四川达州JNDK55-07型焦化项目边坡岩土工程地质环境条件及边坡稳定性评价

贾玉敏

（四川煤田地质一三七总公司，四川 达州 635000）

1 地质环境条件

勘查区原为构造剥蚀浅丘地貌，地面起伏不平，相对高点为场地中央的小山脊，标高约380m，相对低点位于场地南侧水塘，标高约305m，相对高差约75m。勘查期间厂区进行整平施工，原始地貌已遭破坏殆尽，同时分别在场地东、南、西侧形成4段人工边坡。

1.1 地层

根据地面调查及既有勘探资料揭示，工作区出露地层主要为第四系全新统人工填土层（Q4me）、坡残积层（Q4el+dl）及侏罗系中统上沙溪庙组（J2s）地层。

1）第四系全新统人工填土层(Q4me)：紫红色，松散-稍密，干燥；以块、碎石为主，其中块石约占15～30%，碎石约占50～60%，其余为角砾及粉粘粒，系场地挖填方而堆积的素填土，成分为强-中风化泥岩。

2）第四系全新统坡残积层(Q4dl+el)：由粉质粘土组成，不连续分布。粉质粘土呈紫红色，软-硬塑状，手捻砂感较强，可塑状可搓成直径3～5mm粗的土条；土质不均，含约5%～10%强风化泥岩角砾。塑性中等，干强度较高。该层主要分布于4段区填方段下部，次为1-3段高边坡坡顶，厚度薄，钻探揭露厚度0.30～3.0m不等。

3）侏罗系中统上沙溪庙组（J2s）：边坡出露岩性以薄-厚层泥岩为主，夹灰色细砂岩或泥质粉砂岩。

图1 区域构造纲要图

1.2 地质构造与地震

勘查场地位于达县向斜北端西翼近轴部地带，为简单的单斜构造（图 1）。岩层产状平缓，产状173°～178°∠7°～9°。区内无断层及次级褶皱，仅浅部基岩节理裂隙较发育。

区内主要发育两组节理裂隙。J1组产状 265°～335°∠47°～73°，宽0.5～2mm，闭合-张开，少量泥质或方解石膜充填，间距0.4～1m，2-3条/m，延伸长3～5m，为主控节理；J2组产状8°～35°∠66°～83°，宽0.5～1mm，微张，少量泥质充填，间距0.5～1m，延伸长0.5～3m。

本区新构造运动主要表现为间歇性大面积抬升，属四川盆地弱活动断裂构造区，断裂活动性与地震活动性均较弱。据《中国地震动参数区划图》（GB18306-2001），区内地震动反应谱特征周期为0.35s，地震动峰值加速度为0.05g，地震基本烈度为6度[1]。

另据四川省地震局多年观测资料，震中位于达州市境内的地震有7次，最大震级3.1级，属无灾害性地震区。2008年5·12日汶川八级大地震达州为波及区，烈度约为6度，区内无大的财产损失及人员伤亡。依据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）达州市所处地区抗震设防烈度为Ⅵ度。

1.3 水文地质条件

1.3.1 场地富水性

边坡地下水类型主要为基岩裂隙水，其次为土层孔隙水。因勘查区地处斜坡地带，土层厚度薄，地形坡度大，无地表水体存在，加之基岩以泥岩为主，属相对隔水层，故场区地下水较为贫乏。据地面调查边坡区内未见有泉点等地表出水点，仅在高陡切坡局部坡体上泥质粉砂岩及节理裂隙发育带呈潮湿浸水状出水；钻探揭露上覆土层多呈干燥及稍湿状，钻孔多为干孔，仅 4段边坡下部坡脚一带钻孔静止水位在2.30～18.10m，埋深变化较大，且无统一地下水面，以上均可说明本区勘查范围内地下水不丰富。

1.3.2 地下水补给、径流、排泄条件

区内地下含水层主要受大气降水补给，上覆土层松散，孔隙大，强风化基岩裂隙较发育，加之高陡切坡地形，其径流、排泄条件好，补给条件差，场地富水性弱，水文地质条件属简单类型。

