贵州能化T1#填方边坡稳定性评价

贵州能化T1#填方边坡稳定性评价

邓益平1, ,刘玉洁2 ,聂忠权2

1 四川省地矿局九〇九水文地质工程地质队，四川绵阳，621000；

2成都工贸职业技术学院（成都市技师学院），四川成都郫都区，611731

贵州能化60万吨/年聚烯烃项目场地为重要的化工设施，边坡工程安全等级为一级，边坡工程损坏后果很严重。依照规划，T1#段将形成高约43m填方边坡，若处理不当，直接影响后期场地稳定性，对整个项目建设的影响很大。

1 T1#填方边坡基本特征

T1#填方边坡属斜坡地形，为顺层白云岩边坡，岩溶微发育，岩层产状300°～354°∠23°～34°，主要发育两组裂隙：①104°∠74°、②220°∠71°。受断层影响，岩体较破碎，有泥化夹层。

1.1地形地貌

T1#填方区位于场区南部，地貌类型属于剥蚀溶蚀低中山地貌，区内微地貌属沟谷平坝地形，场地高程1227m左右。场地表层为第四系残破积粉质粘土，厚度2.0～7.1m，场地植被发育较好，以林木为主。根据场平规划对现有场地进行回填，参照规划场平标高1270m，将形成高约43m的土质边坡。在填方区内未发现边坡跨塌等不良地质现象，见照片1。

1.2 地质构造

场区无断裂直接通过。该场地位于场区F4断层南侧约20m，受断层影响，岩体裂隙较发育，岩层产状为318°～322°∠22°～34°。

1.3 地层岩性

边坡主要由第四系全新统残坡积（Q4el+dl）粉质粘土和三叠系中统关岭组第三段（T2g3）白云石组成。

粉质粘土②1：多呈褐色、灰褐色、黄褐色，夹少量泥质白云岩碎石，一般粒径1～10mm，呈软塑～可塑状，偶见硬塑，见照片2。

强风化泥质白云岩⑤1：灰白色、灰色，薄～中厚层状构造，显晶结构，主要由白云石组成，含少量石英、长石、方解石和粘土矿物，钙质胶结。风化裂隙发育，岩芯破碎，岩芯多呈碎块状，块径0.5～10cm，岩质较软，手可捏碎，层厚2.0～8.80m，见照片2和3。

中风化泥质白云岩⑤2：灰白色、灰色，薄～中厚层状构造，显晶结构，主要由白云石组成，含少量石英、长石、方解石和粘土矿物，钙质胶结。风化裂隙较发育，裂隙面微张，由棕红色粘土充填，岩芯多呈扁柱状～长柱状，节长一般2.5～30cm，最长可达50cm，层厚2.7～19.9m，见照片3。按照《建筑边坡工程技术规范》（GB50330-2013），确定边坡岩体类型为Ⅳ类，见表1。

表1  边坡的岩体类型

1.4 水文地质条件

场地内发育一溪流，名为龙洞沟，地表水出露于沟内，水量丰富。该沟主要由岩溶水补给以及自然降雨补给，流量达到500～3000m3/d。地表水通过龙洞沟最终进入洪家渡水库。

区内地下水主要由降雨补给，场区以南200m发育一溶洞，在沟头处，地下水转换为地表水流入龙洞沟。区内地下水丰富，地下水位.5～5m。地下水类型为裂隙水及岩溶水，受季节影响较大，主要由大气降水补给，沿裂隙网络运移，岩溶微发育。

2边坡防治措施建议

2.1填方边坡稳定性影响因素

（1）填筑体特征

填筑体的物质成分及回填压实度控制填料容重、粘聚力及内摩擦角，而土体的粘聚力及内摩擦角是产生抗滑力的主要因素，因此填料成分及压实程度是影响填方边坡的重要因素。此外回填边坡的稳定性随填方高度及回填坡率增加稳定性降低。

（2）填方区天然地基情况

填方区地基土含有粉质粘土、粘土，且大部分区域分布地下水，埋深较浅，土体工程地质条件较差，若不进行处理，填方边坡易沿软弱土层形成滑动带产生破坏。因此填方区天然地基的强度影响填方边坡稳定性因素。

