工程形式。近年来我国经济发展迅猛，开矿、筑路、水利等基础建设日新月异。然而，我国是一个多山的国家，山地面积相当广阔，工程建设过程中大量开山、筑堤，形成很多裸露的坡面，而且大多数的坡面的地质条件不良，岩石破碎，土质松软不足以承担足够的荷载。多年来国内外许多工程中不乏由于对边坡认识不足，施工过程中未采取适当的监测，以至于边坡破坏时造成巨大损失。

4月13日5时40分许，由于突发雷电大风强降雨，东莞市麻涌镇中交四航局一厂区发生建筑坍塌事故。厂区一龙门架被大风吹倒，导致附近约200平方米的工棚坍塌。到目前为止，已送医院30人，其中2人死亡，9人留院接受治疗，其余19人轻伤简单治疗后出院。边坡破坏带来血和泪的案例教训不胜枚举，它一次次地说明了边坡监测的重要性。因此为了减少边坡对人们带来的危害，应在加强在施工和运营过程中的施工监测。

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1 边坡监测机理

在边坡的施工过程中，由于荷载和施工的扰动，会对边坡造成一定的影响，而这些干扰都会引起边坡的位移变化，同时会对边坡上的构件（例如锚杆，钢筋网等）的应力和应变造成一定的影响。而边坡监测的主要目的是评估边坡的安全性同时指导施工和建设，所我们可以借助于监测设备（全站仪、水准仪、经纬仪、应力计、应变计等）来实时的测量边坡的位移和内部应力的变化。然后通过这些监测得到的数据进行处理分析，再结合工程经验，来评估边坡。

1.1 边坡监测的意义

边坡岩土体往往呈现出非均质性与各向异性特性，在开挖、堆载、降雨、河流冲刷、库水位升降与地震等外部荷载作用下很容易进入局部或瞬态大变形乃至失稳滑动。我国每年由于岩土体失稳而引发的大小滑坡数百万次，由此造成的经济损失高达100～200 亿元，因暴雨、地震等引发的各类滑坡灾害至上世纪90年代累计死亡超过10万人。因此，对于边坡工程特别是大型复杂边坡，除了进行常规的工程地质调查、测绘、勘探、试验和稳定性评价外，尚应及时有效地开展边坡工程的动态监测，预测边坡失稳的可能性和滑坡的危险性，并提出相应的防灾减灾措施，对于确保国民经济发展与保障人民群众生命财产安全具有重大意义。 边坡工程主要应用在交通、建筑、水利和矿山等各个建设领域中。

1.2边坡监测的目的

1.2.1边坡安全评价

评价边坡施工及其使用过程中边坡的稳定程度，并做出有关预报，为崩塌、滑坡的正确分析评价、预测预报及治理工程等，提供可靠的资料和科学依据。 1.2.2边坡位移预测

为防治滑坡及可能的滑动和蠕动变形提供技术依据，预测和预报今后边坡的位移、变形的发展趋势，通过监测可对岩土体的时效特性进行相关的研究。

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1.2.3工程结果评价

对已经发生滑动破坏的边坡和加固处理后的滑坡，监测结果也是检验崩塌、滑坡分析评价及滑坡处理工程效果的尺度。 1.2.4指导设计施工设计

对于监测得到数据，不仅能知道本次施工和知道及时修改设计方案，同时还能为未来其他工程和研究留下有相似工程的位移分析及数值模拟计算提供参数。

1.3边坡监测内容和及仪器选型

1.3.1边坡监测的内容主要包括：

1、施工安全监测在施工期对边坡的位移、应力、地下水等进行监测，监测结果作为指导施工、反馈设计的重要依据，是实施信息化施工的重要内容。 2、处治效果监测是检验边坡处治设计和施工效果、判断边坡处治后的稳定性的重要手段。一方面可以了解边坡体变形破坏特征，另一方面可以针对实施的工程进行监测。

3、动态长期监测在防治工程竣工后，对边坡体进行动态跟踪，了解边坡体稳定性变化特征、长期监测主要对一类边坡防治工程进行。

表1一般边坡监测内容

序号 1 2 3 4 监测项目 裂缝监测 位移监测 滑动面监测 地表水监测 检测内容 1.地表裂隙监测；2.建筑物裂隙监测 1.地表位移监测；2.地下位移监测 滑动面位置测定 1.自然沟水的观测；2.河、湖、水库水位的观测；3.湿地观测 5

