邊坡抗變形支護結構巖土荷載實用計算方法探討

邊坡抗變形支護結構巖土荷載實用計算方法探討

方玉樹

（后勤工程學院，重慶  400041）

（據《重慶建筑》2014年5期同名文章修改）

摘要  抗變形支護結構不僅僅用于變形對坡頂建（構）筑物基礎有影響的邊坡。為防范邊坡發生明顯的側向拉裂變形，對有較大自穩高度、坡頂無建（構）筑物基礎或側向拉裂變形不影響坡頂建（構）筑物基礎的邊坡也需要進行抗變形支護。本文分析了當前邊坡抗變形支護結構巖土荷載計算方法存在的問題，提出了靜止巖土壓力修正法。該方法在不降低實用性的條件下能彌補當前方法的不足。

關鍵詞：邊坡，抗變形支護結構，巖土荷載計算，側向拉裂變形，地基側向變形。

0  引言

邊坡變形對坡頂建（構）筑物基礎有影響時需對邊坡進行抗變形支護是不言而喻的。為防范邊坡發生明顯的側向拉裂變形，對有較大自穩高度、坡頂無建筑物基礎或側向拉裂變形不影響坡頂建筑物基礎的邊坡也需要設置抗變形支護結構。

巖體完整性較高時，若無外傾結構面，高度為數十米的直立巖質邊坡很難發生剪切破壞因而無需進行抗滑支護，但在進行邊坡處理時，還是需要將坡率降到一個較小的水平或者進行支護。之所以如此，是因為完整性較好的巖質邊坡較高較陡時，坡頂還可能會發生側向拉裂變形，隨著時間的增長，側向拉裂變形會逐漸加大加深最后可能會發生倒塌，也就是說，邊坡可能由側向拉裂變形演變為破壞。由于勘察時切坡還未實施或還沒有到位或到位時間還不長，拉裂還未發展甚至還未發生因而危巖還未形成，無法通過勘察期間的危巖穩定性分析評價來防范這類破壞。巖體完整、較完整或較破碎的陡立巖質邊坡就是這類既可能無需進行抗滑支護或只需進行低強度的抗滑支護又可能發生明顯側向拉裂變形的邊坡。對這類巖質邊坡需要進行邊坡變形控制。

堅硬、硬塑粘性土邊坡也是如此。從抗滑穩定角度而言，這類邊坡也有一定的自穩高度（工程上巖土體穩定的條件不是巖土體穩定系數不小于1而是巖土體穩定系數不小于安全系數，故直立邊坡自穩高度應是無支護時直立邊坡抗滑穩定系數不小于安全系數的最大高度）。但如果對高度不超過自穩高度的邊坡不實施支護或對高度略大于自穩高度的邊坡僅按抗滑穩定要求實施低強度的支護，這樣的陡立邊坡也會發生明顯的側向拉裂變形，同樣給人不安全感，甚至引起垮塌。

邊坡側向拉裂變形是由應力釋放造成的，如果減小應力釋放量，使坡面應力依然為壓應力或者讓支護結構（如錨桿）來承擔拉應力，就能避免側向拉裂變形或減小側向拉裂變形的危害，因此，當不能采取放坡措施時，為控制邊坡變形，需要對邊坡進行支護以施加約束。顯然，相應支護結構是抗變形支護結構而不是抗失穩支護結構，相應巖土荷載是形變荷載而不是破壞荷載。

本文對邊坡抗變形支護結構巖土荷載實用計算方法進行探討。

1  當前的邊坡抗變形支護結構巖土荷載計算方法

1.1  巖質邊坡

目前，巖質邊坡（包括永久的和臨時的）抗變形支護結構巖石荷載計算方法【1】是：

1.坡頂無重要建（構）筑物時，分支護結構是否為預應力錨桿擋墻兩種情況。

支護結構不是預應力錨桿擋墻時，取以巖體等效內摩擦角為強度參數的主動巖石壓力做抗變形支護結構巖石荷載，巖體等效內摩擦角和破裂角按表1取值。

根據相關標準，上述做法僅針對坡面直立邊坡；坡面傾斜邊坡和坡頂為臺階式的邊坡主動巖石壓力計算時改以巖體粘聚力和巖體內摩擦角為強度參數，這種巖石荷載在性質上屬于抗失穩支護結構巖石荷載而不屬于抗變形支護結構巖石荷載，因巖體內摩擦角特別是巖體粘聚力一般較高，相應主動巖石壓力一般為負值。