1.3.3 地下水腐蚀性评价

本次在边坡场地采取井水水样一组进行水质试验分析。根据水质检测报告，场地地下水类型为HCO3--SO42--Ca2+型水。按《岩土工程勘查规范》(GB50021-2001)12.2.2～12.2.5条综合分析，本场地环境类型为Ⅱ类，环境水对混凝土结构均无腐蚀性，对混凝土结构中钢筋无腐蚀性，对钢结构具有弱腐蚀性。

综上所述，场区地下水补给、径流、排泄条件好，富水性弱，水文地质条件简单。

1.4 不良工程地质现象

边坡场地及附近地段内无泥石流、滑坡、崩塌等不良地质现象，边坡现状较稳定。但今后在自重、风化和雨水侵蚀作用之下，其稳定性可能变差，会形成新的危岩，产生碎落、崩塌等地质危害。

1.5 地质环境评价

勘查区地形地貌较简单，岩土层较单一。区内地下水贫乏，环境水对砼以及钢筋砼结构中的钢筋无腐蚀性，对钢结构具有弱腐蚀性，水文地质条件简单；由人类工程活动导致的不良地质现象较发育，勘查区地质环境破坏程度严重。

2 边坡概况

2.1 边坡形态特征

根据平场开挖后所形成的切坡特征及场地地形、坡向与边坡岩土体结构的组合关系，大致可将边坡划分为1、2、3、4四个区段。现将各区段开挖后的边坡形态特征简述如下：

第1段边坡：位于场地北东侧，为挖方岩质高边坡。坡向约305°平均坡度约70°，边坡长约270m，坡面面积约6010m2。根据目前边坡已开挖形态，本段边坡由上到下分3级4段放坡开挖，分级开挖坡度约57°～79°：其中一段（顶部）开挖坡度约49°～69°，坡高约12.5～14.2m，下部边坡平台宽约1.2～1.3m；二段开挖坡度陡，约69°～79°，坡高约11.2～11.6m，下部平台宽约1.4m；三段开挖坡度最陡，约72°～79°，坡高约13.7～14.6m，下部斜坡平台宽约 1.3～1.4m；4段（高边坡下部到坡脚一带）开挖坡度约57°～74°，坡高约11.7～12.4m。边坡顶部由14-14′向16-16′纵剖面呈增高趋势，整体较平缓，标高约400～404m，下部拟建厂区道路路面标高约348.7m，高差约3～51m，最高段可达55m，平均约35m。根据设计资料，坡顶上部拟建高位水池场平标高约390m，平均切坡高约41.3m；上部右侧环厂道路开挖后，将在拟设道路的右侧形成最高约25m岩质为主的高边坡。

第2段边坡：位于场地东南侧，与1段呈“L”型相连接，为挖方岩质边坡。本段未进行分级放坡，边坡总坡向约13°，坡度平均约66°，边坡长约80m，面积约1251m2，坡顶形态由 13-13′向12-12′断面呈降低趋势。坡顶标高353～390m，拟建下部厂区道路路面标高约348.7m，高差约0～39m，最高42m，平均约20.65m；根据设计资料，上部场坪标高370m，平均切坡高度约21.3m；边坡上部环厂道路标高约377.8m，其右侧挖方将可形成最高约21m岩质为主的高边坡。

第3段边坡：位于场地南侧，为挖方岩质边坡。坡向约12°，平均坡度约69°，边坡总长约137m，坡面面积约1124m2。本段高边坡由上到下分2级3段进行放坡开挖，分级开挖坡度约66°～73°。其中一段开挖坡度约50°～73°，坡高约0.5～9.6m，下部边坡平台宽约0.6m；二段开挖坡度约67°，坡高约8～8.5m，下部平台宽约1.4m；三段（高边坡下部到坡脚一带）开挖坡度约66°～72°，坡高约7.4～10.4m。该段边坡坡顶呈中部高两侧低“山”字形态，且由10-10′向两侧9-9′、11-11′纵剖面呈降低趋势，坡顶最高标高365.7m，高差约3～22m，最高高差约27.4m，平均约16m；根据设计资料，10～10′断面以东右侧设计环厂道路标高约345～351m，施工后将形成最高约11m的挖方边坡、填方最高约9m的土质边坡。