5 地下水监测 1.钻孔、测井水的观测；2.泉水监测；3.孔隙水压力监测 6 7 8 降水量监测 应力监测 宏观变形迹象监测 降雨量、降雪量监测 1.滑带应力监测；2.建筑物受力监测 一般情况监测内容包括如上表1。 1.3.2边坡监测的仪器：

施工监测常用的仪器有：地质罗盘、经纬仪、全站仪、水准仪、收敛计、钢筋应力计、锚杆轴力计、应变仪、测斜管……

下面是一些常见监测工具的照片：

图1 全站仪图2 测斜管

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图3 钢筋应力计

2边坡监测方法

边坡工程监测主要采用简易观测法、设站观测法、仪表观测法和远程监测法等四种类型。通过监测，深入了解边坡的变形机理，从而对地质灾害防治和加固处理的反馈以及对工程的影响等获取有关信息，通过监测资料的分析得到边坡变形的各种特征信息，分析其动态变化规律，预测边坡工程可能发生的破坏，为防灾减灾提供科学依据。 2.1 监测方法简介 2.1.1设站观测法

设站观测法是指在充分了解工程场区的工程地质背景的基础上，在边坡上设立变形观测点（成线状、格网状等），在变形区影响范围之外稳定地点设置固定观测站，用测量仪器（经纬仪、水准仪、测距仪、摄影仪及全站型电子速测仪、GPS接收机等）定期监测变形区内网点的三维（X、Y、Z）位移变化的一种行之有效的监测方法。

设站监测法主要有以下三种方法： 1. 大地观测法

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2. 近景摄影观测法

3. GPS（全球定位系统）测量法 三种方法的优缺点对比如下表2：

表2 观测方法对比表

测量方法 优 缺 大地测量法 1）能确定边坡地表变形范围；2）受到地形通视条件和量程不受；3）能观测到边坡体的绝对位移量。 气象条件的影响，工作量大，周期长，连续观测能力较差。 近景摄影测量法 1）其周期性重复摄影方便；2）在观测的绝对精度方面还外业省时省力；3）可同时测定多点在某一瞬间的空间位置，像片资料可随时进行比较。 不及某些传统的测量方法 GPS测量法 优点：1）观测点之间无需通视，GPS接收机价格较昂贵 选点方便；2）观测不受天气条件的；3）观测点的三维坐标可以同时测定，对于运动的观测点能精确测出它的速度；4）测量精度高

2.1.2仪表观测法

仪表观测法是指用精密仪器仪表对变形斜坡进行地表及深部的位移、倾斜（沉降）动态，裂缝相对张、闭、沉、错变化及地声、应力应变等物理参数与环境影响因素进行监测。电子仪表观测的内容，基本上能实现连续观测，自动采集、存储、打印和显示观测数据。远距离无线传输是该方法最基本的特点，由于其自动化程度高，可全天候连续观测，故省时、省力和安全，是当前和今后一个时期滑坡监测发展的方向。

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2.2 边坡监测项目的选定及仪器的选型

2.1.1监测项目的选定 边坡监测项目及其适用范围：

（1）大地测量水平变形、垂直变形监测对边坡和滑坡及其不同阶段都可适用。 （2）正、倒垂线法一般只适用于重大的人工边坡工程。 （3）表面倾斜监测一般适合于边坡施工期和滑坡整治期监测。 （4）地表裂缝包括断层、裂缝、层面的监测等。

（5）钻孔深部位移监测，包括测水平位移的钻孔测斜仪法和测孔轴向位移的多点位移计法，对边坡和滑坡及其不同阶段都可适用。 （6）爆破影响监测。

（7）渗流渗压监测，是边（滑）坡重要监测项目。 （8）雨量与江河水位监测 （9）松动范围监测。 （10）加固效果监测。

（11）巡视检查。

人工边坡 序号 监测项目 施工期 运行期 前期 整治期 整治后 天然滑坡 1 大地测量水平变形 √ √ √ √ √ 2 3 4 大地测量垂直变形 正垂倒垂线 √ √ √ √ √ 表面倾斜 √