為避免出現主動巖石壓力為負值，實際坡面傾斜邊坡工程和坡頂為臺階式的邊坡工程設計中支護結構巖土荷載計算大多沒有執行相關標準的規定，而是采用與一般坡面直立邊坡相同的做法即以巖體等效內摩擦角為強度參數。這意味著對坡面傾斜邊坡和坡頂為臺階式的邊坡，把抗失穩支護結構巖土荷載計算變成了抗變形支護結構巖土荷載計算。

支護結構是預應力錨桿擋墻時，取支護結構不是預應力錨桿擋墻時的巖石荷載的1.1倍。

2.坡頂建（構）筑物基礎外邊緣到坡腳水平距離小于基底到坡腳垂直距離0.5倍時，分有無外傾結構面兩種情況。

無外傾結構面時，采用以巖體強度參數算得的主動巖石壓力乘以增大系數的方法計算，主動巖石壓力增大系數根據（主要由巖體完整性、結構面結合程度和外傾結構面傾角決定的）邊坡巖體類型取值（見表2）。主動巖石壓力計算中的巖體等效內摩擦角按表1取值。

注：臨時邊坡取小值。

有外傾結構面時，計算由外傾結構面控制的巖石壓力，將其乘以1.15的增大系數后與無外傾結構面時的形變荷載進行比較，取較大值。

1.2  土質邊坡

目前，土質邊坡（包括永久的和臨時的）抗變形支護結構土體荷載計算方法【1】是：

1.坡頂無建（構）筑物時，分支護結構是否為錨桿擋墻或高度不小于5m的重力式擋墻兩種情況。

支護結構不是錨桿擋墻也不是高度不小于5m的重力式擋墻時，不考慮抗變形支護（即僅考慮抗滑支護）。

支護結構是錨桿擋墻或是高度不小于5m的重力式擋墻時，需考慮抗變形支護，對預應力錨桿將主動土壓力（包括由外傾結構面控制的土壓力）乘以1.2~1.3的增大系數，對非預應力錨桿將主動土壓力（包括由外傾結構面控制的土壓力）乘以1.1~1.2的增大系數，重力式擋墻高度為5~8m時將主動土壓力（包括由外傾結構面控制的土壓力）乘以1.1的增大系數，重力式擋墻高度大于8m時將主動土壓力（包括由外傾結構面控制的土壓力）乘以1.2的增大系數。

2.坡有重要頂建（構）筑物時，分有無外傾結構面兩種情況。

無外傾結構面時，對坡頂建（構）筑物基礎外邊緣到坡腳水平距離小于基底到坡腳垂直距離0.5倍的情形，取靜止土壓力；對坡頂建（構）筑物基礎外邊緣到坡腳水平距離不小于基底到坡腳垂直距離0.5倍而不大于基底到坡腳垂直距離1倍的情形，取靜止土壓力和主動巖石壓力的平均值。

有外傾結構面時，計算由外傾結構面控制的土壓力，將其乘以1.30的增大系數后與無外傾結構面時的形變荷載進行比較，取較大值。

需要指出的是，相關標準并沒有明確提出抗變形支護結構的概念，但因坡頂有建（構）筑物基礎、因重力式擋墻高度不小于5m和因采用錨桿擋墻而增大了巖土荷載或者采用靜止土壓力做巖土荷載的支護結構在事實上是抗變形支護結構，對能自穩的巖質邊坡設置的、相應巖石荷載以巖體等效內摩擦角為強度參數進行計算的支護結構在事實上也是抗變形支護結構。

還需指出的是，相關標準對坡頂有何種建（構）筑物時需要按建（構）筑物地基對邊坡變形進行較嚴格控制或者坡頂無何種建（構）筑物時不需要按建（構）筑物地基對邊坡變形進行較嚴格控制的規定是矛盾的，表現在以下方面：

