萨尔玛法在顺层边坡稳定分析中的应用

萨尔玛法在顺层边坡稳定分析中的应用

李秀丝1白娇1

四川省水利水电勘测设计研究院四川成都610072

摘要：某水库工程左坝肩顶部覆盖层清除后为顺层基岩边坡，需对其稳定性进行计算分析。应用萨尔玛法对不同潜在滑裂面进行分析计算，根据计算制定边坡支护方案。

关键词：顺层边坡稳定分析

某水库左坝肩管理房后缘上部覆盖层开挖后，基岩裸露，基岩岩性为砂质页岩，岩层陡倾，岩层倾向下游偏左岸，为薄层状结构，不利于边坡稳定。由于该边坡位于左坝肩管理房上部，且附近分布一在建公路，其位置和稳定性将影响到管理房及公路安全，因此须对该边坡稳定进行计算分析。

1.计算方法选择

目前岩质边坡稳定分析方法有很多，主要分为三类[1]：极限平衡分析法、数值分析法和可靠度法。其中极限平衡分析法历史悠久，计算方法简单，各参数物理意义相对清晰，理论易于理解和掌握，长期以来广泛应用于工程中，是目前边坡稳定分析的主要方法。极限平衡分析法种类繁多[2]，最为常用的方法主要有Bishop、Janbu、Morgenstern&Price法、Spencer法、Sarma法、能量法(EMU)等。边坡稳定分析严格意义上讲是一个三维问题，特别是对于具有复杂几何形状的边坡。对于相对简单的边坡，工程实践中通常简化为二维问题来处理，不仅减少计算难度和时间，在中小型边坡中更容易得到实际应用。本工程边坡顺层明显，可采用上限解法做稳定分析，因此本次采用考虑了非垂直条快间相互剪切错动[3]的Sarma法。

2.顺层边坡稳定性计算分析

2.1工程概况

该边坡位于左坝肩管理房后缘，左岸山体雄厚，谷坡陡峻，基岩大部裸露，基岩岩性为志留系中统罗惹坪群工区第二层（S2lr-②）砂质页岩，岩层陡倾，岩层产状N85°W/SW∠78°，岩层倾下游偏左岸，为薄层状结构。该段岸坡岩体中主要发育三组构造裂隙：①、N5～11°W/SW∠75～82°，裂面平直粗糙，张开约1～30mm，局部闭合，多充填岩屑、粘土的部分，间距多0.3～1.2m，延伸长度0.3～2.5m；②、N5～13°E/SE∠51～82°，裂面平直、粗糙，裂隙间距0.2～0.5m，延伸长度一般1～2.4m，裂面张开度一般0.4～0.5cm，局部最大可达30～50cm，局部地下水出露，呈串珠状；③、N65～87°E/NW∠29～45°，裂面起伏粗糙，张开约2～5mm不等，充填岩屑、粘土质物，间距多0.2～0.7m不等，延伸长度3～7m，局部达20m。该段岩体强卸荷带水平宽度20～27.1m，边坡中存在强卸荷裂隙底界面，连通性较好。由于开挖边坡多位于强、弱风化岩体中，岩体完整性较差，岩层以碎裂结构~薄层状结构为主。

地表调查已开挖管理房平台后缘边坡坡面干燥，开挖坡面未见明显地下水出露。根据原坡体钻孔资料，钻孔钻进过程中无返水现象，终孔无水位，目前无地下水出露。

2.2计算参数选取

根据工程坝址区多组岩石物理力学试验和岩体力学特性成果，同时依据简化计算原则综合划分边坡各层类别和确定各层物理力学参数，参数分为岩块综合参数和岩层层面参数。本次稳定性计算采用的物理力学参数见表1。

表1岩体物理力学指标

该水库坝区地震基本烈度为Ⅵ度，因此该边坡稳定计算中不考虑地震影响。

左坝肩边坡稳定关系主坝安全，边坡等级定为2级，规范允许正常运用工况安全系数1.20，非常运用工况Ⅰ安全系数1.15。

2.3计算方案

边坡根据地形地质条件划分，分别布置横纵双向共6条剖面，其中横向边坡地势平缓，不具有滑坡安全隐患，本次选取坡顶延伸至覆盖层底部的边Ⅱ、边Ⅲ及边Ⅳ共三条剖面作为控制剖面，能够较全面的概括反应实际工程地质状况，并对其进行稳定分析。

首先对边坡整体稳定性进行评价，根据岩层产状及岩体物理力学指标初步判断可能产生滑动的位置，拟定几条不同滑面分别计算整体安全系数，根据计算结果判断边坡是否稳定。对整体安全系数小于规范允许值的部位提出处理措施，并对处理后的边坡重新计算安全系数，确保边坡整体安全系数满足规范要求。

该边坡位于坝顶高程以上，不受库水位影响，计算过程中主要考虑以下两种工况：①天然工况；②暴雨工况。

2.4稳定计算及结果分析

根据岩体物理力学指标，面层强风化及强卸荷带范围指标较差，最易出现边坡稳定安全隐患，边坡向山体内部物理力学指标逐步增强。因此初拟边坡滑动面主要分布在面层及中层，边坡倾向与岩层产状基本一致，倾角在30°至40°之间，滑面基本在边坡坡度最陡处出露。运用理正岩土软件包分别计算不同工况、不同滑面稳定安全系数。边坡滑动面位置见图一～图三。

图二边Ⅲ地质剖面及滑面计算图

根据计算结果，边坡暴雨工况安全系数整体小于天然工况，各部位边坡位于面层的滑面折线1由于假定下滑体体积较小，稳定安全系数均大于位于中层的折线2。位于下层的滑面折线3由于穿过弱风化层，岩层物理力学指标较好安全系数均大于位于中层的折线2，说明顺层滑坡发生的可能性基本位于边坡浅层范围。边Ⅱ及边Ⅳ存在滑面安全系数小于规范允许值，须对边坡进行处理确保边坡整体稳定。

3.边坡稳定处理措施

根据计算结果边坡安全系数仅小于允许安全系数少量，再结合顺层边坡常规处理措施，本工程采用常规喷锚措施对边坡进行处理：φ25锚杆，L=9m，间排距3m。对处理后边坡稳定重新进行计算，稳定安全系数计算结果见表3。

表3处理措施后不同工况下各边坡各滑动面安全系数

根据计算结果，经过处理后的边坡各工况整体稳定安全系数均大于规范允许值，说明边坡稳定性满足要求。

4.结语

应用萨尔玛法对顺层边坡计算分析的结果表明，顺层边坡易出现浅层滑坡的安全隐患，需着重采取措施对面层进行保护。处理后边坡整体稳定性较好，发生整体滑动的可能性很小，满足规范对边坡稳定性要求。但是由于顺层边坡风化后易出现局部掉块的危险，须对边坡及时支护并对表面进行喷护，减小面层岩体风化速度。对安全系数大于规范要求的部位，一并采用喷锚措施防止掉块危及下部公路及大坝的正常运行，确保公路及大坝的稳定运行。

参考文献：

[1]朱斌，侯克鹏.边坡稳定性研究综述[J].矿业快报，2007,104～8.

[2]孙涛，顾波.边坡稳定性分析方法评述[M].岩土工程界.2009.

[3]程涛.格修正的SARMA法在岩质高边坡稳定分析中的应用.建筑科学[J].2010(1).

作者简介：李秀丝1987-01-15女汉族四川成都市，工程师，硕士研究生，主要从事水利水电工作。

白娇，1993-04-08女土家族四川成都市，助理工程师，硕士研究生，主要从事水利水电工程。