边坡稳定性定量分析

1．边坡稳定性定性分析坡率法按照《建筑边坡工程技术规范》(GB50330-2002)表12.2.2，Ⅲ类微风化岩质边坡的坡率允许值为1：0.5～1:0.75，按1:0.5的高值比较，对应的坡率为63°，按1:0.75的低值比较，对应的坡率为53°，可研设计的终了台阶坡面角均为55°，接近规范规定的允许值的低值，远小于规范规定允许值的高值。该边坡的坡率允许值理应按规定的低值确定，故可研设计的终了台阶坡面角接近正常值，即边坡处于稳定状态。2．边坡稳定性定量计算（1）计算方法由于破坏形式主要为沿外倾结构面造成平面、楔形剪切破坏，按《建筑边坡工程技术规范》（GB50330—2002）中推荐的方法，采用赤平极射投影及极限平衡法分别对《铜陵上峰水泥股份有限公司铜陵县小冲矿区水泥配料用砂页岩矿开采终了平面图》提供的1-1'、Ｉ-Ｉ'线剖面（见图1-1）南北侧、东西侧边坡分别进行稳定性计算，安全系数取1.35。图1-11-1'线开采终了剖面图（2）计算参数的选取计算参数的选取主要依据室内物理力学试验、并结合经验参数值进行反算。计算参数综合取值见表1-1、表1-2、表1-3、表1-4。（3）计算1）赤平极射投影①南北侧边坡赤平极射投影以Ⅲ类微风化白云岩为崩滑体，层面、构造裂隙面为潜在滑动面，呈平面或楔形崩滑。计算结果见图1-1、图片1-2：a.北侧边坡岩质边坡赤平投影：图1-2北侧边坡岩质边坡赤平投影表1-1Ⅲ类岩体计算条件计算项目判定岩体稳定性投影方式上半球投影是否显示经纬网√是否考虑水的作用√边坡高度H(m)178.000岩体容重(kN/m^3)26.50水容重(kN/m^3)9.82坡顶面├倾向(度)339.00└倾角(度)45.00边坡面├倾向(度)339.00└倾角(度)55.00平面A├倾向(度)18.00├倾角(度)85.00├粘结强度(kPa)21.20└内摩擦角(度)48.00平面B├倾向(度)342.00├倾角(度)65.00├粘结强度(kPa)36.50└内摩擦角(度)36.00b.南侧边坡岩质边坡赤平投影：图1-3南侧边坡岩质边坡赤平投影表1-2Ⅲ类岩体计算条件计算项目判定岩体稳定性投影方式上半球投影是否显示经纬网√是否考虑水的作用√边坡高度H(m)40.000岩体容重(kN/m^3)26.50水容重(kN/m^3)9.82坡顶面├倾向(度)159.00└倾角(度)12.00边坡面├倾向(度)159.00└倾角(度)78.00平面A├倾向(度)18.00├倾角(度)85.00├粘结强度(kPa)21.20└内摩擦角(度)48.00平面B├倾向(度)342.00├倾角(度)65.00├粘结强度(kPa)36.50└内摩擦角(度)36.00从赤平投影计结果中可以看出，南侧边坡虽然存在顺向结构面（层面），但没有滑动的可能；北侧边坡结构面倾向坡外，故对边坡稳定无影响。②东西侧边坡赤平极射投影以Ⅲ类微风化白云岩为崩滑体，层面、构造裂隙面为潜在滑动面，呈平面或楔形崩滑。计算结果见图片1-6、图片1-7：图1-4Ｉ-Ｉ'线开采终了剖面图a.西侧边坡岩质边坡赤平投影：图1-4西侧边坡岩质边坡赤平投影表1-3Ⅲ类岩体计算条件计算项目判定岩体稳定性投影方式上半球投影是否显示经纬网√是否考虑水的作用√边坡高度H(m)137.000岩体容重(kN/m^3)26.30水容重(kN/m^3)9.82坡顶面├倾向(度)249.00└倾角(度)19.00边坡面├倾向(度)249.00└倾角(度)55.00平面A├倾向(度)20.00├倾角(度)65.00├粘结强度(kPa)21.20└内摩擦角(度)40.00平面B├倾向(度)342.00├倾角(度)55.00├粘结强度(kPa)37.00└内摩擦角(度)30.00c.东侧边坡岩质边坡赤平投影：图1-4东侧边坡岩质边坡赤平投影表1-4Ⅲ类岩体计算条件计算项目判定岩体稳定性投影方式上半球投影是否显示经纬网√是否考虑水的作用√边坡高度H(m)163.000岩体容重(kN/m^3)26.20水容重(kN/m^3)9.82坡顶面├倾向(度)21.00└倾角(度)19.00边坡面├倾向(度)21.00└倾角(度)51.00平面A├倾向(度)20.00├倾角(度)65.00├粘结强度(kPa)21.20└内摩擦角(度)40.00平面B├倾向(度)342.00├倾角(度)55.00├粘结强度(kPa)37.00└内摩擦角(度)30.00从赤平投影计结果中可以看出，西侧边坡由于存在节理切割边坡，有近于直立走向，有滑动的可能；东侧边坡结构面也存在节理切割边坡，有近于直立走向，有滑动的可能。2）极限平衡法利用理正岩土计算软件的复杂平面稳定分析方法，假定结构（滑裂面）为折线；以Ⅲ类微风化白云岩为单一崩滑体，层面、构造裂隙面为潜在滑动面，呈平面或楔形崩滑，不考虑裂隙水及地震力的影响。计算结果见附图2-1，得F1=1.213、F2=1.234、F3=1.231小于规范规定的1.35，边坡处于不稳定状态。表1-5边坡稳定安全系数与规定安全系数对比表运用情况安全系数复杂平面稳定分析方法计算结果规程、规范规定(边坡一级安全工程)北侧边坡（）由于结构面倾向坡外，计算方法不适用南侧边坡（F1）1.2131.35西侧边坡（F2）1.234东侧边坡（F3）1.2314.3结论1.按符合性核查法，1-1'线剖面南北侧边坡的现状坡角均为55°，Ｉ-Ｉ'线剖面东西侧边坡的现状坡角均为55°'，现状坡角过于陡峻，超过设计规定的采场最终边坡角42°，可认为该边坡处于欠稳定状态，应予处理。2.按坡率法，现状坡角均为55°，超过规范规定的允许值的低值37°。由于现状坡高分别为178m、40m、137m、163m，远超规范坡高＜15m的范围，故该边坡的坡率允许值理应按规定的低值确定，即边坡坡度过陡，处于不稳定状态。3.按赤平极射投影法计算，南侧边坡可能滑动，北侧边坡较稳定，东西边坡可能滑动；按极限平衡法计算，南侧边坡安全系数为1.213、西侧边坡安全系数为1.234，东坡安全系数为1.231，小于规范规定的1.35，边坡处于不稳定状态，北侧边坡结构面倾向坡内，计算方法不适用。需要说明的是，由于未做专门调查勘探工作，计算所需要的工程地质边界条件不明确，选取的物理力学参数多为经验值，对计算结果的准确性影响较大。综上所述，1-1'线剖面南北侧边坡为超高边坡，Ｉ-Ｉ'线剖面东西侧边坡为超高边坡，坡率过于陡峻，坡体内结构面较为发育，边坡处于不稳定状态。