1.建（構）筑物有時包含管線，有時不包含管線；

2.建（構）筑物有時包含道路，有時不包含道路；

3.有時指重要建（構）筑物，有時指建（構）筑物。如：對錨桿擋墻，不需要按建（構）筑物地基對邊坡變形進行較嚴格控制的條件是坡頂無建（構）筑物；對重力式擋墻，不需要按建（構）筑物地基對邊坡變形進行較嚴格控制的條件是坡頂無重要建（構）筑物；需要按建（構）筑物地基對邊坡變形進行較嚴格控制的條件，一般是坡頂有重要建（構）筑物，但在“坡頂有重要建（構）筑物的邊坡工程”專章的適用范圍規定中又是坡頂有建（構）筑物。

4.相關標準將坡頂重要建（構）筑物定義為位于邊坡坡頂上的破壞后果很嚴重、嚴重的建（構）筑物，將可能造成財產損失這一后果既劃為嚴重也劃為不嚴重。當可能造成財產損失這一后果視為嚴重時，坡頂建（構）筑物就是坡頂重要建（構）筑物；當可能造成財產損失這一后果視為不嚴重時，坡頂建（構）筑物與坡頂重要建（構）筑物又是兩個概念。

這種矛盾造成筆者對當前的邊坡抗變形支護結構巖石荷載計算方法敘述的困難?！?

2  當前的邊坡抗變形支護結構巖土荷載計算方法存在的問題

2.1  巖質邊坡

當前的巖質邊坡抗變形支護結構巖石荷載計算方法存在下列問題：

1.以受外傾結構面控制的主動巖石壓力與增大系數的乘積做形變荷載有時未實現控制變形的目標。

控制邊坡變形應先保證邊坡穩定，若不能保證邊坡穩定，則無法控制邊坡變形。主動巖石壓力概念建立在擋墻反力作用下巖體處于剪切極限平衡狀態的基礎上，只有抗滑不穩定（即抗滑穩定系數小于1）時才有大于0的主動巖石壓力，抗滑基本穩定和欠穩定時主動巖石壓力為0或為負值。當沿外傾結構面滑動的抗滑穩定系數不小于1而小于抗滑穩定安全系數時，受外傾結構面控制的主動巖石壓力就為0或為負值【2】。此時，無論乘以多大的增大系數，受外傾結構面控制的主動巖石壓力為0或為負值的情況均不改變，但實際上需要進行抗滑支護，也就是說，存在大于0的抗滑支護結構巖土荷載（筆者已提供抗滑支護結構巖土荷載計算方法即按抗滑穩定性計算公式反算法【2】）。當由巖體強度參數決定的主動巖石壓力與增大系數的乘積小于應有的抗滑支護結構巖土荷載時，抗滑穩定的目標并沒有實現。

2.以巖體等效內摩擦角為強度參數算得的主動巖石壓力做形變荷載造成巖質邊坡抗滑穩定性結論和變形破壞模式混亂。

主動巖石壓力概念建立在擋墻反力作用下巖體處于剪切極限平衡狀態的基礎上，只有抗滑不穩定（即抗滑穩定系數小于1）時才有大于0的主動巖石壓力，抗滑基本穩定和欠穩定時主動巖石壓力為0或為負值【2】，而由巖體等效內摩擦角計算的主動巖石壓力在任何情況下均大于0。這在概念上意味著巖質邊坡在任何情況下抗滑不穩定。而事實上巖體完整性高且不受外傾結構面控制的非極軟巖邊坡很難發生滑動破壞，用巖體內摩擦角和巖體粘聚力進行抗滑穩定性計算的結果也表明其抗滑穩定性極高。因此，巖體等效內摩擦角與巖體內摩擦角和巖體粘聚力的作用遠不等效，在形變荷載計算中采用巖體等效內摩擦角概念和主動巖石壓力概念將造成巖質邊坡抗滑穩定性結論和變形破壞模式的混亂。

3.以巖體等效內摩擦角為強度參數算得的主動巖石壓力做形變荷載時形變荷載的影響因素選擇不當。

在坡高和坡率相同情況下，巖質邊坡抗變形支護結構巖土荷載取決于邊坡巖體抗側向變形能力。邊坡巖體抗側向變形能力主要取決于巖石堅硬程度和巖體完整程度：巖石越堅硬、巖體越完整，不僅巖體抗拉強度越大從而側向拉裂變形越小，而且施工造成應力釋放所占的比例越大，因此，巖石越堅硬、巖體越完整，需要抗變形支護結構承擔的荷載越小。邊坡巖體抗側向變形能力也受結構面產狀影響：當結構面陡傾時，與邊坡走向接近平行的結構面比其他結構面更易因拉裂的發生和發展引起和加大側向變形。因此，邊坡巖體抗側向變形能力應根據巖石堅硬程度、巖體完整程度和結構面產狀（有無垂直坡向的陡傾結構面）進行分級，此項工作已經完成【3】。

