摘要：本文以北京市某礦山巖質邊坡治理為例，介紹了傳遞系數法在巖質邊坡治理工程中的應用。通過對治理工程的工程地質條件、水文地質條件以及環境地質災害條件等資料的收集和分析，采用巖質邊坡傳遞系數法對治理工程中的邊坡進行穩定性計算，得出正常工況和校核工況下邊坡的穩定性分析成果，為邊坡治理設計提供了技術理論支持。本文旨在為工程中巖質邊坡治理工作提供參考。

　　關鍵詞：礦山環境治理,巖質邊坡,傳遞系數法

　　一.工程概況

　　A邊坡位于密云縣北草茨村北部，坡體向北傾斜，自然坡面傾角45º，坡體南北向斜坡長度60-77m，東西向寬度約55m，坡體上緣標高331.0 m左右，坡體下緣標高254.0m左右。其東側和南側為構造切割形成的陡坎，陡坎高度5.0-10.0m;其西側發育一條NNW向的沖蝕淺溝，溝寬約3.0m，深約2.0m;其北側受清水河河流長期沖刷侵蝕，形成臺階式陡崖。A邊坡為礦山開采后遺留的邊坡，產權單位欲在此邊坡上部修建礦石堆放場，設計堆放礦石2000噸，為保證邊坡坡體穩定，產權單位決定對此邊坡進行治理。

　　二.工程地質條件

　　1.地質構造

　　場區位于燕山晚期形成的楊家堡和張泉～高家莊北溝兩條斷裂之間。楊家堡斷裂和張泉-高家莊斷裂分別在場區的東側0.75Km和西側1.5Km左右通過。楊家堡斷裂走向NNE，傾向105º～120º,傾角60º～85º，長度大于19Km左右，寬度約30m，為左行斜沖脆性斷裂，結構面較平直;張泉-高家莊斷裂走向NNE，傾向100º～115º，傾角75º～85º，長度23Km左右，寬度約20m，為左行斜沖脆性斷裂，結構面較平直。

　　受楊家堡斷裂和張泉-高家莊斷裂影響，在擬建場區形成了NNW向次級斷裂(F1)、NE向次級斷裂(F2)和NNW向節理破碎帶(J1)，參見圖1。

　?、貴1次級斷裂

　　F1次級斷裂性質為壓剪性斷裂，走向NNW 352°，斷層面近直立，與區域斷裂楊家堡斷裂約呈23°左右相交;此斷裂斷距3.0m左右，斷裂帶寬2.0m左右，見紫紅色構造角礫巖和青灰色靡棱巖，表層風化較嚴重，該斷裂影響寬度約10.0m。受F1次級斷裂切割作用和風化作用影響，A邊坡所在山體東側形成基本直立的陡崖，陡崖高度5-10.0m。

　?、贔2次級斷裂

　　F2次級斷裂性質為壓剪性斷裂，該斷裂走向NE38°，傾向NW，傾角70°左右，與區域斷裂楊家堡斷裂約呈23°左右相交;此斷裂斷距較小，斷裂帶寬2.0m左右，見紫紅色構造角礫巖，表層風化較嚴重，該斷裂影響寬度約5.0m。受F2次級斷裂的切割作用及風化作用影響，A邊坡所在山體的南側形成5-8.0m高不等的陡崖，與后緣山體分割開。

　?、跩1節理破碎帶

　　J1節理破碎帶性質為壓剪性節理破碎帶，走向NNW 349°，節理面平直，近直立，影響寬度約3-5.0m。受其影響，節理破碎帶內巖體節理裂隙發育，巖體破碎，呈碎裂巖化狀態，膠結一般，在A邊坡西側17.0m左右形成一條NNW向的沖蝕淺溝，使得A邊坡所在巖體與西側山體之間的粘聚力降低。