第4段边坡：位于场地西侧，主要为挖方边坡，局部为填方段，为岩土混合边坡。其中 2-2′～4-4′剖面段边坡为填方土质边坡，5-5′～7-7′纵剖面段为挖方岩质边坡。该段边坡因平场而分上下两级，总体坡向约305°，平均坡度约70°～72°。其中下部4-1段边坡总长约430m，填方段约130m，填方平均高度7～8.2m；挖方段边坡长约300m，挖方段坡面面积约1900m2；上部4-2段边坡总长约257m，填方段约60m，挖方段约197m，平均高度约15.3m，坡面面积约3090.6m2。

2.2 高边坡岩土体结构特征

2.2.1 岩、土体特征

区内边坡主要为岩质挖方边坡，仅4段部分区段为填方边坡。根据调查边坡岩性主要为薄-厚层状泥岩，局部夹薄层砂岩及泥质粉砂岩。岩层产状 173～178°∠7～9°，比较平缓，层理一般不发育，层面整体结合程度好，但局部段存在厚约0.1～0.4m的泥化夹层，可见潮湿状渗水。据岩石物理力学试验指标统计并结合区域资料来看，场区岩石属极软岩，具饱、脱水易软化、风化、崩解的特性。土体主要分布于1-3段高边坡顶部及4段填方区，其中1-3段土层厚度薄，厚约0.5～2.0m，为粉质粘土，仅15-15′～16-16′剖面坡顶堆填厚度约2m的素填土，松散状；4段填方区厚度较大，最高约19m（槽谷地带），为强-中风化泥岩块、碎石土，土体松散-稍密，下伏软-硬塑的粉质粘土，由于该填方土体位于平缓槽谷中，无滑移剪出的可能，虽经过一定的压实，但密实度不高，易产生不均匀沉降。

2.2.2 结构面特征

场区主要发育二组节理裂隙[2]，J1组产状 276°～350°∠47°～75°，宽 0.5～2mm，闭合-微张，少量泥质或方解石膜充填，间距一般0.4～1m，2～3条/m，延伸长3～5m，为主控节理；J2组产状18°～35°∠66°～83°，宽0.5～1mm，微张，少量泥质充填，间距0.5～1m，延伸长0.5～3m。

本次对各区段岩质边坡坡向与边坡岩体结构面组合关系进行统计，可知各段均存在外倾结构面或存在外倾结构组合线，详见表1。

表1 各区段岩质边坡外倾结构面统计表

据地表调查J1、J2 组节理裂隙在强风化泥岩中较发育，且呈大角度相交，中风化以下岩体中发育程度差；钻探揭露中风化岩体中局部段发育一组陡倾节理，延伸长度一般小于0.5m，闭合状。根据钻探资料并结合地面调查情况来看，两组节理裂隙为构造节理，且为硬性结构面，主要发育于强风化岩体内，将岩体切割成块状结构，中风化以下岩体中发育程度差，岩体结构呈较完整-完整状。结合上述，依据《建筑边坡工程技术规范》（GB50330-2002）附录A判定：区内岩质边坡岩体类型为Ⅲ类。

3 边坡稳定性评价

边坡区以岩质高边坡为主，仅4段下边坡北侧存在填方边坡，但填方高度小于8m，且土体位于平缓槽谷中，无滑移剪出的可能，对边坡稳定性影响不大。根据对各段边坡岩体结构特征的调查、分析，边坡为勘查阶段场地施工开挖所形成的新边坡，施工中采用了分级放坡，按一定坡比进行放坡，目前边坡处于较稳定状态。但边坡受坡向、开挖坡度、坡高、岩性及其结构面特征、施工放炮岩体松动程度以及今后的风化程度等因素的影响，其稳定性将可能降低，甚至处于不稳定状态[3]。