表1和表2中的邊坡巖體類別（主要由巖體完整性、結構面結合程度和外傾結構面傾角決定）不是邊坡巖體抗側向變形能力分級，故不能作為巖質邊坡抗變形支護結構巖土荷載的影響因素。

4.坡面直立、坡頂水平時以巖體強度參數算得的庫倫型主動巖石壓力有三個結果。

（1）以巖體等效內摩擦角為強度參數按不含破裂角符號的庫倫公式計算可獲得一個主動巖石壓力結果。

（2）因當前方法已給出不同情況的破裂角值（見表1）而這些值并不是庫倫理論中的破裂角（如取墻背摩擦角為0，坡面直立、坡頂水平且無附加荷載情況下的理論破裂角均為），若以巖體等效內摩擦角為強度參數按含破裂角符號的庫倫主動土壓力公式（如有限范圍填土主動土壓力公式、沿外傾結構面滑動的主動巖石壓力公式）計算，主動巖石壓力必將是另一個結果。當墻背摩擦角取0時，因表1中的破裂角不是最危險的直線滑面傾角（除表1中破裂角取外），故按表1中不取的破裂角數據算得的主動巖石壓力必然小于按取的破裂角數據算得的主動巖石壓力。

（3）根據相關標準的規定，坡面傾斜邊坡和坡頂為臺階式的邊坡主動巖石壓力以巖體粘聚力和巖體內摩擦角為強度參數。坡面直立是坡面傾斜的特例，對坡面傾斜邊坡適用的公式對坡面直立邊坡也適用。坡頂水平是坡頂為臺階式的特例，對坡頂為臺階式的邊坡適用的公式對坡頂水平的邊坡也適用。因巖體等效內摩擦角與巖體粘聚力和巖體內摩擦角遠遠不等效【4】，以巖體粘聚力和巖體內摩擦角為強度參數按庫倫型公式計算出的主動巖石壓力必然不同于以巖體等效內摩擦角為強度參數按庫倫型公式計算出的主動巖石壓力。除非巖石強度極低或巖體完整性極差，以巖體粘聚力和巖體內摩擦角為強度參數按庫倫型公式計算出的主動巖石壓力總是小于以巖體等效內摩擦角為強度參數按庫倫型公式計算出的主動巖石壓力，前者一般小于0，后者總是大于0。

5.以巖體等效內摩擦角為強度參數算得的主動巖石壓力做形變荷載造成形變荷載與坡率允許值的矛盾。

為避免出現主動巖石壓力為負值，實際坡面傾斜邊坡工程和坡頂為臺階式的邊坡工程設計中支護結構巖土荷載大多沒有按相關標準的規定以巖體粘聚力和巖體內摩擦角為強度參數按庫倫型公式進行計算，而是同一般坡面直立邊坡的做法一樣，以巖體等效內摩擦角為強度參數按土壓力公式進行計算。這意味著對坡面傾斜邊坡和坡頂為臺階式的邊坡進行了抗變形支護結構巖土荷載。這種做法造成形變荷載與坡率允許值的矛盾：坡率不超過允許值而大于破裂角正切時，有形變荷載，要進行抗變形支護，坡率超過允許值而不超過破裂角正切時，無形變荷載，無需進行抗變形支護。

6.坡頂無重要建（構）筑物時分支護結構是否為預應力錨桿擋墻兩種情況不恰當。

如果坡頂無重要建（構）筑物時巖質邊坡抗變形支護結構巖土荷載計算需要區分支護結構是否為預應力錨桿擋墻，那么，坡頂有重要建（構）筑物時，巖質邊坡抗變形支護結構巖土荷載計算也需要區分支護結構是否為預應力錨桿擋墻。

如果對預應力錨桿擋墻需要增大巖土荷載，那么對以鋼筋混凝土墩座為傳力結構的預應力錨桿群也需要增大巖土荷載。
   當變形控制要求相同時，如果對預應力錨桿擋墻需要增大巖土荷載，那么對非預應力錨桿擋墻也需要增大巖土荷載。

