5.3 边坡工程岩体级别的确定

5.3.1 岩石边坡工程详细定级时，应根据控制边坡稳定性的主要结构面类型与延伸性、边坡内地下水发育程度以及结构面产状与坡面间关系等影响因素，对岩体基本质量指标BQ进行修正，并以获得的工程岩体质量指标值按本标准表4.1.1确定岩体级别。
5.3.2 边坡工程岩体质量指标[BQ]，可按下列公式计算。其修正系数λ、K₄和K₅值，可分别按表5.3.2-1、表5.3.2-2和表5.3.2-3确定。

 式中：λ——边坡工程主要结构面类型与延伸性修正系数；
          K₄——边坡工程地下水影响修正系数；
          K₅——边坡工程主要结构面产状影响修正系数；
          F1——反映主要结构面倾向与边坡倾向间关系影响的系数；
          F₂——反映主要结构面倾角影响的系数；
          F₃——反映边坡倾角与主要结构面倾角间关系影响的系数。

5.3.2-1 边坡工程主要结构面类型与延伸性修正系数λ

表5.3.2-2  边坡工程地下水影响修正系数λ

  注：1 p_w为边坡坡内潜水或承压水头(m)；
        2 H为边坡高度(m)。

表5.3.2-3边坡工程主要结构面产状影响修正

注：表中负值表示结构面倾角小于坡面倾角，在坡面出露。
5.3.3 对高度不大于60m的边坡工程岩体，可根据已确定的级别，按本标准附录E中表E.0.2确定其自稳能力。
5.3.4 对高度大于60m或特殊边坡工程岩体，除按本标准第5.3.2条确定[BQ]值外，尚应根据坡高影响，结合工程进行专门论证，综合确定岩体级别。

条文说明

5.3.1 本条规定了边坡工程岩体在岩体基本质量确定以后，作详细定级时，应考虑的几个修正因素和修正后的定级原则。
    影响岩质边坡稳定性的因素很多，主要有岩性、岩体风化程度、岩体结构特征、结构面产状及延伸性、岩体初始应力、地下水、地表水、开挖施工方法与效果等。前面3项及边坡开挖施工方法与效果，已在本标准中的岩体坚硬程度和岩体完整程度两项岩体基本质量分级因素中得到考虑。本标准所涉及边坡主要是60m高度以下的中、高边坡，岩体初始应力一般不属高应力，故不考虑初始应力的修正。
5.3.2 本条给出了边坡工程岩体质量指标的计算公式以及边坡工程岩体质量诸修正系数的确定方法。当边坡工程岩体质量指标为负值时，修正后的工程岩体质量直接按Ⅴ级岩体考虑。
    在边坡工程岩体分级方法研究中，Romans M．(1985)在RMR分级基础上，提出的边坡质量指标SMR方法(Slope Mass Rating)相对成熟。该方法在RMR岩体质量评价基础上，引入结构面及边坡面产状关系修正及边坡开挖方法影响等，实现不同岩体质量级别下的稳定性评价。中国水利水电工程边坡登记小组(孙东亚，陈祖煜，1997)在国家八五科技攻关项目成果中，对SMR在边坡岩体分级中的适用性进行了研究，并提出了考虑边坡坡高及边坡主要控制结构面条件修正系数的CSMR方法，该方法已作为《水电水利工程边坡工程地质勘察技术规程》DL／T 5337中有关边坡岩体质量分类的推荐方法之一。20世纪90年代后，SMR法、CSMR法及各种改进方法，已在国内水电及公路等行业边坡工程分级中得到初步应用。另外，在建筑工程领域，根据边坡岩体的完整程度、结构面结合程度及结构面与边坡间的产状关系，提出了岩质边坡的岩体分类，见《建筑边坡工程技术规范》GB 50330。
    根据对水电及公路等领域十余个工程200余组BQ和RMR实测值回归分析发现，本标准中的BQ值与RMR间具有良好的线性关系，其线性回归方程为：

