1.成都师范学院 成都 611130；2.四川交通职业技术学院 成都 611130；3.中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司 成都 610030
摘要：以某道路路网岩质边坡为工程背景，先用赤平极射投影法进行定性分析，再用极限平衡法进行定量分析，最后结合定性与定量分析的结果进行该岩质边坡的稳定性分析及评价，结果表明该岩质边坡发生大规模的崩塌可能性小，边坡开挖后在天然工况、暴雨工况以及地震工况下均处于稳定状态，但由于场地基岩为泥岩和砂岩，泥岩开挖暴露后易风化掉块，在砂岩下方易形成凹岩腔，需对坡面采用适当的防护措施或其它形式的防风化措施。文章的研究思路及成果可供类似工程参考。
关键词：岩质边坡；赤平极射投影；极限平衡；稳定性
道路工程建设中会在挖方段形成边坡，包括土质与岩质边坡[1]。大量实例表明，公路岩质边坡失稳是影响公路安全的主要危害，也是目前我国大多数公路存在的主要质量通病[2]。为此不少学者对此类边坡进行了研究，积累了诸多宝贵经验[3-6]。本文以某道路路网岩质边坡为例，先用赤平极射投影法进行定性分析，再用极限平衡法进行定量分析，最后结合定性与定量分析的结果进行该岩质边坡的稳定性分析及评价，并给出工程建议，可供类似工程参考。
1工程概况
广元市红星片区规划的道路路网包含市政道路5条，分别为：横一路，等级为城市次干路，长2283.058m，标准红线宽度30m；横二路，等级为城市支路，长671.635m，标准红线宽度16m；横三路，等级为城市支路，长585.251m，标准红线宽度16m；纵一路，等级为城市次干路，长999.861m，标准红线宽度20m；纵二路，等级为城市支路，长1160.440m，标准红线宽度16m。此外，还包含连接横一路及现有的G108的匝道一，长217.619m，标准红线宽度20m。红星村区域内主要道路为G108及宝轮环线，是片区对外主要通道，区域内四横、四纵形成环状路网见图1。
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图1 规划红星村干道结构图
该道路路网沿线共涉及岩质路堑段共计10段，总长1371.1m，最大岩质挖方坡高为22.73m，其里程号、挖方坡高详见表1。
表1岩质路堑段一览表
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2 岩土工程概况
2.1地质构造
拟建场地主要处于构造剥蚀地貌，微地貌主要为丘陵地貌。整体地势起伏较大，仅局部沟谷地段较为平坦，场地内钻孔孔口绝对高程在466.85～536.38m之间，最大高差约69.53m。
2.2地层岩性
据地表调查和钻探揭露，拟建场区出露地层自上而下为：
①耕土（Q4pd）：黄褐、灰褐色，可塑，稍湿～湿，主要成分为粉质粘土，植物根系较多，含有机质物，层厚0.4～1.8m。
②素填土（Q4ml）：黄褐、灰黄、灰褐色，稍湿～湿，松散，孔隙发育，以粘性土为主，含少量植物根系，含有机质物，厚0.50～3.80m。
③粉质粘土（Q4dl+pl）：黄褐、灰黄、灰褐色，稍湿，可塑～软塑，以粘粒矿物为主，含少量粉粒及铁、锰质氧化物浸染，厚0.7～9.3m。
④细砂（Q4al+pl）：褐灰色、青灰色，结构松散，稍湿、饱和，主要由长石、石英颗粒及云母片组成。一般粒径0.075～2.0mm，厚1.9～2.2m。
⑤砾石（Q4dl+pl）：灰黄色、灰褐色，稍密，稍湿、饱和。成份主要为石英岩、石英砂岩、花岗岩、灰岩等。充填物以砂粒和粉、粘粒为主，砾石颗粒含量50～53%，厚1.40～2.10m。
⑥1强风化泥岩（J2s）：组织结构大部分破坏，节理、风化裂隙很发育，裂隙面多附着黑褐色铁锰质锈斑，岩芯破碎，多呈土状、碎块状，个别呈柱状，厚0.8～11.5m。