9

√ 5 地表裂缝 √ √ √ √ 6 钻孔深部位移 √ √ √ √ 7 爆破影响监测 √ √ √ √ √ √ √ √ √ 8 9 10 11 12 13 渗流渗压监测 雨量监测 水位监测 √ √ √ √ √ 松动范围监测 加固效果监测 巡视检查 √ √ √ √ √ √ √ √ √ √

2.1.2监测仪器的选型

1.仪器选型的原则： 1）可靠、适用。

2）具有工程所要的精度、量程、直线性和重复性。

3）施工期安全监测仪器应力求结构、安装和操作简单，价格便宜。 4）兼顾自动化监测的需要。 5）仪器类型宜尽量单一。 6）综合比较。

2.根据内容不同选择不同的仪器： A、变形监测

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经纬仪和水准仪、垂线坐标仪、表面倾斜仪、测缝计、收敛计等 B、爆破影响监测 低频仪器地震检波器等 C、渗流渗压监测 渗压计测量、量水堰 D、雨量监测

雨量监测可采用雨量计或采用附近水文站的实测资料。 E、河水位监测江河水位的监测

可采用水位自测，或向附近的水文站索取所需资料。 F、松动范围的监测

松动范围一般采用声波仪配换能器检测

2.3边坡监测 2.3.1地面变形监测

地面变形监测是边坡监测中的常规监测项目，通常应用的仪器有两类： 一是大地测量（精度高的）仪器，如红外仪、经纬仪、水准仪、全站仪、GPS等， 二是专门用于边坡变形监测的设备，如裂缝计、钢带和标桩、地面位移伸长计和全自动无线边坡监测系统、光纤应变监测系统等。

地面变形监测主要采用边坡工程监测方法中的设站观测法和仪表观测法，包括： 1)、大地测量法 2)、摄影测量法

3)、测量机器人监测系统 4)、自动化监测网 5)、光纤应变监测系统

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2.3.2边坡表面裂缝量测

山坡和建筑物（挡土墙、房屋、水沟、路面等）上的裂缝是滑坡变形最明显的标志。对这些裂缝进行监测是最简单易行又最直接的监测，在整个监测系统中是首先要采用的。其监测的主要方法如下： 1、简易监测法 2 、垂球法

3 、建筑物裂缝贴片监测 4 、滑坡裂缝和位移监测 2.3.3边坡表面裂缝量测

测量装置主要有：简易装置、地面伸长计、钢绳伸长计等

简易装置是指在边坡表面上观测岩体移动的简单的测量工具，一般不需要特殊的仪器设备，可以在位移地点进行观测，直接找出量测数据或经过简单计算后得出测量的结果。 2.3.4边坡深部位移和滑动面监测 一、简单地下位移监测 （1）塑料管钢棒观测法 （2）变形井监测

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图4.变形井观测图5.剪切带 二、应变管监测

应变管是将电阻应变片粘贴于硬质聚氯乙烯管或金属管上，埋入钻孔中，管外充填密实，管随滑坡位移而变形，电阻应变片的电阻值也跟着变化，由此分析判断出地下位移和滑动面的位置。

优点：操作容易，造价低，测定仪器不复杂。用该方法的关键是贴片工艺和防潮，在孔中有水时使用寿命有限。

缺点：不易直接测出位移值。日本最早将应变管用于监测滑坡的地下位移和滑动面位置。

三、固定式钻孔测斜仪监测

从20世纪50年代开始人们就着手研制测斜仪，通过放入钻孔中测定土体的侧向位移，先后出现过多种形式，目前较多采用的有三种，包括惠斯登电桥摆锤式、应变计式与加速度计式三种，一个探头测一个平面方向的变化，对于双轴情况采用两个探头。 四、钻孔伸长计监测

钻孔内测量岩体移动时，常采用钻孔伸长计测量钻孔轴向的位移量。伸长计既可用来进行岩体浅部的位移量测，也可用来进行岩体深部的位移量测。

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五、活动式测斜仪监测

钻孔倾斜仪运用到边坡工程中的时间不长，它是测量垂直钻孔内测点相对于孔底的位移（钻孔径向）。观测仪器一般稳定可靠，测量深度可达百米且能连续测出钻孔不同深度的相对位移的大小和方向。因此，这类仪器是观测岩体深部位移、确定潜在滑动面和研究边坡变形规律较理想的手段，目前在边坡深部位移量测中得到广泛采用。如大冶铁矿边坡、长江新滩滑坡、黄腊石滑坡、链子崖岩体破坏等均运用了此类仪器进行岩土深层位移观测。 2.3.5边坡地下水监测