2.2  土質邊坡

當前的土質邊坡抗變形支護結構土體荷載計算方法存在下列問題：

1.以土體強度參數算得的主動土壓力與增大系數的乘積做形變荷載有時未實現控制變形的目標。

控制邊坡變形應先保證邊坡穩定，若不能保證邊坡穩定，則無法控制邊坡變形。主動土壓力概念建立在擋墻反力作用下土體處于剪切極限平衡狀態的基礎上，只有抗滑不穩定（即抗滑穩定系數小于1）時才有大于0的主動土壓力，抗滑基本穩定和欠穩定時主動土壓力為0或為負值。當抗滑穩定系數不小于1而小于抗滑穩定安全系數時，主動土壓力就為0或為負值。此時，無論乘以多大的增大系數，主動土壓力為0或為負值的情況均不改變，但實際上需要進行抗滑支護，也就是說，存在大于0的抗滑支護結構巖土荷載（筆者已提供抗滑支護結構巖土荷載計算方法即按抗滑穩定性計算公式反算法【2】）。當主動土壓力與增大系數的乘積小于應有的抗滑支護結構巖土荷載時，抗滑穩定的目標并沒有實現。

2.以主動土壓力和靜止土壓力的平均值做形變荷載有時未實現控制變形的目標。

當邊坡高度較小且土體粘聚力較大時，主動土壓力為為負值。當為負值的主動土壓力絕對值較大時，主動土壓力和靜止土壓力的平均值過小，用其做形變荷載可能未實現控制變形的目標。

3.以受外傾結構面控制的主動土壓力與增大系數的乘積做形變荷載有時未實現控制變形的目標。

控制邊坡變形應先保證邊坡穩定，若不能保證邊坡穩定，則無法控制邊坡變形。當沿外傾結構面滑動的抗滑穩定系數不小于1而小于抗滑穩定安全系數時，受外傾結構面控制的主動土壓力就為0或為負值【2】。此時，無論乘以多大的增大系數，受外傾結構面控制的主動土壓力為0或為負值的情況均不改變，但實際上需要進行抗滑支護，也就是說，存在大于0的抗滑支護結構巖土荷載（筆者已提供抗滑支護結構巖土荷載計算方法即按抗滑穩定性計算公式反算法【2】）。當靜止土壓力【對坡頂建（構）筑物基礎外邊緣到坡腳水平距離小于基底到坡腳垂直距離0.5倍的情形】或靜止土壓力與主動土壓力的平均值【對坡頂建（構）筑物基礎外邊緣到坡腳水平距離不小于基底到坡腳垂直距離0.5倍而不大于基底到坡腳垂直距離1倍的情形】小于應有的抗滑支護結構巖土荷載時，抗滑穩定的目標并沒有實現。

4.對坡頂無重要建（構）筑物且抗滑穩定的陡立邊坡不考慮抗側向拉裂變形支護不恰當。

當土體粘聚力較大時，一定高度的直立邊坡抗滑穩定，因而無需抗滑支護。若不實施抗變形支護，這樣的邊坡也會發生明顯的側向拉裂變形，同樣給人不安全感，甚至引起垮塌。這與坡頂無重要建（構）筑物且抗滑穩定的陡立巖質邊坡需要進行抗側向拉裂變形支護（按當前方法，抗側向拉裂變形支護結構巖土荷載是采用以巖體等效內摩擦角為強度參數算得的主動巖石壓力）是一個道理。

5.當坡頂無重要建（構）筑物且支護結構不是錨桿擋墻也不是高度不小于5m的重力式擋墻時不考慮抗變形支護不恰當。

如果因重力式擋墻變形約束小，對高度不小于5m的重力式擋墻需通過增大巖土荷載來控制變形，那么對高度不小于5m的懸臂式或扶壁式擋墻也需通過增大巖土荷載來控制變形。如果因錨桿擋墻變形約束大，對錨桿擋墻需通過增大巖土荷載來控制變形，那么，對錨拉樁也需通過增大巖土荷載來控制變形。如果對變形約束小和對變形約束大的支護結構均需通過增大巖土荷載來控制變形，那么，各種支護結構均需通過增大巖土荷載來控制變形。

