摘要：基于桥位区的区域地质、工程地质、水文地质、环境与灾害地质等相关资料，应用赤平极射投影法来对岩质边坡进行定性分析，同时进行了刚体极限平衡法（简化Bishop法与Sarma法）计算，对大桥主塔区边坡稳定性进行评价，为桥梁设计提供必要的工程地质依据。
关键词：岩质边坡；赤平极射投影法；刚体极限平衡法；边坡稳定性
0引言
边坡主要分为自然边坡与人工边坡。在地壳隆起或下陷过程中逐渐形成的自然山坡或谷坡为自然边坡。在人类生产活动和工程建设中形成的大量边坡，如露天矿开挖形成的采矿区边坡，铁路、公路建筑施工形成的路堤边坡等等，为人工边坡[1]。为了保证建筑为地基稳定性与安全性，需要对边坡稳定性进行分析，对于不稳定边坡及时处理，防止地质灾害的发生[2-5]。
1 工程概况
某特大桥地处云贵高原至湖南丘陵的过渡地带，山峦起伏，沟谷纵横，由西北往东南垂直横跨乌江，引桥跨越2条村级公路，1条二级公路。桥型为主跨680m的悬索桥，主墩和锚碇分别置于乌江两岸斜坡台地之上。上部结构为9×40m T梁+1-680悬索桥+24×40m T梁；下部结构桥墩为柱式墩桩基础，锚定位置为重力台扩大基础。
2 桥位区边坡稳定性分析方法
对于边坡稳定性分析，本次勘察主要采用赤平极射投影法（上半球投影）来对岩质边坡进行定性分析，同时对两岸桥位区进行了刚体极限平衡法（简化Bishop法与Sarma法）计算，以确定岸坡稳定性是否符合要求。
1.赤平极射投影法：
利用赤平投影的方法，将野外地质调绘得到的岩石结构面产状、岩层产状以及自然边坡产状投影到平面上，根据空间组合关系，直观地对边坡稳定性做出评价。
在边坡工程中，把岩层倾向与坡向相同、与走向之间夹角小于某一范围的边坡称为顺向坡，反之则称为斜向坡。同样的，把岩层倾向与坡向相反的边坡称为反向坡。根据前人研究结果[6，7]，当岩层倾向与坡向相同时，其走向间的夹角小于30°时为顺向坡。且岩层走向与边坡走向间夹角增大时，边坡稳定性增加。当岩层倾向与坡向相反时，其走向间的夹角大于150°时为反向坡。
2.简化Bishop法与Sarma法
首先将假定的潜在滑动面，再将滑动面以上的土体细分为若干垂直方
向的条块，当假定的滑动面为圆弧滑动面，并且仅考虑条块间的水平作用力，不考虑竖直方向剪切应力，即为简化Bishop法（1955）。当假定的滑动面为其他任意几何形状，通过反复假设不同安全系数值[Fs]以及计算地震系数来计算安全系数，即为Sarma法（1973）[8]。
按照极限平衡理论，安全系数[Fs]只要大于1.0，边坡即为稳定的。根据《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）的规定，边坡稳定系数[Fs]的取值，对于新设计的边坡、重要工程宜取1.30~1.50，一般工程宜取1.15~1.30，次要工程宜取1.05~1.15。验算已有边坡稳定时，Fs取1.10~1.25[9]。本次勘察依据地区情况，分别计算了三种工况下的安全系数，控制标准如下：
工况1：岸坡自重+桥梁荷载：1.35；
工况2：岸坡自重+桥梁荷载+暴雨载荷：1.20；
工况3：岸坡自重+桥梁荷载+地震载荷：1.10
3 小桩号侧主塔区场地稳定性
1.岸坡稳定性
小桩号侧主塔区岸坡坡高约238m，坡角43°~57°，倾向117°，下伏岩层产状为92°∠38°（图1），发育两组方向性和规律性极强的节理J1：190°∠80°，J2：120°∠65°，经赤平投影分析（图2），层面与坡面方向一致，岩层倾角小于坡角，为顺向坡，J1与层理组合对边坡有不利影响，开挖时可能产生顺层滑动。岸坡受重力作用拉裂现象明显，在坡体前缘共发育8条大型张裂缝，顺层临空岩体稳定性差。