（3）降雨作用

大气降水渗入坡体，一方面增加了增加填筑体的自重，另一方面降低了填筑体土体的抗剪强度，降雨入渗后不能及时排出，从而加速和引发边坡的变形。

（4）外部荷载

根据规划，填方区顶部修建建筑产生静荷载及工程活动产生的活动荷载增大了填筑体的下滑力，降低了边坡的稳定性。

2.2防治措施建议

T1#填方区目前处于稳定状态，回填之后，将形成最高43m的回填边坡，影响回填边坡不稳定影响因素较多，建议对坡前水源进行处理，坡面进行防渗处理，对地基土进行换填夯实。回填土料、回填压实度及截排水等进行专门研究。

（1）水源处理：坡前有一条常年性溪流，大龙井为该区域重要补给来源，地表水体会对回填边坡坡脚会长期浸泡和冲刷，建议沿填方边线外侧设置截水沟以防止地表水进入坡体，必要时坡脚外侧注浆以减少地下水进入填方区；加强填方体顶部排洪沟的防渗处理；结合施工排水措施，填方体底部设置盲沟或管涵，防止地下水壅高，由于补给水源较大，截排水需专项处理；

（2）防渗处理：回填边坡坡面进行防渗处理；

（3）地基土处理：场区地基土较软，局部土层较厚，对地基土进行换填夯实处理；

（4）溶洞灌浆：根据钻孔揭露，ZKW95附近发育有一高约50cm的溶洞，对溶洞进行灌浆处理，防止回填之后溶洞坍塌；

（5）变形观测：增加变形观测，及时发现回填之后边坡变形情况。

3边坡稳定性评价

填方边坡的填方区地势低洼，原地面以下有较厚的粉质粘土等软弱土层，据相关工程实践经验，软弱土层对填方边坡的沉降变形和稳定性起控制作用。针对填方边坡的工程特性，采用二维数值模拟方法，对填方边坡的变形破坏模式和稳定性进行模拟分析，优化边坡坡率，对边坡区的地基处理提出建议。综合坡率考虑1:1.5和1:1.8；地基处理采取不处理和处理两种方案。

3.1计算方法及要求

选用Geo-Studio软件的SIGMA/W及SLOPE/W模块建立模型，对挖填边坡变形及稳定性进行计算分析。场区位于抗震设防烈度为Ⅵ度，不考虑地震工况。计算考虑一般、暴雨两种工况，计算方法采用毕肖普法/强度折减法。根据《建筑边坡工程技术规范》（GB50330-2013）、《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）（2009年版）等的相关规定确定边坡稳定安全系数，见表2。

表2 边坡稳定安全系数

3.2计算参数

3.2.1地层参数

综合勘察室内外试验及前期试验段数据，填方边坡岩土物理力学性质参数取值建议见表3。

表3填方边坡岩土物理力学性质参数取值建议表

3.2.2计算剖面

填方边坡高度约43m，选取ZKT118～ZKT147剖面（图1绿色）进行计算，计算剖面简图见图2。

3.3 填方边坡稳定性计算

3.3.1稳定性计算

计算表明（结果见表4）:T1#-1填方边坡底部有厚度较大的粉质粘土等软弱土层，软弱土层不处理时，方案1和方案2填筑后边坡均可能失稳破坏；软弱地基强夯置换处理后，方案1填筑边坡在暴雨工况下仍不稳定，方案2填筑边坡稳定。

表4 强夯加固后稳定性计算结果

3.3.2填筑过程中变形模拟

计算表明（结果见表5）:填筑体底部的软弱土层不处理时，方案1坡顶总沉降量可达1.273m，方案2坡顶总沉降量可达1.209m；填筑体底部的软弱土层强夯处理后，方案1坡顶沉降量为0.673m，方案2坡顶沉降量为0.663m；根据类似工程经验，工后沉降量占总沉降量的10%～15%，预估工后沉降量为0.099～0.101m。

表5 变形计算结果表（坡率方案1）

4结论与建议

4.1 结论

T1填方区填土厚43m，软弱土层一般厚2～5m，最深达到25m，高填方边坡可能沿原地基滑动破坏，局部可能发生沉降破坏。原地基处理办法包括：①清除表土；②沟谷底部地下水埋藏较浅区域的软弱土，根据软弱土厚度进行换填、强夯和碎石桩处理；③沟谷两侧缓坡地带进行碾压、强夯处理。

T1#填方区采用碎石土按1:1.8坡率进行回填后形成的填方边坡稳定性较好。

4.2 建议

施工期间加强验槽工作，加强施工期及施工后的安全变形监测。

邓益平：（1981.3～）男，四川泸县人，工程硕士，高级工程师 ，2006年7月西南科技大学地质工程专业毕业 ，现从事水文地质、工程地质、环境地质工作。