6.對坡頂無重要建（構）筑物的重力式擋墻根據坡高不同取值范圍取不同的巖土荷載增大系數不恰當。

對坡頂無重要建（構）筑物的重力式擋墻根據坡高不同取值范圍取不同的巖土荷載增大系數這種做法造成巖土荷載隨坡高變化間斷，不隨坡高連續變化：坡高4.99m和5m 時的巖土荷載相差約1.1倍，坡高8m和8.01m 時的巖土荷載也相差約1.1倍。

3  靜止巖土壓力修正法

當前的邊坡抗變形支護結構巖土荷載計算方法存在的問題均與主動巖土壓力有關，對巖質邊坡還與邊坡巖體分類有關。據此，建議采用靜止巖土壓力修正法確定邊坡抗變形支護結構巖土荷載，其要點如下：

1.邊坡抗變形支護分為抗側向拉裂變形支護和抗地基側向變形支護。

對坡率超過控裂坡率但坡頂無房屋且無其他對變形敏感建筑物（或坡頂有房屋或有其他對變形敏感建筑物，但基礎外邊緣與坡腳連線斜率小于1:0.50）的巖質邊坡和坡率超過控裂坡率但坡頂無房屋且無其他對變形敏感建筑物（或坡頂有房屋或有其他對變形敏感建筑物，但基礎外邊緣與坡腳連線斜率小于1:1.00）的堅硬、硬塑粘性土邊坡，無論穩定性是否滿足要求，均進行抗側向拉裂變形支護結構巖土荷載計算。

對坡頂有房屋或有其它對變形敏感建筑物且其基底外邊緣與坡腳連線斜率大于或等于1:0.50的巖質邊坡或其基底外邊緣與坡腳連線斜率大于或等于1:1.00的土質邊坡，無論穩定性是否滿足要求，均進行抗地基側向變形支護結構巖土荷載計算。

2.邊坡抗側向拉裂變形支護結構巖土荷載計算分坡面直立和坡面傾斜兩種情況。

坡面直立時，邊坡抗側向拉裂變形支護結構巖土荷載按下式計算：

式中：—邊坡抗變形支護結構巖土荷載（kN/m）；—巖土體重度（kN/m3）；ｈ—邊坡高度（m）；ｑ—坡頂均布連續荷載（m）；坡頂有局部荷載、坡頂傾斜或為臺階式時，換算為坡頂均布連續荷載；—形變壓力系數，對巖質邊坡根據邊坡巖體類別按表3取值，對土質邊坡，堅硬土取0.66，硬塑土取0.64（為土體側壓力系數，臨時邊坡取較小值）。

