东莞市长安镇莲花山古寺高切坡稳定性分析及治理方案

1、东莞市长安镇莲花山古寺高切坡稳定性分析及治理方案摘要 本文采用理正边坡稳定性分析软件，主要用于 高切坡的稳定性分析及安全系数计算，确定支护方案。本文 以东莞市长安镇莲花山古寺高切坡为研究对象，调查研究区 范围内的地貌、地层、岩性、工程地质、水文地质、环境地 质条件，对地质环境复杂程度作出判定；对研究区采用正软 件分别用瑞典条分法、 Janbu 法和 Bishop 法进行边坡稳定性 分析及安全系数的计算提出加固方案；结合几种工况验证加 固方案的可行性。 关键词 高切坡的稳定性 分析及治理中图分类号 P5 文献码 B 文章编号 1000-405X （2014）-7-168-31 研究区工程概况及区

2、域地质条件1.1 研究区工程概况 现有的莲花古寺始建于上世纪八十年代，为一层建筑物，建筑面积小于200m2。随着长安镇旅游事业的发展，寺 庙香火的日益旺盛，现有的寺庙越来越不能满足游人的需 要，因此长安镇对现有寺庙全部拆除，依据历史记载、文物 古迹和山形地势进行莲花寺建筑群全面规划设计，重新建 设。规划方案采用完整传统寺庙一正两厢中国传统佛寺的 布局，寺庙坐北朝南，依山为屏，明堂广大，群山拱卫。莲 花古寺古建筑群采用宋明传统寺庙风格，灰瓦、红梁柱、白 墙。中轴线天王殿（山门） 、大雄宝殿、藏经阁采用传统石、 木材结构，其余采用混凝土仿古建筑结构。其中木材选用波 萝格木，石材选用混合岩石。拟建项

3、目位于低山丘陵斜坡地带，斜坡坡向207，坡角2833 ,目前地表植被发育。 工程建设对地表的改造较 大，东侧开挖边坡，从宏观上考虑，整个场地的稳定性需要 考虑，整体边坡的稳定性需要进行专门的加固设计。1.2 研究区地形地貌研究区位于莲花山中部，地貌类型总体属低山丘陵地貌，斜坡坡向 207，坡角 28 33。由于场地比较小，从 宏观上和微观上进行阐述。宏观上：莲花山地形起伏大，地形坡度25 40，相对高差大于400m，山顶海拔高度为 519.9m，山顶浑圆呈馒头 形。表层主要由砂质粘性土及全风化 -强风化混合岩组成， 多 属土质斜坡，地表植被繁茂，以灌木为主，多为自然生长， 目前为自然森林公园，

4、人类对地表破坏程度低，水土保持较 好。研究区位于莲花山西南部。微观上：研究区位于莲花山半山腰，海拔高度为190290m,地形起伏较大，地形坡度2035 。研究区两侧为 沟谷，沟谷深度一般为 510m，宽度48m不等，两个沟 谷之间的宽度约130 m,拟建场地位于沟谷中的山脊上。沿 沟谷两侧地表广泛分布有滚石， 主要为为中风化 -微风化混合 岩。1.3 地质构造 研究区夹持于北东向的紫金博罗大断裂和莲花山断 裂带之间，处于樟木头断裂的延伸段，近场断裂有樟木头断 裂，断裂穿过东江地段未见其错动一级阶地和河漫滩，说明 第四纪以来断裂活动已趋于稳定，对研究区影响小。研究区附近区域断裂发育，区内未发现断

5、裂构造经过，野外调查发现，区内基岩大致上有三组节理，其中以北西一 南东向和东西向两组节理最为发育，一般为12m/条，实测节理产状：325/ 65, 190/ 60。总体上研究区地质构造中等，断裂对工程影响小。根据广东省地质矿产局区域地质调查大队编制的 1： 100 万广东省地质构造图,研究区属华南褶皱系,粤中拗陷（三 级构造单元）中北部,测区主要处于增城 ?D?D 台山隆断束 （四级构造单元）东北部,测区东南部属紫金 ?D?D 惠阳拗 陷褶断束（四级构造单元） 。区内次级构造单元为东莞断陷 盆地,此盆地为瘦狗岭断层及东莞断层所挟持的断陷盆地, 前者控制了盆地的北界；盆地南界则为后者所限,总体构

6、造 走向为北东 ?D?D 近东西向。由上白垩统、下第三系及其开阔的褶皱组成，靠近瘦狗岭断层部位见由下第三系组成的次级小型背、向斜拱曲。岩层倾向多为130220 ,倾角515，大部被第四系覆盖；于盆地北缘，新塘一带见 规摸较小的背斜拱曲，轴向北东，倾角 12 28；变质岩 由于变质作用深，混合岩化强烈，且露头甚差，原岩面貌多 难辨认，故其褶皱形态不清。根据勘察报告，岩土设计参数建议值表见表 1。2 稳定性分析 根据边坡目前的情况，边坡在自然状态下是处于稳定状态，斜坡坡向 207，坡角 2833，岩层倾向多为 130 220，倾角 5 15；区内基岩大致上有三组节理，其中 以北西南东向和东西向两组