⑥2中等风化泥岩（J2s）：层理清晰，风化裂隙较发育，裂面平直，局部含灰绿色及灰白色矿物。岩芯多呈柱状、长柱状及短柱状，少量碎块状。厚1.1～24.10m，部分钻孔该层未揭穿。
⑦1强风化砂岩（J2s）：组织结构大部分破坏，节理、风化裂隙很发育，岩芯破碎，多呈薄饼状、碎块状，个别呈柱状，厚0.7～5.6m。
⑦2中等风化砂岩（J2s）：层理清晰，风化裂隙较发育，裂面平直。岩芯多呈柱状，少量短柱状，厚2.5～27.8m，部分钻孔该层未揭穿。
2.3水文地质条件
拟建场地地表水主要为沟渠及鱼塘。地下水类型主要为上层滞水、基岩裂隙水，场地地下水对混凝土结构、钢筋混凝土结构中的钢筋均具有微腐蚀性。
2.4场地抗震设防烈度
根据《中国地震动参数区划图》和《建筑抗震设计规范》，本场地地震设防烈度为7度，设计基本地震加速度值为0.10g，场地设计特征周期取0.40s。
3 岩质路堑段稳定性定性分析
边坡稳定性分析方法分为定性分析法和定量分析法两种［7］，定性分析方法是定量分析方法的基础。定性分析方法主要有历史成因分析法（或地质分析法）、工程类比法和图解法。图解法的适用性强而得到广泛应用，其中以赤平极射投影法最为普遍［8］。该法能准确的表示优势结构面及重要结构面的产状与空间组合的关系，用来定性的分析各个结构面组合对应的块体的稳定性［9］。
从表1可看出，本路网中最大岩质挖方坡高为22.73m，位于纵二路K0+240～K0+480、K0+540～K0+820路堑段，故本文用赤平极射投影法对此段岩质边坡进行定性分析，绘制赤平极射投影关系图，如图2所示。
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左侧 右侧
图2 路堑段左、右侧赤平极射投影关系图
从图2可看出，左侧岩质边坡为顺向坡，裂隙L1、L2与边坡坡向大角度相交，裂隙L1和L2交点在坡面以内，边坡可能发生顺层滑坡；右侧岩质边坡反向坡，裂隙L1、L2与边坡坡向大角度相交，裂隙L1和L2交点在坡向对侧。边坡总体稳定。但岩石受长期雨水侵蚀、暴晒等风化作用后，易顺节理面形成裂隙，受暴雨、地震影响进而形成楔形体滑动或崩塌，且节理面为高角度，因此边坡发生大规模的崩塌可能性小。但是由于基岩易风化，岩体有可能进一步被风化剥落，故此边坡属不稳定结构，有必要对其进行整体稳定性验算。
4岩质边坡整体稳定性计算及评价
4.1典型剖面的选取
通过现场地面地质调查，选取21-21′和40-40′剖面放坡后最不利结构面进行稳定性计算，见图3和图4。
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图3 21-21′剖面示意图
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图4 40-40′剖面示意图
4.2稳定性计算
根据岩质边坡可能发生的破坏模式，计算方法采用单滑面极限平衡法，并分别考虑天然工况、暴雨工况以及地震工况。计算模型如图5所示，坡体岩石天然、饱和容重值见表2，结构面抗剪强度指标取值见表3，计算公式［10］见式（1）～（5），计算结果见表4。
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图5 岩质边坡计算模型
（1）
（2）
（3） （4）
（5）
式中：FS—滑坡稳定系数；
—滑体单位宽度重力及其他外力引起的下滑力（kN/m）；
—滑体单位宽度重力及其他外力引起的抗滑力（kN/m）；
—滑面的黏聚力（kPa）；
—滑面的内摩擦角（°）；
—滑面长度（m）；
—滑体单位宽度自重（kN/m）；
—滑体单位宽度竖向附加荷载（kN/m）；