　　2.地層巖土性質概況

　　根據本場區勘查資料，依據巖土工程勘察規范(GB50021-2001)[3]，地層巖性主要為中元古代長城紀高于莊組(Chg)強風化白云巖和弱風化白云巖地層，弱風化白云巖間存在構造作用形成的軟弱結構面，該軟弱結構面較平直，結合一般，張開度大于3.0mm，充填物為白云巖風化產物，局部鈣質膠結，傾向354°∠34-35°左右，A邊坡東側沖溝西側壁上可見軟弱結構面，其厚度2-10cm。

　　三.水文地質條件概述

　　1.地表水

　　擬建場區位于丘陵山體斜坡上，雨季坡面有短時地表徑流通過。

　　2.地下水

　　擬建場區位于丘陵山體斜坡上，山體巖質為白云巖，沒有地下水存在。但軟弱結構面裂隙貫通周圍邊界，其后緣被構造切開，雨季有地表水流沿裂隙入滲。

　　四.邊坡穩定性評價

　　1.邊坡的基本特征

　　A邊坡所處的地貌單元為剝蝕、構造形成的低山區。坡體向北傾斜，自然坡角45°左右，其東、南兩側受F1和F2構造切割和后期風化、沖蝕作用，已形成基本直立的陡坎;西側受J1節理破碎帶控制，亦形成了NNW向發育的沖蝕淺溝;北側因受清水河長期沖刷侵蝕，A邊坡下部巖體的部分坡腳已蕩然無存，坡面臨空。受上述因素控制，A邊坡下部巖體形成了不穩定體。

　　邊坡滑體：坡體上部為長城系高于莊組(Chg)強風化白云巖層，坡體下部為長城系高于莊組(Chg)弱風化白云巖層。

　　邊坡滑床：邊坡滑床地層為長城系高于莊組(Chg)弱風化白云巖層。

　　邊坡滑帶：弱風化白云巖間的軟弱結構面構成了該邊坡潛在滑面，勘查表明該軟弱結構面較為平直，傾向354°，傾角34～35°，A邊坡東側沖溝內可見軟弱結構面厚度2-10cm，局部鈣質膠結。

　　2.外部荷載情況

　　邊坡上部擬修建礦石堆放場，設計堆放礦石2000噸。

　　3.邊坡穩定性影響因素

　　現場實地調查及勘查表明，影響A邊坡穩定性的主要因素包括：地形地貌、地層巖性、地下水作用、地震活動及人類工程活動。

　?、?該邊坡地形陡峻，坡角超過45º，坡體物質主要為弱風化～強風化白云巖，巖體破碎，節理裂隙發育，坡腳因清水河河谷切割臨空，共同為滑坡的形成提供了物質基礎。

　?、?順坡向的軟弱結構面組合為滑坡的失穩提供了良好的潛在外傾滑移面。

　　③ 滑坡后緣陡傾斷層(F2)為地下水的下滲提供了良好的通道，若遇強降雨，地表水順后緣陡傾裂隙下滲，一方面在后緣形成水平水壓力、在滑移面形成揚壓力，同時還會軟化結構面中的充填物，降低其抗剪強度指標，共同加劇邊坡下滑。

　　④ 該區有可能發生5級以上的地震，在地震作用下可能導致邊坡整體下滑失穩。

　　⑤礦石堆放場運營期間礦石重量將加劇邊坡下滑趨勢。

　　總之，在上述不利因素組合作用下，該邊坡存在整體下滑失穩的可能。

　　4.邊坡穩定性評價

　　(1)計算模型及計算方法[1]

　　依據邊坡類型及工程地質條件，采用巖質邊坡傳遞系數法進行穩定性計算，計算示意圖如圖2，計算公式如下： 式中：， 為后緣裂隙水壓力(kN/m);為滑面水壓力(kN/m);

　　——裂隙充水高度(m);

　　——滑面長度(m)。

　　式中：Ti——第i條塊下滑力(kN/m);

　　Ri——第i條塊抗滑力(kN/m);