地下水是边坡失稳的主要诱发因素，对边坡工程而言，地下水动态监测也是一项重要的监测内容，特别是对于地下水丰富的边坡，应特别引起重视。地下水动态监测以了解地下水位为主，根据工程要求，可进行地下水孔隙水压力、扬压力、动水压力、地下水水质监测等。 1. 地下水位监测

我国在20世纪90年代初成功研制了WLT-1020地下水位动态监测仪（下图6），后又经过两次改进，现在性能已日臻完善。该仪器能对地下水水位和水温动态变化进行长期自动监测，亦能监测河流和水库的水位变化，并能对各种塔罐内的液位和温度自动监测，广泛应用于水文地质、环境地质、地质灾害预测预报、环境保护、水资源管理、地热开采井监测、水利、矿区水文等领域。

图6 WLT－1020地下水动态监测仪

2. 孔隙水压力监测

在边坡工程中的孔隙水压力是评价和预测边坡稳定性得一个重要因素，因此

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需要在现场埋设仪器进行观测。目前监测孔隙水压力主要采用孔隙水压力监测仪，根据测试原理可分为四类：

（1）液压式孔隙水压力仪；（2）电气式孔隙水压力仪；（3）气压式孔隙水压力仪；（4）钢弦式孔隙水压力仪。

孔隙水压力的观测点的布置视边坡工程具体情况确定。一般原则是将多个仪器分别埋于不同观测点的不同深度处，形成一个观测剖面以观测孔隙水压力的空间

分

布

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重庆某边坡边坡稳定性分析及边坡防止方案比选

通过对边坡所在区域的现场地质调查，并结合所在区边坡地形地貌、地层结构、变形特征等，对要研究的高陡边坡进行符合工程实际的稳定性计算并评价，为下文的工程治理方案的选取提供依据。

1 工程概况

基坑边坡所在场地内最高点位于北西侧，高程251.04m，最低点位于场地南东侧，高程为240.00m，相对高差11.04m。该基坑周围邻近学校教学楼、宿舍和学生南球场，需谨慎考虑。

2 场地工程地质条件

2.1地形地貌

拟建场地位于XXX，场地北西侧高南东侧低，场地原始地形均已改变，整体地形较平缓，场地内最高点位于北西侧，高程251.04m，最低点位于场地南东侧，高程为240.00m，相对高差11.04m。拟建场地内原有建筑物已经拆除，拟建场地东侧紧挨道路，拟建场地东侧紧挨已建公寓楼，拟建场地南侧紧挨图书馆和教学楼，拟建场地西侧紧挨已建女生公寓。场地总体属构造剥蚀丘陵地貌。场地总平面图见图2.1。

图2.1 场地总平面图

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2.2 气象、水文

拟建场地属亚热带温湿气候，冬暖春早，雨量充沛。多年平均气温为16～18℃，根据最低气温-5.3℃，极端最高气温43.5℃。多年平均降雨量1167mm，历年最大降雨量 1544.8mm，最低 839mm年平均降雨日143.4 天，降雨多集中在 5～9 月，占每年平均降雨量的三分之二，7月降雨最高（224mm），日最大降雨量150mm。年平均湿度79%，年蒸发量1138mm。根据地表地质调查，拟建场地距离嘉陵江约2km。场地及邻近未见大面积地表水体。

2.3 地质构造

拟建场地位处观音峡冲断背斜东翼，岩层产状101°∠7°。岩层呈单斜产出，场内及邻近未发现断层通过，地质构造简单。根据钻探揭示和现场调查拟建场地岩层为砂岩，局部夹有薄层破碎砂岩，岩层面结合很差，属软弱结构面。根据调查，岩体中发育三组裂隙：