—滑面倾角（°）；
—滑面单位宽度总水压力（kN/m）；
—后缘陡倾裂隙面上的单位宽度总水压力（kN/m）；
—滑体单位宽度水平荷载（kN/m）；
—后缘陡倾裂隙充水高度（m）。
表2 坡体岩石重度取值表
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表3 结构面抗剪强度指标取值表
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表4 稳定性评价计算表
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4.3稳定性评价
从表4可看出，该段岩质边坡各剖面在天然工况下稳定系数Fs=4.105～5.077，处于稳定状态；在暴雨工况下稳定系数Fs=3.104～4.234，处于稳定状态；在地震工况下稳定系数Fs=2.867～3.278，处于稳定状态。
但由于场地基岩为泥岩和砂岩，泥岩开挖暴露后易风化掉块，在砂岩下方易形成凹岩腔，需对坡面采用适当的防护措施或其它形式的防风化措施。
5 结论与建议
（1）边坡发生大规模的崩塌可能性小。岩质边坡开挖后在天然工况、暴雨工况以及地震工况下均处于稳定状态，但需对坡面采用适当的防护措施或其它形式的防风化措施。建议按重力式浆砌块石挡墙或支护桩进行支护，或建议表部土层放坡坡率1：1.5，强风化泥岩放坡坡率1：1.25，中风化泥岩放坡坡率1：1.0，强风化砂岩放坡坡率1：1.0，中风化砂岩放坡坡率1：0.75。道路两侧按放坡处理后，对局部欠稳定的块体，应以于清除或进行加固处理。建议挖方高度大于10m的地段进行分级放坡，且设置宽度不小于2m马道。另外，对切坡地段的坡肩地段，建议沿坡肩上部设置截排水沟，坡脚应设排水沟。
（2）拟建场地内基岩泥岩、砂岩互层薄层较多，同一标高上地基同时会出现泥岩、砂岩，或存在砂岩、泥岩过渡现象。建议设计时统一采用泥岩的工程力学参数。
（3）边坡的施工期和使用期，要控制不利边坡稳定的因素产生和发展。如不随意开挖坡脚，防止坡顶超载等。为减少地表水渗入和坡面岩体风化因素的影响，边坡工程应做好对裸露的岩土体封闭隔水处理，对边坡工程表面和内部要设计排水系统，坡顶宜设截水沟，坡脚应设排水沟。
（4）边坡应采用自上而下、分段跳槽、及时支护的施工。严禁无序大开挖。
（5）加强边坡工程施工期间的工程监测。
参考文献：
[1]李龙江.道路工程挖方岩质边坡破坏模式及稳定性分析［J］.交通世界，2019（10）：80-81.
[2]郑炎.对公路岩质边坡失稳及防治的分析[J].佳木斯职业学院学报，2018（1）：482-483.
[3]陈莉.开挖岩质边坡失稳机制与防治失败启示[J].陕西水利，2019（3）：132-134.
[4]郝社锋，蒋波，喻永祥，等.秦望山隧道南口高陡岩质边坡稳定性分析及治理效果评价［J］.中国地质灾害与防治学报，2019（4）：89-97.
[5]郑鑫轲.某岩质边坡稳定性分析与防治措施[J].四川建材，2019（5）：108-111.
[6]贺小黑.岩质边坡稳定性快速评估系统的构建及其应用[J].中国地质灾害与防治学报，2019（10）：105-112.
[7]文俊，廖建忠.岩质边坡稳定性分析方法综述[J]．西部探矿工程，2012（6）：153～155．
[8]许建瑞.构造裂面圆分析岩质边坡稳定性的方法[J].工程勘察，2019（11）：29-34.
[9]夏宇.极射赤平投影在塘垭石灰岩矿山边坡稳定性分析中的应用[J].山西建筑，2019（9）：41-43.
[10]吴虑.半坡桩嵌固深度和桩径关系的分析与应用[D].重庆交通大学硕士学位论文，2016：10
作者简介：
杨群（1982-），女，四川资阳人，副教授，硕士，研究方向：岩土工程