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【摘 要】建筑场地稳定性由多种因素控制，其中边坡的稳定性对建筑场地影响、建筑物安全使用具有重要的意义。本文首先概述了建筑场地岩质边坡的现状，调查岩体岩性、裂隙发育、地层产状等特征，利用裂隙统计位移反分析及力学参数计算，对边坡稳定性分析、评价，提出加固处理措施，对于从事相关勘察、设计及施工作业人员具有一定的参考价值。
【关键词】岩质边坡；稳定性；加固
引言
随着城市建设规模的不断扩大，土地资源的日益紧张，对丘陵山区土地资源的利用日益增多，丘陵山区作为建筑场地，经常遇到边坡的稳定性分析，并需得出科学的结论。某山区建筑场地爆破施工整平期间形成人工岩质陡坡，部分边坡因爆破影响，岩体产生松动，边坡的稳定性直接影响边坡上部拟建建筑物及场地的稳定性。前人对自然边坡的稳定性分析较多，对人工岩质陡坡的稳定性研究较少。人工爆破裂隙有时对边坡的稳定性起到主导作用，因此，科学的分析裂隙参数，对于确保建筑场地稳定，提高建筑物安全具有重要的作用。
1 工程概况
某建筑场地拟建2栋高层建筑物，建筑物北侧3m左右为爆破整平施工期间形成人工陡坡，高度4-6m，岩质边坡安全等级为Ⅰ级，因爆破边坡使岩体产生松动、裂隙发育，该边坡直接影响拟建建筑物及场地的稳定性，建筑施工暂停。因此，针对潜在不稳定的边坡进行勘察、稳定性评价工作。
2 勘察工作方法
边坡稳定性分析、评价前，采用现场勘察及室内试验获得有关资料，选取合理的计算参数，具体采用如下方法：
2.1 工程地质测绘：采用点、线、面结合，查明地层岩性特征、软弱夹层分布、断层破碎带的宽度及影响宽度、充填物及胶结情况、节理裂隙的产状、延伸方向、宽度充填物性质、发育程度和张开程度等有关要素。
2.2 现场检测：地质雷达探测坡体内深部裂隙、节理以及滑裂面，进一步探测裂隙的空间分布特征。
2.3 原位试验：原位试验选择岩体直剪试验、裂隙直剪试验、岩石点荷载试验三种试验方法。
2.4 室内试验：室内试验项目为含水率、块体密度、饱和吸水率、饱和单轴抗压强度、饱和单轴压缩变形、三轴压缩强度、抗拉强度、直剪。
3 场地工程地质条件
3.1 地层岩性：
豹斑状白云质灰岩：浅棕褐色、灰白色，隐晶质结构，中厚层状构造，质地较纯，竖向节理局部较发育，节理多为钙质充填，局部为未充填，岩体较完整，层面间为泥钙质充填，岩层倾向53°～73°，倾角3°～8°。
灰质白云岩：灰白色，隐晶质结构，中厚层状构造，泥质含量较高，竖向节理局部较发育，节理多由粘性土及钙质充填，岩体较完整，层面间为泥钙质充填，岩层倾向36°～50°，倾角3°～12°。
3.2 节理、裂隙：
该场区节理走向主要有45°～80°，300°～350°两组分布，其中又以45°～80°节理居多，更密集，倾向主要集中在NW和SE方向，倾角绝大多数＞75°，部分节理近直立。从现场场区的节理性质来看，应以张性节理为主，部分较大裂隙宽度有1～5cm不等，填充有钙质、泥质填充物。有几个长度和宽度较大的裂隙，对边坡的稳定性有影响。
该场区因人工爆破开挖后产生大量人工裂隙，形成岩石松动区，松动区范围2-3m。
地质雷达仪器为国际上先进的美国SIR-3000，探测天线分别采用了100MHz、200MHz两种天线。地质雷达探测的主要对象是边坡坡体。据雷达图像的解译结果，上部2-3m深度范围内裂隙交错发育，深度16m发现一连续完整的结构面。
3.3 承压板法原位试验：
承压板法用于测定承压板下应力影响范围内岩体、土体的承载力和变形特征。它是在承压板上施加一定的荷载，并测定其变形，然后绘制出压力——变形曲线（图1、图2），计算岩土的承载力和变形。
该方法视岩体为均质、连续、各向同性的半无限弹性体；根据布辛涅斯克公式，刚性承压板下各点的垂直变形（W）可表示为：
或
式中：
A——承压板面积；
E0——岩体的变形模量；
p——承压板上单位面积压力；
D——承压板直径；
——岩体的泊松比；
m——与承压板形状、刚度有关的系数。
计算得E＝234.2MPa
4 边坡稳定性分析方法
4.1 极限平衡分析法：
目前工程界普遍采用的计算方法仍为极限平衡法,因其计算方法简便，并能定量的给出边坡稳定系数大小。边坡稳定性安全系数k的一般表达式：