①275°∠60～70°，裂面平直，张开，碎屑充填，间距1.00～3.00m，延伸长5.00～10.00m，裂隙面结合程度很差，属软弱结构面；

②100°∠40°，裂面较平直，张开，局部泥质充填，间距约1.00～2.70m，延伸长 2.00～6.00m，裂隙面结合程度很差，属软弱结构面。

③358°~38°∠49°~74°，裂面平直，张开，泥质充填，间距约 2.00～4.00m，延伸长3.00～5.00m，裂隙面结合程度很差，属软弱结构面。

2.4 地层岩性

据地面调查，拟建场地大部被第四系全新统人工杂填土和素填土（Q4ml）覆盖，下覆基岩为侏罗系中统上沙溪庙组（J2s）砂岩。现由新到老分述（详见柱状图）：

第四系全新统（Q4）

①杂填土（Q4ml）：杂色，主要由建筑垃圾及少量粉质粘土、砂岩碎石组成，其中碎石含量约占 28%，粒径一般5～40mm，分布不均，松散，稍湿，为新近堆填，为拆迁老建筑整平而成。层厚0.40～3.80m (ZK8)，场地分布于拆迁范围内。

②素填土（Q4ml）：杂色，主要由粉质粘土和少量砂岩碎石组成，其中碎石

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含量约占25%，粒径一般5～30mm，分布不均，稍密，稍湿，堆填时间 10 年以上，主要为修建建筑及道路整平堆积。层厚0.40～1.10m (ZK1)，场地边缘及周围分布广泛。

～～～～～～～～～不整合～～～～～～～～ 侏罗系中统上沙溪庙组（J2s）

②砂岩：黄色，灰色，中粒结构，中厚层状构造，主要矿物成分为长石、石英，云母次之，钙质胶结。本次勘察揭露最大铅直厚度22.42m(ZK16)。场地内分布广泛。

2.5 基岩面及基岩风化带特征

据钻探获取岩芯的实际情况，场地内基岩埋深0.40～3.80m，基岩面坡度角2～7°。据钻取岩芯的硬度和完整性划分强、中风化带。

强风化带：岩芯较破碎，呈碎块状，短柱状，局部夹少量薄饼状，质软，锤击声嘶哑，锤击易碎。厚0.40～2.50m（ZK1）。

中等风化带：岩芯较完整，主要呈短柱状，柱状，局部夹少量薄饼状，岩芯节长一般5～30cm，质较硬，砂岩锤击声清脆，锤击难碎。本次揭露最大铅直厚度21.32m（ZK16）。

各风化带情况详见地层情况表、钻孔柱状图和工程地质剖面图。

2.6 水文地质条件及地下水和环境土腐蚀性评价

场地总体北西高，南东低，场地内及其附近为市区，地表及地下排水系统较完善，且表层一般为砼块，雨季场地地表水一般向地下管道径流、排泄。地下水类型主要为第四系松散孔隙水及基岩裂隙水。地下水主要接受大气降水的补给。勘察中选择了ZK12 钻孔将孔内水提干，经过24 小时观测，孔内基本无水。综合分析，勘察场地地下水贫乏。地下车库不需要进行抗浮设计。

经对周围环境进行调查，场地内无污染源的情况综合分析判断，拟建场地环境类别为Ⅱ类，拟建场地内的地下水和土对砼有微腐蚀，对砼中钢筋具有微腐蚀性，对钢结构具有微腐蚀性。

综上所述，场地水文地质条件简单。

2.7 不良地质现象

据地面地质调查及据钻探揭示表明，场内未发现滑坡、崩塌、泥石流等不良地质作用。

2.8 岩体完整程度评价

声波测井结果表明：强风化砂岩的纵波速度平均值为 2.19～2.23km/s，完整

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性系数为0.33～0.34，表明强风化砂岩岩体破碎；中风化砂岩的纵波速度平均值为 3.16～3.20km/s，岩块的纵波速度为 3.81～3.82km/s，完整性系数为 0.69～0.70，表明中风化砂岩岩体较完整。声波测井结果见表1.1。

表1.1 声波测井结果

孔号 测试深度（m） 1.0～2.5 ZK11 2.5～21.0 平均波速 （km/s） 2.23 3.20 完整性 指数 0.34 0.70 岩性 强风化砂岩 中风化砂岩 岩体分类完整程度 破碎 较完整 岩块波速平均值为：砂岩 3.82km/s 1.0～1.5 ZK12 1.5～21.0 2.19 3.16 0.33 0.69 强风化砂岩 中风化砂岩 破碎 较完整 岩块波速平均值为：砂岩 3.81km/s 2.9 地震效应评价

