近年來，石河子市區及其周邊進行大量工程建設，涉及卵礫石邊坡穩定問題。通過對參與工程案例分析，并進行相關試驗，對卵礫石邊坡坡比提出合理化建議，取得一定的經濟效應。現對工作成果進行匯總，希望對本地區的工程建設者有所幫助。

　　關鍵詞：卵礫石;抗剪強度;建筑邊坡;坡比

　　1.概述

　　根據以往工程設計，大多認為卵礫石地層的抗剪強度主要通過內摩擦角提供，粘聚力為0(或作為安全儲備)，不在工程邊坡穩定性設計中體現。

　　根據調查、分析石河子市區及其周邊的邊坡穩定現象和工程案例，本人及項目組認為卵礫石的特殊結構會產生“粘聚力(咬合力)”，即粘聚力不等于0，且數值較大。卵礫石的粘聚力重新認識，進行合理取值，建筑邊坡工程中將節省大量工程量，取得可觀的經濟效益。

　　2.現象調查

　　石河子市區及其周邊地層基本呈二元結構，表層一般為細粒土，巖性多為粉土、粉砂，厚度較小(本文不作討論);下部為巨厚的粗粒土，巖性為卵礫石，厚度一般大于50m。本人及項目組對石河子市區及周邊10余處建筑材料取土坑、天然河岸岸坡、建筑基坑進行實地，調查點的斷面高度(深度)一般5～20m，地層均呈二元結構。

　　據調查建筑材料取土坑、天然河岸岸坡坡面近直立，未采取任何支護或加固措施，多年來未曾坍塌。石河子市區及周邊基坑開挖也多近于垂直狀態，開挖深度5m左右，基坑邊坡基本未見坍塌。推定卵礫石邊坡均處于穩定狀態，卵礫石具有較高的穩定和持穩能力。

　　前人研究表明影響土體抗剪強度的因素有：顆粒密度、顆粒組成、顆粒幾何形狀、顆粒本身的強度、試樣含水量、長徑比、試樣尺寸、剪切速度、應力與應變狀態、應力歷史等，土體邊坡直立高度主要與土體的粘聚力、內摩擦角、天然重度有關。

　　根據按極限平衡理論建立的極限平衡方程為：

　　土體的直立高度與土體的粘聚力呈正相關系，即土體的直立高度隨粘聚力的增加而增大，如果粘聚力本身為0或者取值較小，那么土體的直立高度也為0或非常小。理論研究成果與石河子市區及周邊卵礫石邊坡的穩定現象差別較大，嚴重不符合實際情況。

　　3.試驗及過程分析

　　根據這種現象，本人及項目組對卵礫石抗剪強度指標試驗對象及過程進行分析，得出以下影響因素。

　　試驗對象本身與實際地質體差別較大，短期內難以有很大改觀。石河子市區及周邊卵礫石層沉積地質時間長遠，粒徑總體較大，級配較好，粗細不均勻，多呈中密—密實狀態，人工很難配制出特征與天然地層完全相同的試樣。

　　現階段現有試驗能力條件下，現場、室內試驗過程很難出反應實際剪切破壞狀況，難以準確確定破壞面和測定破壞面的抗剪強度指標。據試驗觀測，卵礫石剪切破壞時滑動面呈現出凹凸不平的不規則狀態，推力方向每一滑動面都不完全相同。

　　卵礫石中存在強度較高的塊石影響了滑動面的分布，阻礙剪切面的發展，剪切破壞時滑動面整體呈不規則折線。剪切破壞試驗時滑動面多會繞過塊石滑動，并沿土體中薄弱面發展，滑動面或位于塊石上部或塊石下部滑動面出現突然轉折現象，滑動面呈不規則折線。

　　由于試驗對象、試驗過程與實際情況有差異，按極限平衡理論解析出抗剪強度指標與實際情況差別較大。根據試驗抗剪強度指標設計出的邊坡坡比較緩，或者高陡需要采取大量支護措施。

　　4.總結及成果應用

　　根據現場剪切試驗、大型室內剪切試驗，石河子市區及其周邊卵礫石粘聚力c值13～19kPa，粘聚力平均值18.3kPa，內摩擦角，內摩擦角平均值48.7°。

　　取本次試驗平均值為推薦值，即石河子及周邊地區卵礫石粘聚力18.3kPa，內摩擦角48.7°。根據本次試驗計算出卵礫石抗剪強度指標(C、φ)值，計算建筑工程邊坡坡比。

　　采用地質工作成果作為推薦值，中密狀態卵礫石邊坡：坡比取1:0.4，個別邊坡安全系數小于1.05，其余試驗點邊坡安全系數都大于1.05，安全系數平均值1.18，符合邊坡開挖穩定性要求;卵礫石邊坡坡比1:0.5，邊坡安全系數都大于1.05，平均值1.33，符合《建筑邊坡工程技術規范》中安全系數大于1.05的要求。

　　對比《建筑邊坡工程技術規范》坡率允許值，中密狀態卵礫石邊坡高度在5～10m的開挖邊坡坡率允許值1:0.75～1:1.00。

　　5.結論建議

　　1.本人及項目組建議石河子市區及周邊天然卵礫石粘聚力18.3kPa，內摩擦角48.7°，邊坡開挖坡比取值1:0.4～1:0.5。

　　2.采用本次課題成果，土體極限坡高、邊坡穩定性優于現行《建筑邊坡工程技術規范》推薦坡率允許值，將節省大量工程量，取得可觀的經濟效益。

　　3.本次課題為探索類，即使得到了成果，結論超出規范要求，未得到本地區同行認同。本人及項目組認為隨著卵礫石地層研究深入，粗粒土特性了解更深刻，課題成果會得到同行的認同。

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　　參考文獻：

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　　中華人民共和國住房和城鄉建設部.GB/T 50123-2019土工試驗方法標準[M].北京：中國計劃出版社，2019

　　中華人民共和國住房和城鄉建設部.GB 50007-2011建筑地基基礎設計規范[M].北京：中國建筑工業出版社，2012。

　　作者：楊軍田