基于安全系数可以建立多种分析方法：如瑞典分条法，毕肖普法，Morgenstern-Price法，Sencer法，Sarma法，Janbu法及余推力法等。本次稳定性分析计算采用瑞典条分法、毕肖普法和Janbu法。
4.2 ANSYS的有限元数值模拟分析：
由世界上最大的有限元分析软件公司之一的ANSYS开发，它能与多数CAD软件接口，实现数据的共享和交换，是现代产品设计中的高级CAD工具之一。ANSYS有限元软件包是一个多用途的有限元计算机设计程序，它包含了前处理、解题程序以及后处理。
4.3 FLAC-3D的有限差分数值模拟分析：
FLAC-3D设有多种本构模型，另外，程序还设有界面单元，可以模拟断层、节理和摩擦边界的滑动、张开和闭合行为。支护结构如砌衬、锚杆、支架等与围岩的相互作用也可以在FLAG-3D中进行模拟。
在FLAC3D中求解安全系数时，单次安全系数的计算过程主要采用的是第一种失稳判据。假设数值计算模型所有非空区域都采用摩尔-库伦本构模型，便可使用命令Solve fos来求解安全系数。
5 边坡稳定性综合评价
5.1 允许安全系数的确定：
如何确定一个既能保证工程安全又在经济上合理的安全系数，必须经过理论分析，计算和工程经验，安全系数的确定正确与否，直接关系到工程的安全和经济效益问题，安全系数越高，经济效益越差，二者是成反比例的，因此必须引入“允许安全系数”的概念。
允许安全系数是我们在评价边坡稳定性时的一项重要指标。通常认为当计算得到的安全系数大于允许安全系数时工程为稳定的；小于允许安全系数时为不稳定的。它的确定取决于对各种影响因素的考虑，并且在很大程度上依赖于工程经验。
允许安全系数为：一级边坡[FS]=1.50；二级边坡[FS]=1.30。
5.2 边坡稳定性综合评价结果：
经过边坡稳定性分析计算，将边坡稳定性综合评价结果及建筑物对边坡的影响程度见表1。
6 结语
边坡安全等级为一级，边坡稳定性状态为整体稳定（Ⅰ级）。计算表明，建筑物位置进入边坡的变形区域范围，虽然边坡稳定性满足要求，但充分考虑边坡的变形对建筑物地基稳定的影响。由于边坡坡体受爆破震动影响严重，爆破松动区范围大，爆破松动区采用预应力锚索进行加固。
参考文献：
[1]GB50021—2001(2009)版．岩土工程勘察规范[S]．北京:中国建筑工业出版社，2009．
[2]工程地质手册编写委员会.工程地质手册(第三版)[M] . 北京: 中国建筑工业出版社, 1992.
[3]李大心. 地质雷达方法与应用. 北京: 地质出版社, 1994.
【关键词】岩质边坡；稳定性；加固
引言
随着城市建设规模的不断扩大，土地资源的日益紧张，对丘陵山区土地资源的利用日益增多，丘陵山区作为建筑场地，经常遇到边坡的稳定性分析，并需得出科学的结论。某山区建筑场地爆破施工整平期间形成人工岩质陡坡，部分边坡因爆破影响，岩体产生松动，边坡的稳定性直接影响边坡上部拟建建筑物及场地的稳定性。前人对自然边坡的稳定性分析较多，对人工岩质陡坡的稳定性研究较少。人工爆破裂隙有时对边坡的稳定性起到主导作用，因此，科学的分析裂隙参数，对于确保建筑场地稳定，提高建筑物安全具有重要的作用。
1 工程概况
某建筑场地拟建2栋高层建筑物，建筑物北侧3m左右为爆破整平施工期间形成人工陡坡，高度4-6m，岩质边坡安全等级为Ⅰ级，因爆破边坡使岩体产生松动、裂隙发育，该边坡直接影响拟建建筑物及场地的稳定性，建筑施工暂停。因此，针对潜在不稳定的边坡进行勘察、稳定性评价工作。
2 勘察工作方法
边坡稳定性分析、评价前，采用现场勘察及室内试验获得有关资料，选取合理的计算参数，具体采用如下方法：
2.1 工程地质测绘：采用点、线、面结合，查明地层岩性特征、软弱夹层分布、断层破碎带的宽度及影响宽度、充填物及胶结情况、节理裂隙的产状、延伸方向、宽度充填物性质、发育程度和张开程度等有关要素。
2.2 现场检测：地质雷达探测坡体内深部裂隙、节理以及滑裂面，进一步探测裂隙的空间分布特征。
2.3 原位试验：原位试验选择岩体直剪试验、裂隙直剪试验、岩石点荷载试验三种试验方法。
2.4 室内试验：室内试验项目为含水率、块体密度、饱和吸水率、饱和单轴抗压强度、饱和单轴压缩变形、三轴压缩强度、抗拉强度、直剪。
3 场地工程地质条件
3.1 地层岩性：
豹斑状白云质灰岩：浅棕褐色、灰白色，隐晶质结构，中厚层状构造，质地较纯，竖向节理局部较发育，节理多为钙质充填，局部为未充填，岩体较完整，层面间为泥钙质充填，岩层倾向53°～73°，倾角3°～8°。