注：臨時邊坡取小值附近的值。

坡面傾斜時，邊坡抗側向拉裂變形支護結構巖土荷載取坡面直立時的計算結果與坡率影響系數的乘積，坡率影響系數按下式計算：                

注：1 本表不適用于由特殊性巖石組成的邊坡；

2 臨時邊坡取大值附近的值。

注：1  本表不適用于由特殊性土組成的邊坡；

2  臨時邊坡取大值附近的值。

3.抗地基側向變形支護結構巖土荷載按（5）式計算，但式中形變壓力系數，對巖質邊坡乘以形變壓力增大系數（根據邊坡巖體類別按表6取值），對土質邊坡按表7取值。

注：坡頂建筑物對邊坡變形控制要求較高時取較高值。

4.邊坡巖體類別按邊坡抗側向變形能力劃分（表8）。

注：1 平行邊坡走向的陡傾結構面系指其走向與邊坡走向夾角不大于30°、外傾時傾角不小于60°、內傾時傾角不小于70°的結構面；

2 巖石在邊坡工程運行期處于水下或水位變動帶時，劃分巖石堅硬程度所用單軸抗壓強度標準值取飽和值，其它情況取天然值；

3 強風化巖體為Ⅳ類；

4 對堅硬程度不同的巖石互層的邊坡，先劃分各層的邊坡巖體類型，再根據各層相對厚度和位置綜合確定。

5.抗變形支護結構帶有錨桿時，錨固段從變形控制界面起算。
對抗側向拉裂變形支護結構，變形控制界面斜率取控裂斜率，巖質邊坡控裂坡率根據坡高和邊坡巖體類型按表4取值，堅硬、硬塑粘性土邊坡控裂坡率根據坡高和土體狀態按表5取值。
對抗地基側向變形支護結構，變形控制界面斜率，對巖質邊坡取1:0.50與控裂坡率兩者的較小值，對土質邊坡取1:1.00與控裂坡率兩者的較小值。
      6.將抗變形支護置于邊坡和邊坡地基均穩定的前提下。為此，將邊坡支護分為抗失穩支護和抗變形支護，對穩定性不滿足要求的邊坡需采用按穩定性計算公式反算法【2】進行抗失穩支護結構巖土荷載計算，對充當建（構）筑物地基的邊坡，還以該巖土荷載的反力做支護力進行邊坡地基承載力驗算。
    當邊坡地基承載力不滿足要求時，還應采用按穩定性計算公式反算法【2】進行抗邊坡地基失穩支護結構巖土荷載計算，計算時，對土質地基，基底壓力應乘以2（當基底面積乘以允許應力法設計時）或2附近的值（當基底面積乘以單一安全系數法設計時），對巖質地基，基底壓力應乘以3（當基底面積乘以允許應力法設計時）或3附近的值（當基底面積乘以單一安全系數法設計時），而邊坡抗滑穩定安全系數均取1，且除特定結構面充當滑面外，滑面應從基底內邊緣通過【6】。
     邊坡抗失穩支護結構應既能承擔抗邊坡失穩支護結構巖土荷載，又能承擔抗邊坡地基失穩支護結構巖土荷載。
邊坡支護結構應既能承擔抗失穩支護結構巖土荷載，又能承擔抗變形支護結構巖土荷載。采用分項系數法設計時，采用按穩定性公式反算法算得的抗失穩支護結構巖土荷載不乘荷載分項系數，采用靜止巖土壓力修正法算得的抗變形支護結構巖土荷載需乘荷載分項系數1.35；采用單一安全系數法設計時，采用靜止巖土壓力修正法算得的抗變形支護結構安全系數需明顯大于采用按穩定性計算公式反算法算得的抗失穩支護結構安全系數。

4  靜止巖土壓力修正法與當前方法的比較

4.1  靜止巖土壓力修正法與當前方法的相同或類似之處

1.無論是對巖質邊坡還是對土質邊坡，坡頂建（構）筑物基礎外邊緣到坡腳的水平距離與基底到坡腳垂直距離之比的分段均與當前方法相同。

2.直立巖質邊坡抗變形（包括抗側向拉裂變形和抗地基側向變形）支護結構巖石荷載計算公式雖是靜止巖石壓力修正式，但結果與當前以巖體等效內摩擦角為強度參數進行計算的方法相當，因為：巖體形變壓力系數取值表（表3）各欄上下限取當前方法中的以表1所列巖體等效內摩擦角為強度參數計算的主動巖石壓力系數上下限即，是當前方法中的用巖體等效內摩擦角計算的直立巖質邊坡主動巖石壓力系數】；巖體形變壓力增大系數取值表（表6）與當前方法中的主動巖石壓力修正系數取值表（表2）相同即：。

3.對坡頂建筑物基礎外邊緣與坡腳連線斜率大于或等于1:0.5的直立土質邊坡，因靜止土壓力修正系數取1，故計算方法與當前方法相同。

4.在土體無粘性且無外傾結構面的情況下，直立邊坡靜止土壓力大約是主動土壓力的1.2～1.4倍或者說主動土壓力大約是靜止土壓力的0.71～0.83倍，靜止土壓力和主動土壓力的平均值大約是靜止土壓力的0.85～0.92倍。因此，從表7可以看出，對坡頂建筑物基礎外邊緣與坡腳連線斜率1:0.5>>1:1的直立土質邊坡，計算結果與當前方法（靜止土壓力和主動土壓力的平均值）相當。

4.2  靜止巖土壓力修正法與當前方法的不同之處

1.對巖質邊坡和土質邊坡，對坡頂建（構）筑物基礎的不同位置，靜止巖土壓力修正法的邊坡抗變形支護結構巖土荷載計算采用統一的公式（均是靜止巖土壓力與修正系數的乘積），只是不同情況（包括是巖質邊坡還是土質邊坡、是永久邊坡工程還是臨時邊坡工程、坡頂建（構）筑物基礎的不同位置）下修正系數取值不同。靜止巖土壓力修正法不涉及主動巖土壓力的計算。