 根据回归方程(1)，对RMR分级及本标准依据BQ的定量分级作进一步对比分析发现，RMR与BQ五级划分各级别界限划分值具有较好的对应关系。仅在Ⅴ级和Ⅳ级岩体中，依据方程(1)，BQ方法可能会保守半级至1／4级。
    针对上述研究成果，综合了SMR方法及CSMR特点，提出了本条规定的基于BQ的边坡工程岩体质量指标计算方法。
    在边坡工程岩体质量指标[BQ]计算中，分别考虑了边坡地下水影响、边坡控制性结构面类型与延伸性以及边坡控制性结构面产状影响等因素的修正。
    (1)边坡控制性结构面类型与延伸性修正系数λ是引用了CSMR方法中的结构面条件系数的影响规定，并将其改名为结构面类型与延伸性修正系数，其物理意义更明确。在取值方面，对断续节理和裂隙，根据发育程度，给出了取值范围。
    (2)边坡地下水影响修正。关于水对边坡的影响，其影响程度主要是边坡降雨的入渗性、边坡渗透压力形成情况以及控制性结构面中软弱充填物被浸蚀及软化的程度。与地下洞室围岩中有关水的赋存特点不同，边坡岩体中的水与降雨及地下水状态密切相关。对一个给定边坡，评价水的影响程度，应结合可能的降雨强度及已有的边坡水文地质条件，研究与评价最不利条件下边坡内地下水发育程度及其对边坡岩体质量与稳定性的影响。这里，综合岩体坡面上地下水出水状态的定性程度划分以及反映坡内岩体地下水发育程度的潜水或承压水头等指标，确定边坡岩体中地下水影响修正系数K₄。现行国家标准《建筑边坡工程技术规范》GB 50330中建议，当边坡地下水发育时，Ⅱ、Ⅲ类岩体可根据具体情况降低一档，其规定与表5.3.2-2规定基本相符。
    (3)边坡控制性结构面产状影响修正。在提出的边坡岩体质量指标计算方法中，对边坡稳定性起控制作用的主要结构面修正系数K₅，是在吸收SMR思路基础上，针对主要结构面的可能影响确定的。与SMR或CSMR方法不同之处是，鉴于边坡岩体发生倾倒破坏的复杂性以及倾倒破坏具有渐进性破坏特点，表5.3.2-3中仅考虑了边坡岩体内因结构面存在引起的平面滑动破坏这一主要类型。若边坡岩体中存在因反倾向结构面可能引起的倾倒破坏以及由多组结构面切割形成的楔形体失稳问题，建议针对具体情况进行专门论证。
5.3.3 对于高度不大于60m的岩石边坡工程，本条规定了不同级别工程岩体的自稳能力。关于边坡工程岩体自稳能力，主要是依据极限平衡分析、已有规范的规定，并结合现场调查和经验给出。对岩石边坡，确定60m高陡倾边坡(在边坡自稳能力评价中，假定边坡为坡角大于70°的陡倾边坡)为高度划分的界限点主要依据两个方面的考虑：一是有成功的工程实例验证。三峡工程永久船闸岩体为闪云斜长花岗岩，属Ⅰ级岩体，双线闸室为垂直开挖边坡，高达60m，岩体自稳能力较好；二是适用性较强。针对具有普遍性的各类岩石边坡工程，主要考虑到在建筑、公路及铁路等工程领域，边坡的高度一般在数十米高度以下。对这类工程规模的边坡，因数量多，工程勘察手段相对简单，一般的设计过程是，在进行简单测试或试验基础上对岩石边坡稳定性进行宏观判断，并根据规范要求和经验给出相应的工程措施。因此，对这类边坡进行工程岩体详细定级，具有工程应用和推广价值。
5.3.4 由于岩石边坡工程的复杂性，对水电或矿山工程等行业中的超高边坡，或特殊边坡，其工程岩体级别的确定，应在坡高修正的基础上，或应结合工程特点和行业要求，作专门论证。《水利水电工程边坡工程地质勘察技术规程》DL／T 5337中的CSMR边坡岩体质量分类方法，给出了坡高修正系数计算公式，可供参考。