遵义市某边坡稳定性分析计算及支护方案设计
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摘 要：针对工程地质条件不同的岩土组合边坡，应根据具体情况细化设计，避免形成经济浪费。
关键词：边坡；工程地质条件；格构锚；winkler理论
Abstract: According to the different engineering geological conditions, refine the design of the slope, to avoid the waste of economic.
Keywords:slope；conditions of engineering geological； bolt lattice beam； Winkler theoretically
中图分类号：S611文献标识码：A 文章编号：
工程概况
遵义某建筑拟建最高楼层-1+5F。根据建设要求，平场后在场地东侧将形成一高10～18米，长约130米的建筑边坡。该边坡形成后存在不稳定因素，将危及施工人员及拟建建筑物构成潜在的威胁，故必须对该边坡进行主动支护。根据边坡高度和可能的破坏后果，按《建筑边坡工程技术规范》（GB50330-2002）安全等级划分，综合确定该边坡安全等级为二级。本设计为永久性支护设计，使用年限与建筑物相同，为50年。
区域地质情况
场地所在位置原为为原居民住宅及农用地。地貌上处于山前斜坡地带，整个场地地形总体上东高、西低，属低、中山侵蚀剥蚀地貌。下伏地层为奥陶系下统湄潭组（O1m）地层，场区无全新世以来断裂构造活动痕迹，岩层呈单斜产出，岩层产状232∠34°根据国家地震局颁布的《中国地震动参数区划图》（GB18306-2001），对应地震基本烈度为小于Ⅵ度区，属地壳稳定区，边坡稳定性分析和计算中不考虑地震影响。
边坡基本特征
由于该边坡组合形态复杂，故根据不同岩土组合将该边坡分为三类：
页岩、生物碎屑灰岩组成的切向岩质边坡，高10～18米。岩体以中风化为主，建夹中风化生物碎屑灰岩。岩体节理裂隙发育，除层面外主要发育有四组节理，岩体大多数被切割成块体，岩体破碎。根据（GB50330-2002）附录A表A-1、A-2划分，岩体为不完整-较完整的IV类岩体。
岩土质混合边坡，高12～15米。上部土体为结构较密实含的含碎块石粉质粘土，厚度约8米。下部主要为完整性较好的III类中风化生物碎屑灰岩。
生物碎屑灰岩组成的切向岩质边坡，高13～15米。岩体节理裂隙较发育，边坡无外倾结构面，除层面外主要发育有两组节理。根据（GB50330-2002）附录A表A-1、A-2划分，岩体为较完整的III类岩体。
边坡稳定性计算
4.1岩质边坡
针对岩质边坡稳定性评价，按照《建筑边坡工程技术规范》条文说明4.5.5计算。岩体等效内摩擦角是考虑粘聚力在内的假想的“等效内摩擦角”。由于该段边坡坡体高度较高，考虑岩体的“流变效应”，计算出的等效内摩擦角应适当的折减，折减系数取0.9等效内摩擦角的计算公式如下：
Tgφd=arctg(tgφ+2c/γhcosθ)
φe=φd×0.9
式中：φd—计算等效内摩擦角；
φe—折减后等效内摩擦角；
c—粘聚力；
h—边坡高度；
γ—边坡岩体重度；
θ—岩体破裂角，为45°+φ/2；
当θ＜φe时边坡整体稳定，反之则不稳定。
表1岩质边坡参数计算成果
由表1中可以看出: 页岩边坡φe＜θ呈不稳定状态，灰岩边坡φe≈θ呈欠稳定状态。
4.2 土质边坡
4.2.1 计算模型的确定
从勘察资料和剖面可看出，岩土混合边坡上部土体与基岩接触面总体呈折线型，采用传递系数法对剖面进行稳定性计算，坡体坡面地形线及不利结构带均简化成折线，根据工程地质代表剖面进行概化，建立计算物理模型，（计算模型见图1），边坡稳定性系数按照《建筑边坡工程技术规范》5.2.5计算。
4.2.1 荷载、荷载组合及计算工况选取
（1）、外部荷载
拟建建筑位于边坡下部，故不计算外部荷载。
（2）、荷载组合及工况
工况Ⅰ、自重,模拟天然状态。稳定安全系数Fst=1.35。
工况Ⅱ、自重+暴雨，模拟饱水状态。稳定安全系数Fst=1.25。
3、稳定性计算与评价
根据所建立的计算模型、方法和确定的指标计算。各段的稳定状态见表2。
表2 稳定系数（Fs）计算成果
5.1.1设计参数及设计标准
设计参数：据《边坡勘察报告》提供的岩土体物理力学指标，并结合各段的岩土结构、性质以及拟开挖后可能的稳定状况综合分析确定。粉质粘土指标：天然状态下，γ=17.80KN/m3， C=19.43KPa，φ=10.40°；饱和状态下，γ=18.60KN/m3， C=17.70KPa，φ=8.92°。中风化页岩指标：γ=25.20KN/m3，C=100KPa,φ=24°，等效内摩擦角φe =45°，弹性模量E50=1.48（104Mpa）泊松比μ50=0.32，岩石与锚固体粘结强度特征值frb=380kPa。中风化生物碎屑灰岩：γ=26.7KN/m3，C=200KPa,φ=27.3°，等效内摩擦角φe =58°，弹性模量E50=1.59（104Mpa）泊松比μ50=0.29, 岩石与锚固体粘结强度特征值 frb=450kPa。
设计标准：根据《建筑边坡工程技术规范》（GB50330－2002），AB、CD段支护工程稳定性验算安全系数Fst=1.3，BC段支护工程稳定性验算安全系数Fst=1.35。
5.1.2设计荷载
页岩岩质边坡段按照主动岩体压力设计，土质边坡段上部土质边坡段按折线滑动法计算，下部岩质按主动侧向土压力计算，生物碎屑灰岩段由于坡底距离建筑物很近，对边坡变形要求严格，因此按照静止土压力计算。
5.1.3支护方案布置
岩质边坡段：治理工程为格构锚，即为预应力锚索+格构。土质边坡段：治理工程为锚拉桩板式抗滑挡土墙，即锚索+抗滑桩+桩间挡土板。
边坡支护分项方案设计
6.1锚索工程：
根据《建筑边坡工程技术规范》要求，锚索工程结构设计如表3：
表3 锚索结构设计结果表
6.2格构梁工程
6.2.1格构梁界面确定
根据《建筑边坡工程技术规范》8.3.8规定采用断面宽和高不宜小于300mm，故格构梁设计尺寸采用b×h＝300mm×300mm，梁跨比 / L=0.3/3
6.2.2格构梁荷载确定
依据十字交叉基础任何结点i满足如下方程：
式中是结点集中荷载，是锚杆锚固力在垂直格构方向的分力，，分别是荷载在横向、纵向的分配荷载，，分别是基础在横向、纵向的挠度。
把格构梁放在直角坐标系中，纵横向分别与坐标系x、y轴方向一致，采用基床系数法对十字交叉基础任意结点i进行纵横向分配。
式中，分别是荷载在x、y方向的分配荷载，，分别是基础在x、y方向的挠度，k是基床基地系数（kPa），E是混凝土弹性模量（kPa），b是格构梁宽（m），、分别是格构梁x、y方向的弹性地基梁的柔性指数。