根据《建筑工程抗震设防分类标准》(GB50223-2008)拟建物为乙类设防（重点设防类），另据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）确定，拟建场地抗震设防烈度为6度，设计基本地震加速度0.05g，设计地震分组为第一组。

据地区经验，素填土为软弱土，剪切波速Vs取130m/s；稳定基岩Vs≥500m/s。据钻探揭示和《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）第4.1.5条公式计算，拟建场地覆盖层厚度、等效剪切波速及场地类别见表1.2。

表 1.2 拟建场地地震效应评价表

序 号 建筑物名称 拟建1 二期建筑 拟建2 三期建筑 3 拟建2.05 1.00 3.51 覆盖层最大厚度(m) 土层结构 等效剪切波速vse(m/s) 场地类别 抗震地设计特段划分 征周期 备注 素填土 3.51m 130 Ⅱ 一般地 段 按拟建物与其周0.35s 围地下车库结构不脱开考虑 按拟建物与其周0.25s 围地下车库结构不脱开考虑 0.25s 素填土 1.00m 素填土 130 有利地 段 130 有利地 19

地下车库 2.05m 段 3 边坡岩土体物理性质

3.1 岩土物理力学性质评价

①填土

根据临近场地，结合重庆经验，填土天然重度取19.50kN/m3，饱和重度取 19.80kN/m3。压实填地（压实系数：0.90）基承载力建议取100kPa。

②强风化基岩

钻取岩芯多呈块状、碎块状，岩体基本质量等级为Ⅴ类。据地区经验，强风化砂岩地基承载力特征值取350kPa。

③中风化基岩

砂岩：重度取25.00kN/m3，天然、饱和单轴抗压强度标准值分别为：30.73MPa、24.25MPa。

中等风化岩石地基承载力特征值按《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011）5.2.6 计算公式确定：

(3.1)

式中：――岩石地基承载力特征值； ――岩石饱和单轴抗压标准值；

――折减系数，岩体完整程度为较完整，折减系数取0.35。 计算结果：砂岩地基承载力特征值为8.49MPa。

3.2 岩体基本质量等级

砂岩饱和单轴抗压强度标准值为24.25MPa，中等风化砂岩为较软岩，根据声波测井结果表明：中等风化砂岩岩体较完整，岩体基本质量等级为Ⅳ。

3.3 岩土体性质指标参数建议

岩土体性质指标根据《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011）相关规定，结合重庆地区经验取值。砂岩岩体指标：岩体内摩擦角内摩擦角可由岩石内摩擦角进行折减（折减系数可取0.90，时间效应系数取0.95），为35.91°；岩体粘聚力由岩石内聚力进行折减（折减系数可取0.30，时间效应系数取0.95），为 1.84MPa；岩体抗拉强度由岩石抗拉强度进行折减（岩体较完整，折减系数取0.40），为0.74MPa；岩体变形模量由岩石变形模量进行折减（岩体较完整，折减系数取 0.70），为3780MPa；岩体弹性模量由岩石弹性模量进行折减（岩体较完整，折减系数取0.70），为4690MPa。岩土水平抗力系数、岩土与基岩摩擦系数及与锚固

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体极限粘结强度、边坡坡率允许值结合重庆地区经验值。岩土体性质指标参数建议详见表3. 1。

表 3.1 岩土体性质指标参数建议值 项目 岩土 名称 抗拉强度粘聚标准力 值c(MPa(MPa) ) 中风 200 化 砂岩 强风 h＜8m 化 砂岩 压实 h＜8m 素填 土 8 MN/m4* 50* 1:1.17* * 0.25 60 MN/m3* 350* 250* 1:1.00* 0.35 0.74 2.12 33.05 MN/m3* 8490 3780 4690 760* 1: .75* h＜8m 0.50 Φ（°） 系数 (kPa) 擦角数的比例值(MPa) (MPa) ） 物时) 内摩平抗力系征值值值 （KPa顶无建筑及土体水力特标准标准 值控制及坡 抗剪强度标准岩土水平值 抗力系数承载模量模量标准倾结构面系数 地基变形弹性强度(不受外摩擦粘结允许值基底边坡坡率注：*为经验值。

