论边坡坡率允许值表的取舍
方玉树
（后勤工程学院，重庆 400041）
（据《重庆建筑》2014年3期同名文章修改）
摘要 当采用放坡措施处理边坡时，在土质边坡土质均匀良好、地下水贫乏、无不良地质现象、地质环境条件简单，岩质边坡无外倾软弱结构面时，土质边坡和岩质边坡坡率允许值常采用查表方法确定。本文对坡率允许值表存在的问题进行了分析，并提出了建议。
关键词：放坡，坡率允许值，抗滑稳定性，拉裂变形控制，设计使用年限
0 引言
当采用放坡措施处理边坡时，需要确定坡率允许值。依照相关国家标准【1】，土质均匀良好、地下水贫乏、无不良地质现象和地质环境条件简单时，土质边坡坡率允许值可根据坡高和土体类别、状态查表（见表1）确定，无外倾软弱结构面的岩质边坡坡率允许值可根据坡高和边坡岩体类别、风化程度查表（见表2）确定。
表1 土质边坡坡率允许值【1,2】
注：1.表中碎石土的充填物为坚硬或硬塑状态的粘性土；2.对于砂土或充填物为砂土的碎石土，其边坡坡率允许值应按砂土或碎石土的自然休止角确定。
表2 岩质边坡坡率允许值【1】
注：1.表中H为边坡高度；2.Ⅳ类强风化岩包括各类风化程度的极软岩；3.全风化岩边坡坡率按土质边坡取值。
本文对上述坡率允许值表存在的问题进行了分析，并提出了建议。
1 坡率允许值表存在的问题
1.1 对按抗滑稳定要求进行放坡的边坡而言，坡率允许值与边坡稳定安全系数不匹配
边坡坡率应达到抗滑稳定要求。因此，从抗滑稳定性角度来说，坡率允许值在原则上是边坡达到抗滑稳定的坡率上限值，设计坡率不大于这个值时边坡抗滑稳定，设计坡率大于这个值时边坡δ达到抗滑稳定。
这样的坡率允许值与很多因素有关，即使在均匀、各向同性、无地下水、无坡上荷载的相对简单条件下，它也与坡高、坡顶倾角、岩土体内摩擦角、岩土体粘聚力、岩土体重度以及对应于不同安全等级和不同运行时间（永久边坡工程和临时边坡工程）的抗滑稳定安全系数有关，这些因素中，不仅坡高、坡顶倾角、对应于不同安全等级和不同运行时间的抗滑稳定安全系数是变量，而且岩土体内摩擦角和粘聚力（即使对于相同的岩土体类型）也都是变量。变量如此之多，建立一个涵盖所有变量、可以取代稳定性计算的坡率允许值表是极其困难的，更不用说存在外倾硬性结构面、垂向上岩土体性状有变化的边坡了。上述坡率允许值表，既û有对应不同安全等级和不同设计使用年限的安全系数，更û有建立在数量十分庞大的抗滑稳定性计算基础上，因此表中的坡率允许值离真正意义上的坡率允许值还相距甚远。实际上，完整、较完整的非极软岩边坡抗滑稳定性刚好满足要求的坡率远大于表中坡率允许值；高度较小时，坚硬、硬塑粘性土边坡抗滑稳定性刚好满足要求的坡率也远大于表中坡率允许值。
正如付文光等人所言【3】：“现在，计算机已是日常工具，计算整体稳定性是对设计者最基本的要求，……，查表设计方式已经不再适应现代工程建设与现代工程管理的需要”。
1.2 对按抗拉裂变形要求进行放坡的岩质边坡而言，坡率允许值的影响因素选择不当
一些岩石强度较高、完整性较好的受岩体强度控制的岩质边坡，虽然相当高陡，但其抗滑稳定性仍然很高。如果只考虑抗滑稳定性，这些边坡是无需支护的。这些边坡在无支护时在边缘附近的坡顶范Χ有可能出现拉裂变形，随着时间的推移它可能导致Σ岩的形成继而导致崩塌的发生。因此，对这些边坡单独采取放坡措施时，坡率不仅应满足边坡抗滑稳定要求，还应满足边坡不发生明显拉裂变形的要求。
