1. 引言
随着山区市政工程事业的发展，填方边坡数量与日俱增，如何准确评估高填方边坡的稳定性，对市政工程项目的安全运用具有重要的意义。
目前国内部分学者和工程师开展了边坡稳定性影响因素和边坡治理措施的研究。李和志等 [1] 采用数值模拟分析了斜坡在不同工况下的稳定性和变形，评估了斜坡的稳定性及其发展趋势。张骞等 [2] 分析了列车移动荷载作用下对边坡稳定性的影响，研究了边坡的稳定性和力学发展规律。廖赞 [3] 以某边坡为研究对象，分析了边坡内部结构面性状及位置对边坡稳定性的影响。杨志斌 [4] 采用数值模拟的方法研究了治理前后某黄土高边坡稳定性特征。顾玉明等 [5] 研究了土体各向异性渗透、黏聚力、内摩擦角、重度对边坡稳定性的影响。蔡雪婷等 [6] 研究了影响排土场边坡稳定性的因素和影响程度。范永丰等 [7] 研究了采用土工格室方式加固边坡的稳定性影响因素。刘彦等 [8] 研究了影响弃土场边坡稳定的物理力学性质。王艳坤等 [9] 分析了采用锚杆–土工格室复合方式加固边坡的影响因素。彭贤清等 [10] 研究了土工格室的选型对边坡稳定性的影响。顾婕等 [11] 研究了影响加筋土边坡稳定性的因素。段君义等 [12] 研究了地基土和填料的差异性对填方边坡稳定性的影响。李梦姿等 [13] 研究了抗拉强度剪断对非饱和土边坡稳定性的影响。李玉瑞等 [14] 研究了降雨对桩锚–加筋土加固边坡稳定性的影响。胡志强 [15] 研究了风化程度、非饱和效应对土质边坡稳定性的影响。
然而，已有的研究成果关于在老填土上新增填土的两级填方边坡稳定性研究的成果不多，有待深入研究。本文结合秭归县屈原文化旅游区(北区)旅游设施配套项目边坡工程案例，查明了该边坡治理工程地质结构、调查了边坡稳定性现状，预测了破坏形式，进行了稳定性综合评价，并提出了防护方案建议，可为类似工程边坡的稳定性评估及治理提供参考。
2. 工程背景
秭归县屈原文化旅游区(北区)旅游设施配套项目边坡，高约50 m (如图1所示)。坡顶地面高程265 m，坡顶为秭归县金缸城新区楚文化商业街，主要建(构)筑物包括商业、酒店、其他公共建筑、配套用房、车库及设备用房等；坡脚为秭归县茅坪镇龙舟路，路面高程210 m左右，龙舟路东南侧为山水龙城小区。
该边坡由两次填土形成，场地从2012年开始堆填素填土，边坡挡墙采用扶壁式钢筋砼挡墙，墙高约4 m。2020年楚街项目开发，填筑一条高20 m，长260 m的加筋挡土边坡挡墙，以形成现有地形地貌。加筋土边坡挡墙施工完成后，现场巡查发现，扶壁式挡墙面板上以及地面出现多处不同程度开裂。
场区上部覆盖层由素填土(Q4ml)组成，下伏基岩为下元古界前震旦系花岗岩(Pt)，根据其风化程度可分为全风化、强风化和中风化三个亚层。岩土层主要物理力学参数取值如下表1所示。
Table 1. Main rock and soil physical and mechanical parameters
表1. 主要岩土物理力学参数
3. 边坡稳定性分析与评价
3.1. 变形现状
前期注浆导致排水箱涵堵塞，引起边坡地下水位极端上升导致边坡滑移变形，同时边坡右侧地表排水沟集中排泄箱涵堵塞无法排泄的地表水对坡脚的冲刷和浸泡导致扶壁式挡墙基础差异性沉降变形，导致扶壁式挡墙面板以及地面多处出现不同程度的开裂，具体情况如下：
边坡左侧扶壁式挡墙墙面板多为拉裂缝(如图2所示)。
Figure 2. Crack in the left side of the slope
图2. 边坡左侧挡墙裂缝
中部扶壁式挡墙墙面板多为压裂缝(如图3所示)。压裂缝分布于地下排水箱涵区域附近。
边坡右侧扶壁式挡墙墙面板多为拉裂缝(如图4所示)。现场调查发现边坡右侧挡墙靠近排水沟一侧有下错，错距约1 cm，排水沟沟壁与排水沟底板有轻微脱离。说明排水沟底部地层发生下沉。