2.桥台稳定性
小桩号侧左线主塔位于山体斜坡间，斜坡坡度32°，顺向坡，自然坡体稳定；小桩号侧右线主塔位于沟谷间，场地稳定。根据物探及钻探结果可知，主塔仅浅层小型岩溶发育，深部岩体较完整，未发现有影响其稳定性的大型岩溶，适宜建设。主塔基坑开挖深度大，开挖过程中基坑后缘易产生顺层滑塌失稳，对临时边坡及永久边坡均应重视，加强支护设计。
图1小桩号岸坡工程地质纵断面图图 图2小桩号岸主要结构面赤平投影图
岸坡稳定性计算断面采用小桩号岸工程地质纵断面图，计算采用刚体极限平衡法（简化Bishop法和Sarma法）。通过稳定性计算（见表1），工况2（岸坡自重+桥梁载荷+暴雨载荷）时，岸坡稳定性不满足安全控制标准。
表1 小桩号岸各工况稳定性计算结果表
4 大桩号侧主塔区场地稳定性
1.岸坡稳定性
大桩号侧主塔区岸坡坡高约293m，坡角50°~65°，倾向297°，下伏岩层产状为147°∠32°（图3），发育两组方向性和规律性极强的节理J1：85°∠85°，J2：5°∠71°，经赤平投影分析（图4），层面与坡面方向相反，岩层倾角小于坡角，为反向坡，自然边坡稳定，节理与层理组合、两节理的组合对于边坡属于稳定结构。
2.桥台稳定性
根据物探与钻探结果可知，主塔区仅浅层小型岩溶发育，深部岩体较完整，未发现有影响其稳定性的大型岩溶，适宜建设。主塔基坑开挖深度大，开挖过程中基坑后缘易产生顺层滑塌失稳，应注意及时支护，并建议对临时边坡及永久边坡均应重视，加强支护设计。
图3大桩号岸岸坡工程地质纵断面图图 图4大桩号岸主要结构面赤平投影图
岸坡稳定性计算断面采用大桩号侧工程地质纵断面图，计算采用刚体极限平衡法（简化Bishop法和Sarma法）。通过稳定性计算（见表2）可知大桩号侧岸坡稳定性满足安全控制标准，且具有较高的安全储备。
表2 大桩号岸各工况稳定性计算结果表
5 结论
经赤平极射投影分析，桥位区小桩号侧主塔区岸坡层面与坡面方向一致，岩层倾角小于坡角，为顺向坡，J1与层理组合对边坡有不利影响，开挖时可能产生顺层滑动，顺层临空岩体稳定性差。大桩号侧主塔区岸坡层面与坡面方向相反，节理与层理、节理的组合对于边坡均属于稳定结构，自然边坡稳定。
根据物探与钻探结果可知，两岸主塔区仅浅层小型岩溶发育，深部岩体较完整，未发现有影响其稳定性的大型岩溶，适宜建设。主塔基坑开挖深度大，开挖过程中基坑后缘易产生顺层滑塌失稳，应注意及时支护。
岸坡稳定性计算采用刚体极限平衡法（简化Bishop法和Sarma法），通过稳定性计算可知大桩号侧岸坡稳定性满足安全控制标准，且具有较高的安全储备，但小桩号侧主塔区岸坡在工况2（岸坡自重+桥梁载荷+暴雨载荷）时，岸坡稳定性不满足安全控制标准，应加强防护设计，并建议对临时边坡及永久边坡均应重视，加强支护设计。
参考文献：
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[8].J.Michael Duncan，Stephen G.Wright，Thomas L.Brandon.Soil Strength and Slope Stability[M].北京：中国水利水电出版社，2016.12
[9].中华人民共和国国家标准.岩土工程勘察规范（GB50021-2001）.中国建筑工业出版社.2009
论文作者:高小平
论文发表刊物:《基层建设》2019年第3期
论文发表时间:2019/4/24
标签：稳定性论文; 岩层论文; 工况论文; 节理论文; 刚体论文; 产状论文; 岩溶论文; 《基层建设》2019年第3期论文;