7、节理最为发育， 一般为 12m/ 条，实测节理产状：325/ 65, 190/60。根据场地岩质边坡赤平投影图分析可知：两组裂隙 L1 、 L2 的交点与边坡投影弧在同一侧, 但在边坡的内侧, 说明裂 隙面组合交线的倾向与坡面倾向一致,倾角大于坡角,属于 稳定结构,因此,该边坡是处于自然稳定状态,其主要破坏 表现为岩体表层风化剥落现象。3 稳定性评价 拟建场地地处低山丘陵地貌中,地形起伏大,工程建设 时将进行大面积的挖方,削方量大,人为工程改造强烈,由 此将在场地周边形成众多的高边坡。可能引发挖土边坡失稳。根据工程规划资料，莲花古寺充分利用地形建设，结合 寺庙功能，形成跌落式阶级布局。大体分为

8、四个空间平台， 天王殿组团标高 h1=198.000m ，药师坛组团标高 h2=215.400m ,大雄宝殿组团标高 h3=226.620m ,藏经阁（法 堂）组团标高h4=240.350m。按此标高进行地面整平时，工 程场地东侧及北侧形成开挖边坡。场地开挖边坡高度一般大于 10m，最高边坡位于大雄宝 殿组东北角，开挖坡高大于 30m。参照各边坡附近的钻孔资 料，区内主要挖方边坡除了局部地段坡体下部为中一微风化 混合岩外，大多数坡体是由砂质粘性土、全风化一强风化混 合岩组成。由于区内全风化岩呈坚硬土状、强风化混合岩呈 半岩半土状，属岩质边坡。由于本区岩质边坡坡体的中微风 化混合岩岩质较坚硬一坚

9、硬，岩体完整，裂隙不发育，岩质 边坡稳定性较好，因此挖方边坡失稳为土质边坡部分。 根据工程经验，区内土质边坡的稳定性受大气降雨影响明 显，边坡失稳往往是在洪暴期间。因本区雨季长、降雨量丰 富，连续暴雨期间地下水位可以上升至坡面，因此稳定性计 算是需要考虑最不利的工况条件进行，即： （1）地下水位接 近坡面， 岩土体的重度取饱和重度， 抗剪强度进行相应折减；（ 2）应考虑地下水的渗透压力。选取两个典型剖面 1-1、 2-2 进行稳定性分析和安全系数的计算运用理正计算软件计算结果列出表2。由上表可得经过几种方法对比计算得出的剖面 1-1 和剖 面 2-2 的安全系数均小于 1.3 。根据区域地质构

10、造条件，结合边坡破坏后果及场地、地 基复杂程度等条件判断边坡等级如下：（1）本工程按照公共建筑来考虑，并且边坡属于永久 边坡，根据该边坡的高度和重要性以及破坏后果，本工程边 坡安全等级按一级考虑，支护结构重要性系数Y 0取1.1 ；（2）正常工作条件下，采用平面滑动法分析时，边坡稳定安全系数要求不小于 1.35；采用圆弧滑动法分析时，边 坡稳定安全系数要求不小于1.30；（3）非常工作条件下，暴雨条件下，边坡稳定安全系 数要求不小于 1.10；则该边坡需要进行支护设计。4 边坡支护设计 根据边坡稳定性分析结果，该边坡选取锚杆及格构锚固 的支护方式，各种支护方式介绍如下。按设计标高开挖后，边坡总

11、体呈西南北东向延伸，坡面倾向向东北， 坡向与岩层产状同向。 边坡为永久性边坡。按设计标高开挖后，将形成12m55m的挖方边坡，其下部为产状130 220 Z 515 的强风化中风化基 岩的同向的土 -岩质边坡。由边坡稳定性分析可知，两组裂隙切向坡面，不影响边 坡的稳定。但开挖后岩层倾角大于边坡倾角，计算后的安全 系数表明边坡处于暂时稳定状态，在暴雨条件下将出现滑坡 的可能，故边坡需进行治理。经理正软件计算， 其中 1-1 及 2-2 边坡具有普遍代表性， 由于该边坡属于I级边坡，要求稳定安全系数1.3以上，因此均需要进行相应支护。根据广东省东莞市长安莲花古寺修建项目地质灾害危 险性评估报告知，

12、当按场地现有规划条件进行放坡时，场 地内部分开挖方边坡已处于不稳定状态的，连续暴雨期间土 质边坡可能失稳，边坡失稳直接危害到大雄殿等主体建筑 物，边坡失稳的危害性中等，危险性中等。长安莲花古寺建 成后属于公共建筑，其场地内的边坡性至关重要，对于安全 系数不满足规范要求的开挖方边坡必须进行相应的加固处 理。基于勘察报告结果：挖方边坡除了局部地段坡体下部为 中-微风化混合岩外，大多数坡体是由砂质粘性土、全风化-强风化混合岩组成。由于区内全风化岩呈坚硬状、强风化混 合岩呈半岩半土状，故可认为中风化岩面以上的坡体为土质 边坡。 由于本区中微风化混合岩岩质较坚硬 -坚硬， 岩质边坡 稳定性较好，因此挖方