　　Di——第i條塊的動水壓力(kN/m);Qi——第i條塊的地震力(kN/m);

　　Ψj——第i條塊剩余下滑力傳遞至第i+1塊段時的傳遞系數(j=i);

　　Wi——第i條塊自重標準值與相應附加荷載之和(kN/m);

　　Ci——第i條塊滑面粘聚力標準值(kPa);

　　——第i條塊滑面內摩擦角標準值(°);

　　N——條塊數;

　　Fs——穩定性系數。

　　(2)邊坡穩定性驗算參數取值與計算工況[2]

　　①穩定性計算參數

　　根據室內試驗，邊坡坡體巖石天然重度為28.2kN/m3，飽水重度為28.5kN/m3，現場勘查發現結構面軟弱夾層厚度2～10cm，主要為白云巖風化產物，局部鈣質膠結，考慮室內試驗及現場試驗較難準確確定結構面充填物質的抗剪強度指標，故基于滑坡現狀，采用滑坡反演分析理論確定滑面抗剪強度指標，反演結果如下：

　　滑帶鈣質膠結充填物在天然干燥狀態下的c值取105.0kPa，φ值取25.0°;飽和狀態下的c值取85.0kPa，φ值取23.5°。

　　后緣斷層裂隙的c值取0.0kPa，φ值取23.5°。

　　②計算剖面的確定

　　因礦石堆放場處所在剖面為最危險剖面，因此選擇此剖面進行穩定性驗算。

　?、刍路€定安全系數的確定

　　依據相關規范[4]，A邊坡防治工程等級為I級，滑坡穩定性安全系數取值如下：正常工況(非地震工況)，I級工程邊坡最小安全系數為1.25;校核工況(地震工況)，I級工程邊坡最小安全系數為1.05。

　?、芊€定性計算工況的確定依據該邊坡的實際情況，確定6種計算工況，分別計算該邊坡穩定性系數。

　　工況一，現狀枯季工況(坡體自重，滑面干燥);工況二，現狀雨季工況(坡體自重，滑面飽水);工況三，施工期雨季工況(自重+外部荷載，滑面飽水);工況四，運營期暴雨工況(自重+外部荷載+20年一遇暴雨);工況五，運營期地震工況(自重+外部荷載+地震，滑面飽水);工況六，運營期暴雨地震工況(自重+外部荷載+20年一遇暴雨+地震)。

　　(3)邊坡穩定性驗算成果及分析

　?、俜€定性評價標準根據相關規范[4]，穩定性判別標準見表1。

　?、诙ㄐ栽u價標準結果分6種工況組合形式，分別對計算剖面進行穩定性計算，并按上表1進行穩定性評價，成果如下表2。

　　五.結論

　　經采用傳遞系數法進行邊坡穩定性分析，A邊坡在天然狀況下處于基本穩定～穩定狀態;施工期處于基本穩定狀態;工程運營期，因外加荷載，在暴雨及地震等不利荷載組合下，邊坡將處于不穩定狀態。需對邊坡進行工程治理，以提高其安全儲備。

　　依據計算結果，軟弱結構面上部巖體在無附加內動力地質作用及外部荷載的條件下是穩定的，但因軟弱結構面為順坡向，且傾角小于坡角，軟弱結構面以上巖體坡腳失去支撐，在外部荷載與地震及雨水等共同作用可導致坡體沿軟弱結構面滑移失穩。

　　參考文獻

　　[1]陶志平，周德培，岳志勤.滑坡穩定性傳遞系數計算法的改進.地質災害與環境保護，2002，13(3)：51-55.

　　[2]顧寶和，毛尚之.滑坡穩定分析傳遞系數法的討論.工程勘察，2006，第12期.

　　[3]中華人民共和國國家標準.巖土工程勘察規范(GB50021-2001).北京：中國建筑工業出版社，2002.

　　[4]中華人民共和國國家標準.建筑邊坡工程技術規范(GB50330-2002).北京：中國建筑工業出版社，2002.