（核工业270研究所，江西，南昌，330200）
【摘 要】在对土质高边坡地形地貌、工程地质、水文地质调查的基础上，通过钻探揭露和采取土样，查明了土质高边坡土层的分布，测试了各土层的物理力学参数指标，按泰勒经验法确定了最危险滑动面圆心位置，应用条分法极限平衡的原理，评价了奉铜高速公路某土质高边坡的稳定性。
【关键词】土质高边坡；地质条件；条分法；稳定性分析
一、引言
近年来，在各地工程建设中，高边坡数量越来越多，高度越来越高。变形量大，处理不当易引起增加投资、延误工期、造成地质灾害等不良后果。因此，高速公路勘察报告中须对高边坡进行勘察和稳定性评价，得出相关结论，最后提出相关建议和工程处理措施，以确保高边坡的安全。
本文以奉铜高速公路某土质高边坡为例，介绍条分法在土质高边坡稳定性计算的应用。
奉铜高速公路某土质高边坡位于铜鼓县三都镇西南约500m处。长180m，路面设计高程255.168 m～255.368 m，地面标高260.139 m~279.133 m，须对该段左侧进行开挖，最大放坡高度23.7m，形成每级8米，共三级的土质高边坡（详见图1）。
图1 放坡照片
二、场地条件
2.1 地形地貌
路线区位于九岭山南西端的北翼，以丘陵地貌为特征。路线在本路段呈NEE—SWW走向，地势总趋势是东部稍高，西端稍低，海拔高程210米-280米，绝对高差约70米。地形起伏较大，山势较陡峻，第四系覆盖层巨厚，植被非常发育—较发育。树枝状水系发育，属于山间溪流，大小溪流源头均来自崇山峻岭之中。
2.2 地层岩性
路线区基底地层为元古界双桥山群宜丰组（Ptsh1y）板岩、千枚岩、变凝灰质砂岩等，覆盖层主要为第四系残坡积层（Q3），根据钻探揭露，钻孔范围内岩土层由上往下为：
1）粉质粘土Ⅰ：黄褐色，湿，可塑，土质均匀，切面稍有光滑，无摇震反应，干强度适中，韧性中等，夹杂碎石。揭露厚度8～12m。
2）碎石：灰褐色，湿，中密状态，碎石多呈棱角状，粒径3 cm～8 cm，含量约70％，砾石母岩成分强风化板岩为主，颗粒级配一般，填充物以粘性土为主。揭露厚度1.0～1.5m。
3）粉质粘土Ⅱ：黄褐色，湿，可塑，土质均匀，切面稍有光滑，无摇震反应，干强度适中，韧性中等，夹杂碎石。揭露厚度10～13m。
2.3 水文地质
路线区域属中亚热带季风型大陆性气候。四季分明，温暖湿润：春季温和，阴雨连绵；夏季炎热，初夏多台风暴雨；秋季天高气爽，昼夜温差大，干燥少雨；冬季常有冷空气侵入，气温低，天气冷，雨量少，霜雪多。多年平均气温16.3℃，七月平均气温27.4℃，极端最高气温39.4℃，一月平均气温4.6℃，极端最低气温-13.4℃；多年平均降水量1735mm，降水多出现在4～6月，降水大，范围广，历时长，强度小，占全年降水量46～48%；台风雨一般出现在7～9月，降水范围小，历时短，强度大，占全年降水量22%；无霜期267天。
由于场地位于一斜坡，当大气降水时，迅速形成地表径流向场地低洼处排泄。少量雨水渗入土层或基岩强风化裂隙后，又沿基岩面或风化裂隙向低洼处径流、排泄，故本场地不易存储地下水。场地地下水贫乏，水文地质条件简单。
三、边坡岩土物理力学参数
根据土工试验成果数据，结合经验值汇总得出边坡各岩土层物理力学性质参数（详见表1）。
表1 边坡岩土物理力学参数
四、边坡稳定性分析
4.1 边坡设计方案
公路在该地段前进方向为183°左右，经切坡后在公路左侧形成边坡，边坡设计方案为按l：l.25(39°)起坡，l：l(45°)分二阶放坡，放坡后边坡最大高度23.7 m左右。边坡坡体以粉质粘土为主。
4.2 稳定性计算
本边坡为土质边坡，稳定性分析采用条分法。条分法基本原理为极限平衡。土质边坡稳定分析中，为便于计算土体的重量，并使计算的抗剪强度更加精确，常将滑动土体分成若干竖直土条，求各土条对滑动圆心的抗滑力矩和滑动力矩，各取其总和，计算安全系数，这即为条分法的基本原理，同时该法也假定各土条为刚性不变形体，不考虑土条两侧面间的作用力。计算得出的安全稳定系数K≥1，则表明边坡处于稳定状态，若K＜1，则边坡处于失稳状态。
本边坡长度为42米，假定分成42段竖直土条，每段长度为1米。按泰勒经验方法确定最危险滑动面圆心位置，土坡的滑动面是坡面角。φ=16.5°，β=40°，查表得到α=38°，θ=66°，由此作图求得圆心O(详见图2)。
式中：F——抗滑阻力，KN；
T——侧向滑动分力，KN；
Wi——第i块变形土体重力，KN；
αi——第i块滑动面倾斜角，（°）；
hi——第i块变形体高度，m;
Li——第i块滑动面圆弧长度，m;
c——土体内聚力，kpa；
φ——土体内摩擦角，（°）；
L——滑动面圆弧长度，m;
γ——土体容重，KN/m3;
通过计算可知边坡的安全稳定系数K=1.06，表明该边坡设计方案安全可行。
五、成果及结论
1）设计单位根据本文提供的边坡稳定性计算结果，设计了边坡防护及排水措施，施工单位施工完毕后，该边坡稳定（详见图3）。
图3 施工治理成果照片
2）条分法广泛适用于土质边坡稳定性计算，目前仍然是工程上常用的方法之一。由于条分法计算模型存在一定假定的边界条件，边坡采用此方法设计得出的安全系数偏低，即偏于安全。
参考文献：
[1]王秋祥.105国道龙南县南亨段路基塌陷成因分析及治理措施[J].华东铀矿地质，2010
[2]陈祖煜.土质边坡稳定分析[M].北京：中国水利水电出版社，2009
论文作者:黄国樑
论文发表刊物:《工程建设标准化》2015年12月供稿
论文发表时间:2016/4/14
标签：土质论文; 稳定性论文; 圆心论文; 岩土论文; 碎石论文; 稳定论文; 场地论文; 《工程建设标准化》2015年12月供稿论文;