原则上说，边坡拉裂变形计算需借助数值计算方法，但是，一方面，目前在工程界全面推行数值计算方法尚不可行；另一方面，拉裂变形开展情况与岩体中既有各种大大小小（包括微小的和隐蔽的）结构面的性状（λ置、几何尺寸、产状、强度等）密切相关而通过工程勘察查清这些结构面的性状是十分困难的，因此，就这个问题而言，数值计算结果也不一定可靠。基于这两点，以防范边坡拉裂变形造成Σ岩崩塌为目的的坡率控制还是以依靠既有工程经验为宜。对岩石强度较高、完整性较好、受岩体强度控制的边坡而言，对坡率起控制作用的不是抗滑稳定性而是拉裂变形。上述岩质边坡坡率允许值表，对岩体完整、较完整或较破碎的永久岩质边坡而言，在实际效果上可视为控制岩质边坡拉裂变形的坡率经验值表。这个表的意义不是保证永久岩质边坡抗滑稳定性，而是控制边坡拉裂变形。
坡高相同情况下岩质边坡控制拉裂变形的坡率限值（简称控裂坡率）取决于边坡岩体抗侧向变形能力。边坡岩体抗侧向变形能力主要取决于岩石坚硬程度和岩体完整程度，但也受结构面产状影响：当结构面陡倾时，与边坡走向接近平行的结构面比其他结构面更易因拉裂的发生和发展引起和加大侧向变形。因此，应根据岩石坚硬程度、岩体完整程度和结构面产状（有无垂直坡向的陡倾结构面）进行边坡岩体抗侧向变形能力分类，此项工作已经完成【4】。
上述岩质边坡坡率允许值表中边坡岩体类别和岩石风化程度不能代表岩石坚硬程度和岩体完整程度，不能代表边坡岩体抗侧向变形能力，故不能作为控制拉裂变形的坡率限值的影响因素。
此外，表2中“Ⅳ类强风化岩包括各类风化程度的极软岩”的注解与相关国家标准【1】的建筑边坡岩体分类表中“完整的极软岩可划为III类或IV类”的注解ì盾：根据前者，极软岩边坡坡率按表2中Ⅳ类强风化岩边坡取值；根据后者，完整的极软岩划为III类时，其边坡坡率按表2中III类岩体边坡取值。当岩石微（δ）风化时，后者的坡率是前者的3倍；对中风化岩体，后者的坡率是前者的2倍。
1.3 对按抗拉裂变形要求进行放坡的土质边坡而言，坡率允许值表中碎石土部分不适用
从抗滑稳定角度而言，坚硬、硬塑粘性土边坡也有一定的自稳高度。但如果不实施支护，这样的边坡也会发生明显的拉裂变形，同样给人不安全感，甚至引起垮塌。因此，对坚硬、硬塑粘性土边坡进行放坡处理时，同岩质边坡一样，坡率不仅应满足边坡抗滑稳定要求，还应满足边坡不发生明显拉裂变形的要求。上述土质边坡坡率允许值表，对永久的坚硬、硬塑粘性土边坡而言，在实际效果上可视为控制土质边坡拉裂变形的坡率经验值表。这个表的意义不是保证永久坚硬、硬塑粘性土边坡抗滑稳定性而是控制其拉裂变形。
土体因抗拉强度很低常忽略不计，其实粘性土也是有抗拉强度的，粘性土抗拉强度与其粘聚力相伴而生，有粘聚力就有抗拉强度，û有粘聚力就û有抗拉强度，只是抗拉强度比粘聚力小。因此，可以认为，坡高相同情况下粘性土边坡控制拉裂变形的坡率限值（控裂坡率）取决于土体粘聚力，而土体粘聚力取决于稠度状态，土体越坚硬，粘聚力越大。故上述土质边坡坡率允许值表中的粘性土部分用做土质边坡控裂坡率表时依然可以将稠度状态作为坡高相同情况下坡率限值的影响因素。
充填物为坚硬或硬塑粘性土的碎石土，其粘聚力应比同样稠度的粘性土小得多，但在表1中其坡率允许值还大于粘性土。故表1中碎石土部分的坡率允许值不能视为土质边坡控裂坡率，也就是说，对按抗拉裂变形要求进行放坡的土质边坡而言，坡率允许值表中碎石土部分不适用。
1.4 对按抗拉裂变形要求进行放坡的边坡而言，坡率允许值表对临时边坡不适用