临时基坑边坡可适当增陡(不受外倾结构面控制及坡顶无建筑物时)，建议如下：

素填土：1：1.50～1：1.75； 强风化砂岩：1：0.75； 中等风化砂岩：1：0.50。

4 边坡稳定性分析

4.1分析依据

边坡稳定性分析应遵循以定性分析为基础，以定量计算为重要辅助手段，进行综合评价的原则。因此，根据工程地质条件、可能的破坏模式以及已经出现的变形破坏迹象对边坡的稳定性状态做出定性判断，并对其稳定性趋势做出估计，是边坡稳定分析的重要内容。

根据已经出现的变形破坏迹象对边坡稳定性状态做出定性判断时，应十分重视坡体后缘出现的微小张裂现象，并结合坡体可能的破坏模式对其成因作细致分

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析。若坡体侧边出现斜列裂缝，或在坡体中下部出现剪出或隆起变形时，可做出不稳定的判断。

4.2定性分析与评价

基于

剖面图（如图4.1）对G-H边坡进行稳定性分析与评价。

根据边坡目前的情况，边坡在自然状态下是处于稳定状态，场地内基坑边坡坡倾向为0°，倾角为90°；岩层产状为101°∠7°，岩层呈单斜产出，场内及邻近未发现断层通过，地质构造简单；边坡内发育有三组裂隙，裂隙1产状为275°∠60°~70°；裂隙2产状100°∠45°；裂隙3产状358°~38°∠49°~74°。

根据场地岩质边坡赤平投影图（如图4.2）分析可知：边坡倾向于岩层倾向夹角101°，不影响边坡稳定性；裂隙1倾向与边坡倾向之间的夹角为85°，不影

图4.1

剖面图

∠60°~70°；裂隙2产状100°∠45°；裂隙3产状358°~38°∠49°~74°。 根据场地岩质边坡赤平投影图（如图4.2）分析可知：边坡倾向于岩层倾向夹角101°，不影响边坡稳定性；裂隙1倾向与边坡倾向之间的夹角为85°，不影响场地边坡稳定性；裂隙2倾向与边坡倾向之间的夹角为100°，不影响场地边坡稳定性；裂隙3倾向与边坡倾向之间的夹角为2°~38°，倾角为49°~74°，容易形成顺层滑坡，需要对其进行定量稳定性分析。

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图4.2 GH段基坑侧壁边坡极射赤平投影图

4.3稳定性评价

根据

剖面图得知，边坡高度为8.4m，其中上层为1.12m素填土（填土天

然重度取19.50kN/m3，饱和重度取19.80kN/m3），土石接触面近于水平，距离边坡4.3m范围外有4层已建教学楼（条形基础）。砂岩重度取25.00kN/m3。

对于裂隙3形成的软弱结构面，其内摩擦角

，粘聚力

。

根据《建筑边坡工程技术规范》（GB50330-2013）表3.2.1规定，结合建议开挖的边坡特点（岩质边坡、边坡高度小于15m、边坡岩体类型为Ⅳ或Ⅱ类）。边坡滑塌区范围L（m）由下式确定：

式中：H——边坡高度（m）；

——坡顶无荷载时边坡的破裂角（°），本处取74°。

带入可得边坡滑塌范围为2.08m，建筑物不在此范围内，故确定该边坡安全等级为二级。

根据《建筑边坡工程技术规范》（GB50330-2013）5.3.2规定，二级边坡平面滑动法稳定安全系数Fst取1.20。

4.4 极限平衡法

平面滑动分析简图见图4.3。边坡稳定系数可按下式计算：

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式中：c——粘聚力，kPa； ——内摩擦角； H——边坡高度，m； Z——素填土厚度，m； ——滑动面倾角； 、

——分别表示砂岩和素填土的重度；

滑动体块重量： 带入数据得稳定系数

。

图4.3 平面滑动分析简图

4.5 计算结果分析

通过对相应代表边坡的计算，由建筑边坡工程技术规范知，

剖面稳定性

系数0.7279，存在着沿岩层分界面滑动的可能性。考虑该边坡根据场地的实际情况和《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）和《建筑边坡工程技术规范》(GB50330-2002)，工程重要性为二级，场地复杂程度为二级，确定为二级边坡，其要求稳定性系数验算为平面滑动法不小于1.20，因此需对该边坡均进行支护。

