山区城市建设中,受建筑用地红线制约和建设高层建筑需要,往往临近建筑而形成高陡边坡。一旦边坡明显变形或失稳破坏便会酿成严重的灾害,可见,城市建筑高边坡稳定性问题已成为山区城市进一步发展的重大工程地质问题。官井小区边坡位于贵州省遵义市红花岗区官井路磨刀溪114地质队官井基地内,高13~45m,坡度70~90°,边坡工程安全等级为一级。2015年9月18日(下挖至877m高程)发现IV段和相邻的III段边坡沿泥化夹层发生滑移变形,IV段坡上部分锚索外锚头上出现破裂缝。因此,在场地开挖尚未完成情况下,该段边坡存在重大安全隐患,需要变更支护设计方案,有针对性的强化支护。基于地质过程机制分析—量化评价学术思想,对官井小区边坡的稳定性及支护优化方案展开研究,主要认识如下:(1)现场调查表明,开挖坡影响范围内岩层以泥岩和砂岩为主,可分为17个亚层。开挖边坡为中倾外软硬互层型斜向外高边坡,多层泥岩和砂岩中的薄层泥岩夹层发育为层间错动带,甚至局部发育为泥化夹层。其中起主控作用的不利弱面有IV段坡坡脚第7分层中发育的泥化夹层和坡体中上部的强风化带(第5分层)。(2)在建立的边坡变形演化机制概念模型基础上,将边坡变形演化分为三个阶段:(1)自然斜坡演化时,岩层顺层滑移、坡脚区应力相对集中阶段;(2)边坡开挖过程中卸荷回弹变形阶段;(3)边坡深切,边坡中顺层“压力拱”形成阶段。根据普氏理论估算压力拱拱高约12~16m,与目前IV段坡变形破坏范围基本一致。(3)通过对夹层以及岩石力学试验,结合边坡岩体质量分级,提出了边坡各类岩体物理力学参数。(4)采用FLAC3D软件对边坡演化进行三维数值分析,计算表明:(1)边坡开挖过程中,逐步在IV段坡中形成利于边坡整体稳定的顺层压力拱结构,主要分布在7层以上,支撑边坡整体稳定。压力拱内松弛岩体最大范围22~24m,其中强松弛岩体范围12~16m。对拱外岩体采用强度折减法进行计算,不考虑支护作用、开挖完成时,饱水条件下边坡的稳定性系数为1.03,边坡处于欠稳定状态。(2)通过分析设桩处最大主应力、最小主应力、位移、塑性区分布和各层点安全度及点安全系数等指标变化特征,确定出边坡抗滑支护参数:(a)抗滑动桩布置以分层7为潜在滑面,当分层7埋深足够大时,则取决于分层5的埋深;分布于IV段坡两侧拱座外,其中右侧分布在V段左侧50~55m范围,20根,锚固段桩长6~7m,锚固力在C52~C54段间为4525.67KN/m,C55~C56段间为2712KN/m,C57~C58段间为2121KN/m;左侧分布于III段左侧,11根,锚固段桩长5~7m,锚固力在C31~C33段间为2454.67KN/m。(b)抗变形桩位于IV段和III段坡右侧16m范围内,主要是抑制潜在滑面以下边坡岩体变形和局部破坏,7根,锚固段桩长约4m左右,锚固力在C34~C41段间为2195KN/m,C41~C44段间为2399KN/m,C45~C51段间为4846.5KN/m。(c)抗变形桩和抗滑动桩建议采用大截面圆形桩,桩径在2.0~2.5m之间;V段右侧30m范围内,由于剩余下滑力大,建议采用双排抗滑桩以强化支挡,双排桩可以采用圆形截面桩和矩形截面桩组合。抗滑桩锚固段长度建议采用总桩长的1/4~1/3。(5)采用二维极限平衡法对压力拱内岩体稳定性进行了计算,不考虑空间稳定效应和现有支护,以分层7为底滑面时拱内岩体稳定性系数暴雨工况下是0.39;以分层5为底滑面时拱内岩体稳定性系数暴雨工况下是0.81。计算的剩余下滑力在1551.28~1988.67KN/m之间。(6)采用FLAC3D软件对支护后V段坡的开挖进行模拟,通过对支护前后的位移、塑性区、剪应变增量特征进行分析,可知,支护条件下,V段坡拱座的支撑作用提高,场地开挖完成后,边坡的变形得到控制,边坡的稳定性系数为1.32,边坡处于稳定状态。