Figure 3. Cracks in the middle retaining wall of the slope
图3. 边坡中部挡墙裂缝
Figure 4. Crack in the right side of the slope
图4. 边坡右侧挡墙裂缝
3.2. 变形破坏模式分析
根据地质结构及目前挡土墙、地面已发生的破坏迹象，对边坡变形破坏模式预测分析如下：
组成边坡物质为人工回填物(新近回填和2012年素填土)。素填土下伏基岩为花岗岩，基岩面起伏较小，倾角在5˚~25˚。扶壁式挡墙目前变形主要为墙壁开裂，墙脚外侧坡面出现地面开裂，鼓涨隆起等。该段边坡组成物质为新近回填土及老填土，且下伏基岩面倾角较小。
综上分析，判断导致边坡及扶壁式挡墙变形的原因有三种：① 滑动破坏：排水箱涵堵塞引起边坡地下水位极端上升导致边坡滑移变形，边坡覆盖层沿填土内部发生圆弧滑动，剪出口位于箱涵出口挡墙顶坡面；或者沿基覆界面滑移，剪出口位于箱涵出口挡墙底；② 地基下沉破坏：由于扶壁式挡墙处地基已进行注浆处理，阻断了地下水排泄通道，导致地下水位上升，同时边坡右侧地表排水沟集中排泄箱涵堵塞无法排泄的地表水对坡脚的冲刷和浸泡导致扶壁式挡墙基础差异性沉降变形；③ 由于填土厚度大，土压力作用，导致扶壁式挡墙变形开裂。
3.3. 边坡稳定性分析
依据《建筑边坡工程技术规范》(GB50330-2013)，土质边坡，坡高H = 44 m；坡脚为公路和小区，破坏后果很严重，确定边坡工程安全等级为一级，支护结构重要性系数γ0为1.1。
根据《建筑边坡工程技术规范》(GB 50330-2013)，本工程边坡稳定安全系数Fst取1.35。
边坡的整体稳定性分级标准划分为：稳定、基本稳定、欠稳定和不稳定四种类型，分级标准见下表2：
Table 2. Slope stability state division table
表2. 边坡稳定状态划分表
边坡稳定性计算主要考虑：① 覆盖层内部产生圆弧型滑移(变形破坏模式一)；② 覆盖层沿基覆界面下滑(变形破坏模式二)。
3.3.1. 计算参数
勘察工作在充分利用前期试验成果的基础上，并结合前人试验资料及室内试验成果综合提出各类岩、土体的物理力学指标建议值见表1。
3.3.2. 计算荷载
防护工程区稳定性计算荷载主要考虑滑体自重。根据《中国地震动参数区划图》GB18306-2015，工程区内50年超越概率10%的地震动峰值加速度值为0.05 g，反应谱特征周期为0.35s，相应地震烈度为Ⅵ度，稳定性计算时不考虑地震荷载。
考虑滑体的天然重度和饱和重度。
3.3.3. 计算工况
选取两种工况进行稳定性计算。
工况一：自重。
工况二：暴雨 + 自重。
3.3.4. 计算要点
在边坡稳定性计算过程中，计算要点如下。
(1) 失稳模式主要有两种：沿基覆界限滑动即折线滑坡、土质边坡内部滑动即圆弧滑坡。
(2) 圆弧滑动采用简化Bishop法。
(3) 折线滑动采用摩根斯坦–普赖斯法计算。
3.3.5. 工程区稳定性评价
(1) 计算剖面
工程地质平面图如图5所示。
选取治理工程区代表性纵剖面1-1’、2-2’、3-3’剖面作为稳定性计算剖面(图6，图7，图8)，采用理正边坡综合治理软件对边坡现状进行稳定性计算。
Figure 5. Engineering geological plane figure
图5. 工程地质平面图
(2) 可能变形破坏方式一的计算结果(如下表3)
Table 3. Stability coefficient under one or two possible deformation and failure conditions