5 边坡治理方案

通过对挖方边坡病害产生机理、规模以及危害程度的详细研究和分析，结合

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该施工场地在学校、人流量大、征地和弃方困难等特点，从施工条件、工期、长期稳定性、景观效果以及后期、养护等实际情况出发，我们确定了边坡的处治设计原则：实用、经济、美观、减少对学生上课和生活的干扰。并在此基础上进行了方案比选，确定了边坡的处治方案。

对于岩质基坑挖方边坡处治方法包括：放坡、预应力锚杆（索）、预应力抗滑桩技术、截水排水、喷混凝土或喷钢纤维混凝土等。

5.1 方案的比选

（1）放坡方案：该方案可以有效处理不稳定边坡，但是考虑此处建设用地红线的，基坑紧邻已建教学楼，同时放坡也会增加挖方、填方的工作量。因此，可不选放坡方案。

（2）预应力锚杆（索）：预应力锚固是采用预应力锚索、锚杆或钢丝对岩体进行加固，通过对可能失稳的岩体主动施加压力，提高滑动面上的抗剪参数和阻滑力，从而实现提高边坡的抗滑稳定安全度。在该工程中设计文件中，基坑该边坡为直立边坡，采用该方案可以有效减小对周围环境的影响。因此，此方案可以选用。

（3）预应力抗滑桩：预应力抗滑桩技术，充分利用预应力混凝土抗拉性能较好的优点，以新提出的预应力桩体替代抗滑桩受拉一侧的钢筋，用于滑动面附近的重点加固，具有较强的加固功能。在该工程中，边坡受顺层裂隙的影响容易发生顺坡滑动，通过设置预应力抗滑桩可以有效提高边坡的稳定性，同时减少对周围环境的影响。因此，此方案可以选用。

（4）截水排水：表面排水措施可将坡顶和坡面上的来水集中排泄，减小裂隙水压力对边坡稳定的不利影响。该工程中，裂隙3的产状为358°~38°∠49°~74°，此外，考虑到重庆市区的降雨量达，此措施是非常必要的辅助措施，需要和其他措施一同做为方案的一部分。因此，此措施需要选用。

（5）喷混凝土或喷钢纤维混凝土：该方案的作用是覆盖边坡岩体表面、支撑岩体。考虑到勘察资料中说明的砂岩风化情况，需要对开挖的基坑边坡破面进行处理，防止风化的进一步深入。因此，此措施需要选择。

5.2 方案确定

综合上述方案的比选，此边坡的治理方案可以确定为：

边坡的稳定性问题，根据计算设置预应力锚杆予以加强。与此同时，需要采用配套的截水排水方法，通过在坡顶设置排水措施，以此减小隙水压力对边坡稳定的不利影响和水的其他不利影响。对于破面采用喷钢纤维混凝土，以此来覆盖边坡岩体表面、支撑岩体，防止风化的进一步深入和水的不利作用。

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结论和展望

通过上述分析和论述，该基坑边坡稳定性满足要求，但由于存在不确定因素和所处的环境比较复杂，一旦发生意外就会造成严重的后果，所以必须坚强边坡监测，预防事故。

但是，在进行边坡稳定性分析和数值模拟的过程中有许多的缺点和不足，不足以完全反映实际情况，具体的如下：

①首先，在对基坑边坡稳定性分析的过程中采用了多种方法，其中就有瑞典条分法，该方法主要用于分析土质边坡而不太适用岩质边坡, 所以用该方法分析得出的结果是不准确的，只能用于参考；

②其次，在对边坡进行数值模拟的时候，考虑的因素较少，没有考虑地下水和节理裂隙的影响，所以计算出来的结果与实际情况并不是很符合，有较大的误差；

在以后的学习中，要加强数值模拟的能力，争取把有限元软件学精使建立的模型尽力与实际相符合；同时也要加强工程思维，从工程实际来考虑问题，使做出来的分析和设计能应用到实际。路漫漫其修远兮，吾将上下而求索！路还很长，能力还十分有限，争取以后走的更远!

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