13、边坡失稳的分析重点是土质边坡部 分，并且边坡岩层中没有发现明显的断裂带。综上所述，本着“安全、合理、经济、美观”的原则， 基于考虑边坡类型、规模、分布、形成原因、稳定状态、引 发因素，及其危害对象及危害程度等，结合计算结果和滑动 面的位置，对安全系数不满足规范要求的边坡体拟采用如下 方案处理：挖方边坡采用削坡减载、锚杆+梁格；并设置截排水沟进行支护加固设计。首先结合建筑设计要求，将挖方边坡修整成一定的坡 比，采用锚杆 +梁格来加固，格梁梅花型布置，为不影响整 体建筑设计理念，格梁用暗梁，埋设在坡面内。为使植被生 长，暗梁突出坡面10cm。锚杆设在纵横梁的交点上，坡面 布置排水孔，在坡面上植草绿

14、化，在适当部位还可以种植一 些低矮的灌木，并且施工时尽量保持现有植被和灌木丛。根据边坡设计思路，对稳定性不满规范要求的边坡采用 以下措施进行治理加固：（1 ）坡面采用锚杆 +格梁型式进行边坡护面处理，格梁 梅花型布置，为不影响整体建筑设计理念，格梁用暗梁，埋 设在坡面内，锚杆设在纵横梁的交点上，坡面布置排水孔， 在坡面上植草绿化，在适当部位可以种植一些低矮的灌木， 并且施工时尽量保持现有植被和灌木丛；（2）锚杆采用32钢筋（HRB335 ）,钢筋成孔直径不小于 130，采用干钻施工工艺成孔。锚杆水平、竖直方向的间距均为2.5m，与水平面夹角为 20，具体长度见设计图 锚杆呈梅花形布置， 在锚头

15、之间设置连系梁， 形成菱形格梁。 在边坡的坡顶、坡底和边坡两侧也设置连系梁，以增强结构 的整体性，并在边坡边线与其它连系梁的交点位置和边线的 转折点设置锚杆。(3) 坡面上连系梁间隔3050m设置一道变形伸缩缝， 伸缩缝的位置采用双连系梁双锚杆的型式；在与排水沟之间 也需设置伸缩缝。格梁的截面尺寸为 bx h=300x 300mm2，为了增加锚杆的锚固长度，在锚头设置 500mm 长的弯头锚固段埋入格梁 内。格梁的砼强度等级为 C25，保护层厚度30mm。格梁下 采用 C10 素混凝土找平，梁格内回填土植草护坡。( 4)沿边坡边界外围设置截水沟，防止外围地表水进 入边坡内；排水沟的设置应与邻近

16、排水系统协调一致，共同 完成截排水的目的；在边坡中设置若干排水孔，减小坡体的 静水压力，提高土体的自稳能力；利用植被提高边坡坡面的 抗冲刷能力，减轻破面排水破坏作用。( 5)排水孔设置在格梁锚杆加固区，垂直、水平间距均为2.5m，梅花形布置，孔径100mm，排水管采用 80 PVC 花管，长度35m，外倾坡度5%，花管采用梅花形开孔， 开孔率 5 10%，外包防老化土工布进行反滤。在三种工况下运用理正软件计算结果列入表 3。参照滑坡防治工程设计与施工技术规范(DZ 0240 2004）表 4.5 滑坡防治工程设计安全系数推荐表，各种工况 均满足一级边坡安全系数的要求，证明本支护方案是正确可 行

17、的。5 结论及建议近年来，随着环境保护意识的增加及国际减轻自然灾害 十年来的开展，人类已认识到：边坡诞生不仅仅是其本身的 历史发展，而是与人类活动密切相关；人类在进行生产建设 的同时，必须顾及到边坡的环境效应，并且把人类的发展置 于环境之中，因而相继开展了工程活动与地质环境相互作用 研究领域， 在今后，会有更多的此类项目将出现在我们的 设计中，因此，及时总结和研究边坡施工和监控技术，深入 探讨边坡工程中各种不良地质现象产生的原因，掌握己有边 坡的成功经验和失败教训具有重要的工程实际意义，才能为 新建的工程提供重要的参考资料和决策依据，对经济地、高 质量地建设边坡工程十分必要。本文结合工程实践，

18、对莲花 山古寺高切坡的稳定性和综合加固防治技术进行了深入探 讨，取得了如下研究成果：（1）在阅读了大量相关文献资料，并结合东莞市长安 镇莲花山古寺工程实践情况，从区域地质条件、地质构造、 地层结构及岩性特征等方面分析了边坡的稳定性。（2）运用赤平投影法分析自然边坡处于稳定状态，开 挖后选取两个剖面用瑞典条分法进行边坡稳定安全系数理 论计算，并用理正软件中的瑞典条分法及 Janbu 法进行边坡 稳定安全系数计算，三种计算结果与滑坡防治工程设计与 施工技术规范(DZ0240-2004 )对比得出结论边坡需要进行 支护设计。( 3 )采用理正软件用瑞典条分法、Janbu 法及 Bishop法对边坡进