表3. 可能变形破坏方式一两种工况下稳定系数
(3) 可能变形破坏方式二计算结果
采用理正边坡综合治理软件对1-1’、2-2’、3-3’剖面沿基覆界面滑动的稳定性进行计算(模型如图9~11所示)。
Figure 9. 1-1’ section fold linear slide plane calculation model
图9. 1-1’剖面折线形滑面计算模型
Figure 10. 2-2’ section fold linear slide plane calculation model
图10. 2-2’剖面折线形滑面计算模型
Figure 11. 3-3’ section fold linear slide plane calculation model
图11. 3-3’剖面折线形滑面计算模型
各个剖面两种工况下稳定系数统计如下表4：
Table 4. Possible deformation and failure mode 2 stability coefficient under two conditions
表4. 可能变形破坏方式二各剖面两种工况下稳定系数
注：“/”代表无法求得安全系数，即此滑动模式下，边坡稳定。
3.4. 边坡稳定性综合评价
经稳定性计算分析，① 变形方式一，在工况一下处于欠稳定~基本稳定状态，在工况二下处于不稳定~欠稳定状态，可能产生滑移；② 由于基岩面较平缓，边坡可能变形方式二的两种工况情况下稳定系数值都大于1.35，表明边坡由于填土沿基岩面下滑变形破坏的可能性较低。
通过现场调查及裂缝形成原因、分布状态分析，由于扶壁式挡墙处地基已进行注浆处理，导致地下水位上升，致使素填土地层固结下沉，原冲沟轴线处填土最深，下沉最大，导致中部扶壁式挡墙墙面板出现压裂缝，两侧出现拉裂缝；由于坡体内地下水位抬升，地下水从东北面靠近山体侧渗出，导致靠近山体一侧下沉大，致使边坡右侧挡墙靠近山体一侧出现下错。
综合考虑，挡墙破坏主要原因为：排水箱涵堵塞引起边坡地下水位极端上升导致边坡滑移变形，同时边坡右侧地表排水沟集中排泄箱涵堵塞无法排泄的地表水对坡脚的冲刷和浸泡导致扶壁式挡墙基础差异性沉降变形。
4. 防治方案建议
根据目前该填土边坡已有的治理措施(挡墙)，并结合方案的可行性，在对变形挡墙进行工程加固的同时，必须保证坡顶拟建楚街商业区的稳定，治理方案建议如下：
治理措施建议为在230~245 m高程处布置抗滑桩以解决整体稳定性问题，坡体布置排水孔疏导地下水，以解决由于水位上升引起的不均匀沉降问题。
5. 结论
通过本次评估，查明了秭归县屈原文化旅游区(北区)旅游设施配套项目边坡治理工程地质结构、调查了边坡稳定性现状，预测了破坏形式，进行了稳定性综合评价，为边坡加固治理设计提供岩土参数并建议了防护方案。
1) 经稳定性计算分析，① 圆弧滑动模式下，在天然工况下处于欠稳定~基本稳定状态，在暴雨工况下处于不稳定~欠稳定状态，可能产生滑移；② 由于基岩面较平缓，折线形滑动模式下的两种工况情况下稳定系数值都大于1.35，表明边坡由于填土沿基岩面下滑变形破坏的可能性较低。
2) 边坡目前变形迹象较明显，稳定性较差，并有加剧趋势；在诱发因素作用下边坡可能变形失稳。边坡变形的主要原因为：排水箱涵堵塞引起边坡地下水位极端上升导致边坡滑移变形，同时边坡右侧地表排水沟集中排泄箱涵堵塞无法排泄的地表水对坡脚的冲刷和浸泡导致扶壁式挡墙基础差异性沉降变形。
3) 治理措施建议为在230~245 m高程处布置抗滑桩以解决整体稳定性问题，坡体布置排水孔疏导地下水，以解决由于水位上升引起的不均匀沉降问题。
4) 本文的研究成果可为类似工程边坡的稳定性评估及治理提供参考。