红层软岩高边坡稳定性分析与评价

红层软岩高边坡稳定性分析与评价

云南宁安楚雄高速公路全长129.93公里，其中三分之二以上的道路来自红色层。由于红层岩石的特殊技术特征，对道路的建设和运营有重大影响和限制，尤其是对开挖边坡的影响。由于其独特的地质构造和岩石结构，安楚公路的红色边缘具有变形和破坏模式。在本文中，我们评估了该段滑动破坏模式和红色边缘的稳定性，并总结了在工程实践的基础上破坏红边边坡的稳定性分析。1采空及构岩条件K93边坡地质勘察工作主要以工程地质测绘为主,辅以钻探、槽探、钻孔压水试验,并取样进行了室内试验.K93边坡工程地质平、剖面图见图1、图2,主要的工程地质结论如下.1)边坡区为斜坡地形,自然地形上缓下陡,局部呈台阶状.2)边坡岩体以软岩为主,岩性为紫红色、暗紫色中厚层状粉砂质泥岩、泥岩、夹灰紫色、灰黄色、灰绿色薄~中厚层状泥质粉砂岩、粉、细砂岩,局部夹厚层状中粒长石石英砂岩.3)边坡区内为单斜构造,岩层产状零乱,坡脚部位岩层产状N60°~70°W,SW∠20°~40°,外围岩层产状N60°~80°E,SE∠20°~25°.边坡内无大的断裂构造,主要发育三组节理:①N55°~80°W,NE∠68°~82°;②N88°W,SW∠70°~85°;③N80°~88°E,NW∠60°~70°.面平直、稍粗糙,闭合~张开,大者达18~20cm,部分夹泥,延伸长度为数十厘米,岩体体积节理数JV=16条/m3,较发育.2稳定分析的计算与评价2.1顺层边坡岩体变形和位移安楚路全线只有一处松动变形体,它位于星宿江与下尾河的交汇处,山脊走向近南北,与公路走向近于正交,K93+620~+780边坡通过此松动变形体.山脊西侧靠近星宿江边,地形较陡,有一大型古滑坡.由于星宿江和下尾河强烈下切,岩体侧向约束力逐渐变小和解除,边坡岩体向临空方向卸荷回弹,使节理张开,裂隙张开度加大,为地表水下渗和地下水活动提供了条件,泥岩和粉砂岩在地下水的作用下软化、塑变,甚至流变,拉裂其上部的岩体,进一步加剧岩体松动变形.根据赤平投影图可以看出,虽然边坡为顺层斜交,但交角较小,岩体中岩层面对边坡稳定起重要的控制作用,边坡破坏为岩层面与构造节理边界面的整体滑移破坏和局部岩体的滑移破坏,即A级结构体破坏和B级结构体破坏.综上所述,该路段边坡为一顺向坡,坡体岩质软弱,边坡岩体已松动变形,虽然边坡目前是基本稳定的,但稳定状况较差,在将来的开挖、施工及运营过程中,由于降雨、地震等不利因素的影响,将对边坡稳定产生很大的威胁.2.2k3边坡稳定性验算计算边坡安全系数,计算采用施工实测主剖面,参照测斜孔和锚杆应力监测资料,假定计算滑面见图4.计算参数:岩体密度ρ=25kN/m3,滑面按硬性结构面考虑,c=90kPa,φ=20.用《岩土工程勘察规范》(GB50021—2001)推荐的ψ计算公式计算,对于3个条块情形,计算公式如下:式中:Fs为稳定系数;θi为第i块段滑动面与水平面的夹角(°);Ri为作用于第i块段的抗滑力(kN/m);Ni为第i块段滑面的法向分力(kN/m);φi为第i块段滑面的内摩擦角(°);ci为第i块段滑面的粘聚力(kPa);Li为第i块段滑面的长度(m);Ti为作用于第i块段滑面上的滑动分力(kN/m);ψi为第i块段的剩余下滑力传递至i+1段的传递系数.计算结果见表1.由表1可知,K93边坡按图4剖面开挖后在天然状态下整体尚处于较稳定状态,在雨季连续降雨等影响下稳定性将有所降低,因此,有必要对K93边坡进行整体加固,才能保证边坡在公路运营期间的安全.本边坡整体稳定安全系数取1.20,由此对该边坡作进一步计算.根据《建筑地基基础设计规范》(GB50007—2002),并经简化后可得如下验算公式:式中:Fi为第i条块的剩余下滑力(kN/m);Ti为条块单宽下滑力(kN/m);Ri为条块单宽抗滑力(kN/m);Ks为抗滑安全系数(这里取1.20).计算结果见表2.由表2可知,本边坡整体稳定安全系数达1.20时,需增加单宽抗滑力1278kN/m.现将锚索、锚杆的支护力考虑进来作简单验算.锚索间距5m,锚杆间距3m,7φ5钢绞线抗拉强度标准值为1860MPa.则1000kN级锚索拉力标准值为1790kN,700kN级锚索拉力标准值为1278kN,Φ32锚杆拉力根据现场试验取176kN.作用于块1上的锚索可提供抗滑力1039kN/m,作用于块2上的锚索可提供抗滑力524kN/m,作用于块3上的锚杆可提供抗滑力160kN/m.考虑传递系数折减,加固措施作用于图4计算剖面上总的抗滑力为1150kN/m,由此反算加固后K93边坡的整体稳定系数为1.19.但是上述计算未考虑岩桥的作用,因此,计算所用c、φ值偏低,实际计算应当综合考虑结构面和岩桥作用而采用一个综合的抗剪强度指标来进行计算.3基于极限平衡法的投影图分析安楚公路红层地区的软岩边坡,由于其特殊的地质构造环境及工程力学性质,路堑边坡开挖后发生松动体变形失稳,可先用赤平投影图对红层边坡松动体稳定性做出快速、定性的判断,并采用极限平衡法对其进行稳定性定量分析,为之后的加固提供了有力的凭