灰质白云岩：灰白色，隐晶质结构，中厚层状构造，泥质含量较高，竖向节理局部较发育，节理多由粘性土及钙质充填，岩体较完整，层面间为泥钙质充填，岩层倾向36°～50°，倾角3°～12°。
3.2 节理、裂隙：
该场区节理走向主要有45°～80°，300°～350°两组分布，其中又以45°～80°节理居多，更密集，倾向主要集中在NW和SE方向，倾角绝大多数＞75°，部分节理近直立。从现场场区的节理性质来看，应以张性节理为主，部分较大裂隙宽度有1～5cm不等，填充有钙质、泥质填充物。有几个长度和宽度较大的裂隙，对边坡的稳定性有影响。
该场区因人工爆破开挖后产生大量人工裂隙，形成岩石松动区，松动区范围2-3m。
地质雷达仪器为国际上先进的美国SIR-3000，探测天线分别采用了100MHz、200MHz两种天线。地质雷达探测的主要对象是边坡坡体。据雷达图像的解译结果，上部2-3m深度范围内裂隙交错发育，深度16m发现一连续完整的结构面。
3.3 承压板法原位试验：
承压板法用于测定承压板下应力影响范围内岩体、土体的承载力和变形特征。它是在承压板上施加一定的荷载，并测定其变形，然后绘制出压力——变形曲线（图1、图2），计算岩土的承载力和变形。
该方法视岩体为均质、连续、各向同性的半无限弹性体；根据布辛涅斯克公式，刚性承压板下各点的垂直变形（W）可表示为：
或
式中：
A——承压板面积；
E0——岩体的变形模量；
p——承压板上单位面积压力；
D——承压板直径；
——岩体的泊松比；
m——与承压板形状、刚度有关的系数。
计算得E＝234.2MPa
4 边坡稳定性分析方法
4.1 极限平衡分析法：
目前工程界普遍采用的计算方法仍为极限平衡法,因其计算方法简便，并能定量的给出边坡稳定系数大小。边坡稳定性安全系数k的一般表达式：
基于安全系数可以建立多种分析方法：如瑞典分条法，毕肖普法，Morgenstern-Price法，Sencer法，Sarma法，Janbu法及余推力法等。本次稳定性分析计算采用瑞典条分法、毕肖普法和Janbu法。
4.2 ANSYS的有限元数值模拟分析：
由世界上最大的有限元分析软件公司之一的ANSYS开发，它能与多数CAD软件接口，实现数据的共享和交换，是现代产品设计中的高级CAD工具之一。ANSYS有限元软件包是一个多用途的有限元计算机设计程序，它包含了前处理、解题程序以及后处理。
4.3 FLAC-3D的有限差分数值模拟分析：
FLAC-3D设有多种本构模型，另外，程序还设有界面单元，可以模拟断层、节理和摩擦边界的滑动、张开和闭合行为。支护结构如砌衬、锚杆、支架等与围岩的相互作用也可以在FLAG-3D中进行模拟。
在FLAC3D中求解安全系数时，单次安全系数的计算过程主要采用的是第一种失稳判据。假设数值计算模型所有非空区域都采用摩尔-库伦本构模型，便可使用命令Solve fos来求解安全系数。
5 边坡稳定性综合评价
5.1 允许安全系数的确定：
如何确定一个既能保证工程安全又在经济上合理的安全系数，必须经过理论分析，计算和工程经验，安全系数的确定正确与否，直接关系到工程的安全和经济效益问题，安全系数越高，经济效益越差，二者是成反比例的，因此必须引入“允许安全系数”的概念。
允许安全系数是我们在评价边坡稳定性时的一项重要指标。通常认为当计算得到的安全系数大于允许安全系数时工程为稳定的；小于允许安全系数时为不稳定的。它的确定取决于对各种影响因素的考虑，并且在很大程度上依赖于工程经验。
允许安全系数为：一级边坡[FS]=1.50；二级边坡[FS]=1.30。
5.2 边坡稳定性综合评价结果：
经过边坡稳定性分析计算，将边坡稳定性综合评价结果及建筑物对边坡的影响程度见表1。
6 结语
边坡安全等级为一级，边坡稳定性状态为整体稳定（Ⅰ级）。计算表明，建筑物位置进入边坡的变形区域范围，虽然边坡稳定性满足要求，但充分考虑边坡的变形对建筑物地基稳定的影响。由于边坡坡体受爆破震动影响严重，爆破松动区范围大，爆破松动区采用预应力锚索进行加固。
参考文献：
[1]GB50021—2001(2009)版．岩土工程勘察规范[S]．北京:中国建筑工业出版社，2009．
[2]工程地质手册编写委员会.工程地质手册(第三版)[M] . 北京: 中国建筑工业出版社, 1992.
[3]李大心. 地质雷达方法与应用. 北京: 地质出版社, 1994.