3.1 边坡稳定性综合评价

根据对上述四段岩质高边坡稳定性分析可知，场区岩质边坡岩体类型为Ⅲ类，边坡为新开挖，且大部分段进行了坡高小于15m的分级放坡，目前高边坡较稳定。但各段高边坡今后整体稳定性受以下四种因素控制：①边坡区发育两组节理、裂隙，其中J1节理为主控节理，垂向延伸较长，它们与岩石层面相互切割，将岩体分割成块体；②边坡表层存在1～3m厚的松动、破裂岩体，岩体易遭受风化剥蚀；③岩质边坡坡度陡，各段分级开挖坡比一般都大于1：0.5，其中第1段最陡，平均约70°；④受水、自重、坡体上建筑荷载及卸荷裂隙交替作用，边坡岩体易形成新的破裂带。在上述四种因素作用下边坡会出现小型崩塌、落石现象，尤其高度大、坡度陡的边坡段可能出现沿J1外倾结构面的剪切坡坏。根据稳定性验算分析结构可知，区内1段边坡将处于不稳定状态，2-4段岩质边坡在开挖后将处于稳定～欠稳定状态；4段填方段土质边坡在雨季易发生不均匀沉降，坡面表层松散土体会发生溜滑现象。

3.2 发展变化趋势及危害性预测

勘查区岩层产状平缓，岩体结构较完整，层理发育一般，层面结合程度好，岩质边坡的稳定性主要受节理裂隙面以及坡体岩体特征控制，尤其是风化脱落和水的作用对边坡的稳定性影响最大。根据高边坡切坡坡率、切坡高度，场区内各段岩质边坡的破坏模式可分为以下三种情况：

1）风化碎落、小型崩塌：第2-4段岩质边坡表层存在松动和风化岩体，强风化节理、裂隙发育，岩体破碎，完整性差，在构造节理和层间裂隙的作用下，特别是剪切裂隙将岩体切成小块，风化裂隙长时间发育后结构面力学性质变差、遇暴雨等不利因素作用下，易形成小型危石及风化松散岩块。因此第2-4段边坡以小块体风化碎落、剥落为主，局部段可能存沿破裂面发生崩滑、坠落破坏现象。

2）剪切滑塌：此种滑塌主要发生在1段特高岩质边坡，岩体被节理裂隙切成块体后，由于切坡段坡度比较陡（70°～80°），具备临空条件，可能产生沿 J1主控外倾结构面或顺坡面滑塌，呈局部破坏形式，对下部公路上的行人和厂内上部拟设水池构筑物产生严重的后果。

3）土体溜滑、不均匀沉降：1、2段高边坡坡顶及4段填方边坡坡顶较平缓，易汇水，因此上覆表层土体在大气降雨形成的坡面流冲刷下，使土体重度增加，抗剪强度减小，坡顶易产生小方量土体溜滑；此外，4段填方区土层厚度大，结构较松散，易发生不均匀沉降现象。

边坡一旦失稳将对达兴能源股份有限公司JNDK-07型焦化项目下部场内道路、厂房建筑物及其上部拟建水池建筑物安全造成危害，若不及时采取永久性的防治措施，将给人民生命财产造成不必要的损失。因而，应对场区内各区段边坡采取有效的边坡治理后，才能确保场区拟建物的安全。

4 结论

通过对该边坡的勘查，基本查明了该边坡的地质环境条件，并对其稳定性作出了分析，得出主要结论如下：

1）勘查区地形地貌较简单，岩土种类单一；场区地下水补给、径流、排泄条件好，富水性弱，水文地质条件简单；高边坡场地范围内无断层、滑坡、危岩等不良工程地质现象存在，场地稳定，但由人类工程活动导致今后不良地质现象发育。

2）场区拟开挖边坡安全等级为一级，其高边坡岩体类型以Ⅲ类较完整岩体为主，目前高边坡较稳定。高边坡区发育两组节理裂隙（J1、J2），随着时间推移，若边坡表层岩体长期裸露，将会遭受风化剥蚀破坏，在风化、水、重力及卸荷裂隙作用下，易形成新的破裂带，出现小型崩塌、落石现象，尤其对坡高大、坡度陡的边坡段可能出现沿J1外倾结构面的剪切破坏。边坡在雨季易发生不均匀沉降，坡面表层松散土体易发生溜滑现象。因此对场区内各段边坡必须进行永久性边坡防护。

[1] 刘红帅，薄景山，刘德东．岩土边坡地震稳定性分析研究评述.地震工程与工程振动.2005年第1期.

[2] 殷宗泽，袁俊平，韦杰，等．论裂隙对膨胀土边坡稳定的影响.铁岩土工程学报.2012年第2期.

[3] 祁生文，伍法权，孙进忠．边坡动力响应规律研究.中国科学E辑：技术科学.2003年第4期.