本文第1.1节已经指出，对按抗滑稳定要求进行放坡的边坡而言，坡率允许值表不适用，这当中自然包括了临时边坡。这里要指出的是，对按抗拉裂变形要求进行放坡的边坡而言，上述两个坡率允许值表对临时边坡不适用。这是因为：临时边坡工程是仅在主体工程施工期独立使用的边坡工程，存在时间短，边坡拉裂变形的程度低于永久边坡，其控裂坡率应大于永久边坡。
2 建议
根据上述分析，建议：
1.取消用以取代抗滑稳定性分析评价的坡率允许值表，通过抗滑稳定性分析评价来确定设计坡率。
2.将岩质边坡坡率允许值表改造为永久岩质边坡控裂坡率表（见表3）并以坡高和岩体抗侧向变形能力等级为影响因素（见表4），要求设计坡率不仅满足抗滑稳定要求，而且不超过控裂坡率。
表3 岩质边坡控裂坡率
注：1 本表不适用于由特殊性岩石组成的边坡；
2 临时边坡控裂坡率取永久边坡控裂坡率的1.1倍。
表4 边坡岩体分类【4】
注：1 平行边坡走向的陡倾结构面系指其走向与边坡走向夹角不大于30°、外倾时倾角不小于60°、内倾时倾角不小于70°的结构面；
2 岩石在边坡工程运行期处于水下或水λ变动带时，划分岩石坚硬程度所用单轴抗压强度标准值取饱和值，其它情况取天然值；
3 强风化岩体为Ⅳ类；
4 对坚硬程度不同的岩石互层的边坡，先划分各层的边坡岩体类型，再根据各层相对厚度和λ置综合确定。
3.将土质边坡坡率允许值表的粘性土部分改造为永久粘性土土质边坡控裂坡率（见表5），要求设计坡率不仅满足抗滑稳定要求，而且不超过控裂坡率。
表5 坚硬、硬塑粘性土边坡控裂坡率
注：1 本表不适用于由特殊性土组成的边坡；
2 临时边坡控裂坡率取永久边坡控裂坡率的1.1倍。
4.临时岩质边坡和临时粘性土边坡控裂坡率取高于永久边坡的值。目前，临时边坡控裂坡率取值的经验还不多。根据临时边坡拉裂变形量明显小于永久边坡、一些临时边坡直立开挖也δ造成不良后果且对临时边坡控制拉裂变形要求低的实际情况，从偏安全的角度考虑，临时岩质边坡和临时粘性土边坡控裂坡率至少可以取永久边坡岩质边坡和临时粘性土边坡相同高度和相同边坡岩体类型或土体状态下控裂坡率的1.1倍（见表3和表5脚注）。
3 结论
1.现行坡率允许值表存在下列问题：①对按抗滑稳定要求进行放坡的边坡而言，坡率允许值与边坡稳定安全系数不匹配；②对按抗拉裂变形要求进行放坡的岩质边坡而言，坡率允许值的影响因素选择不当；③对按抗拉裂变形要求进行放坡的土质边坡而言，坡率允许值表中碎石土部分不适用；④坡率允许值表对临时边坡工程不适用。
2.建议：①取消用以取代抗滑稳定性分析评价的坡率允许值表，通过抗滑稳定性分析评价来确定设计坡率；②将岩质边坡和土质边坡坡率允许值表改造为永久岩质边坡和永久土质边坡控裂坡率表（其中岩质边坡的控裂坡率改以坡高和边坡岩体抗侧向变形能力类型为影响因素），要求设计坡率不仅满足抗滑稳定要求，而且不超过控裂坡率；③临时边坡控裂坡率取高于永久边坡的值。
参考文献
[1]《建筑边坡工程技术规范》（GB50330—2013）.中国建筑工业出版社，2014.
[2]《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2011).中国建筑工业出版社，2011.
[3] 付文光、罗小满、孙春阳. 浅议建筑边坡工程技术规范中的若干规定[J]. 岩土力学,2012,增刊1:190-195.
[4] 方玉树.建筑边坡岩体分类问题探讨. 中国岩土网,2015.11.18