2.靜止巖土壓力修正系數不區分支護結構類型和坡高。

3.對巖質邊坡，修正系數不受控于主要由巖體完整性、結構面結合程度和外傾結構面傾角決定的邊坡巖體類型而受控于由巖石堅硬程度和巖體完整性以及結構面產狀（有無與邊坡走向平行的陡傾結構面）決定的邊坡巖體抗側向變形能力分級。

4.對坡頂無重要建（構）筑物但坡率超過控裂坡率的邊坡（包括巖質邊坡和堅硬、硬塑粘性土邊坡），無論是否抗滑穩定，均進行抗側向拉裂變形支護結構巖土荷載計算。并且，隨坡率逐漸將至控裂坡率，抗側向拉裂變形支護結構巖土荷載逐漸降至0。

5.明確區分抗失穩支護和抗變形支護，要求邊坡支護結構能承擔抗失穩支護結構巖土荷載和抗變形支護結構巖土荷載這兩類巖土荷載。因邊坡抗滑穩定安全系數取值較大，由按抗滑穩定性計算公式反算法算得的抗滑支護結構巖土荷載明顯大于相應主動巖土壓力，對其不乘增大系數。

6.明確區分抗側向拉裂變形支護和抗地基側向變形支護，并以坡頂有房屋或有其它對變形敏感建筑物且其基底外邊緣與坡腳連線斜率大于或等于1:0.50或其基底外邊緣與坡腳連線斜率大于或等于1:1.00為需要進行抗地基側向變形支護的條件，已不具有這些條件為不需要進行抗地基側向變形支護的條件。

由此可知，靜止巖土壓力修正法在不降低實用性的條件下彌補了當前方法的不足。

6  結論  

1.為防范邊坡發生明顯的側向拉裂變形，對有較大自穩高度、側向拉裂變形不明顯影響坡頂建筑物基礎的邊坡也需要進行支護。相應支護結構同側向變形明顯影響坡頂建筑物基礎的邊坡支護結構一樣是抗變形支護結構，相應支護結構巖土荷載是形變荷載。

2.當前的巖質邊坡抗變形支護結構巖石荷載計算方法存在下列問題：（1）以受外傾結構面控制的主動巖石壓力與增大系數的乘積做形變荷載有時未實現控制變形的目標；（2）以巖體等效內摩擦角為強度參數算得的主動巖石壓力做形變荷載造成巖質邊坡抗滑穩定性結論和變形破壞模式混亂；（3）以巖體等效內摩擦角為強度參數算得的主動巖石壓力做形變荷載時形變荷載的影響因素選擇不當；（4）坡面直立、坡頂水平時以巖體強度參數算得的庫倫型主動巖石壓力有三個結果；（5）以巖體等效內摩擦角為強度參數算得的主動巖石壓力做形變荷載造成形變荷載與坡率允許值的矛盾；（6）坡頂無重要建（構）筑物時分支護結構是否為預應力錨桿擋墻兩種情況不恰當。

3.當前的土質邊坡抗變形支護結構土體荷載計算方法存在下列問題：（1）以主動土壓力與增大系數的乘積做形變荷載有時未實現控制變形的目標；（2）以主動土壓力和靜止土壓力的平均值做形變荷載有時未實現控制變形的目標；（3）以受外傾結構面控制的主動土壓力與增大系數的乘積做形變荷載有時未實現控制變形的目標；（4）對坡頂無重要建（構）筑物且抗滑穩定的陡立邊坡不考慮抗側向拉裂變形支護不恰當；（5）當坡頂無重要建（構）筑物且支護結構不是錨桿擋墻也不是高度不小于5m的重力式擋墻時不考慮抗變形支護不恰當；（6）對坡頂無重要建（構）筑物的重力式擋墻根據坡高不同取值范圍取不同的巖土荷載增大系數不恰當。

4.本文提出邊坡抗變形支護結構巖土荷載計算方法——靜止巖土壓力修正法。對直立巖質邊坡，據此計算的結果與當前以巖體等效內摩擦角為強度參數進行計算的方法相當；對直立土質邊坡，在土體無粘性且無外傾結構面的情況下，據此計算的結果也與當前方法相當。但這種方法在不降低實用性的條件下彌補了當前方法的不足。

5.除巖土體粘聚力極低的邊坡外，邊坡支護結構巖土荷載計算應包括抗失穩支護結構巖土荷載計算和抗變形支護結構巖土荷載計算，邊坡支護結構應同時滿足抗失穩和抗變形要求。

參考文獻

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