地灾治理中岩质高边坡的稳定性分析

地灾治理中岩质高边坡的稳定性分析

胡博

陕西省土地工程建设集团有限责任公司  陕西  西安  710075

摘要：现代工程地质研究表明，地灾治理中岩质边坡的稳定性需要结合工程地质建设条件作为主要前提。工程师可以认真分析和控制影响岩质边坡稳定性的各种要素，及时对工程地质要素进行综合分析和评价，从而确定边坡的稳定性和有效性。

   关键词：地灾治理；岩质高边坡；稳定性分析

就现代工程建设的内容而言，岩质边坡的稳定性分析评价工作的内容较多，其涉及了工程地质学、岩体力学和计算科学等多种方法，属于多学科交叉，是岩土工程研究的重点内容。目前国内影响岩质边坡稳定性的因素和评价方法很多，突出的问题是忽略了边坡的地质环境条件，没有将边坡的内部结构与外部诱发因素结合起来。现在采用案例分析的方式来探讨地形、环境对边坡的影响，希望能够提高边坡的稳定性，提供更合理的分析思路。

1.项目研究概述

  本工程案例选取A项目a段标段的开挖内容，在区域中存在一系列的岩质边坡问题，其中起止里程的最大开挖深度为21.5m，存在一处深挖高路堑边坡，且属于互通立交的起点以及高速公路的左侧等。整体上，边坡的内部节理发育较为理想，其中有一条挤压破碎带，两组节理面和层面也被切割层坡体岩石，整体坡面呈现出碎块状。首先，可以观察到整体地形。该地区地形属中、低山地貌，地势相对平坦，植被发育不差，植被数量较少。坡度段为脊部，后缘地形逐渐减小，坡向和脊向也呈35°斜角。整个中部地势较高，两侧有小沟壑，坡度角度小于45°。其次，观察地层岩性。整个岩体为变质泥岩、砂岩、页岩，三个岩体交错排列(如图1所示)。其中变质泥岩为弱风化、褐黄色，岩体较为破碎，呈薄层状。整个层理面部分清洁，可以看见光滑丝绸，内部也有大量黏土矿物;变质页岩为棕褐色，弱风化，岩石相对破碎，片理结构理想，含大量碳酸盐岩有机质;变质砂岩呈灰黄色，岩石破碎，在岩石的断口处有砂感。

               （图1 地质灾害治理过程中岩质高边坡稳定性分析）

观察地质构造，边坡为大角度倾斜边坡，边坡体为一侧倾斜的单斜构造，整个岩层的产状态为25-78°;岩体节理发育明显，分布均匀，尺寸穿透力强，间距多集中在10-15cm。整个节理面也呈现微张力型。最后，观察水文地质条件。由于边坡地势较高，整个位置附近没有河流，且边坡处于地下水位以上，属于饱和区，将由大气降水供给。斜坡后面的位置是中间高，两边低。山体表面降水多为地表片状流，向山体两侧流动。但野外调查未发现附近边坡存在渗水、泉水等不良地质情况

2.地灾治理中岩质高边坡的稳定性工程要素体系

目前，影响岩质边坡稳定性的工程地质因素包括岩土特征、地质构造特征和水文地质条件。这些影响因素不是孤立的，而是在综合影响的条件下影响整个结构边坡的稳定性。因此，可以综合分析边坡地质要素的含量。

2.1分析岩土特性对边坡稳定性的影响

目前边坡中岩土的分布和物理性质不同，因此对边坡稳定性的影响也不同。结合岩土特性，可进行以下分析:首先，弱风化变质泥岩的岩石裂隙生长较为密集且岩石被切割得较为破碎，整体可呈现薄层状，整体强度不高;另外，岩石中含有大量黏土类矿物，会降低岩石遇水软化后的强度，进而影响边坡的稳定性;其次，弱风化变质页岩属于薄层状，整体裂隙发育，含大量碳酸盐岩有机质，整体岩土强度不高，稳定性不足，影响边坡稳定性;最后，弱风化变质砂岩，岩石新鲜，强度高。遇水不容易风化。一般分布在边坡岩体的中部，起到骨架支撑的作用，能保证边坡的稳定性。

2.2分析地质构造对边坡稳定性的影响

首先，分析了结构面特性，岩质边坡中发育四组结理面。经统计分析，可绘制结理面趋势玫瑰图和赤平极射投影等密度图，还可以结合岩石边坡的综合优势确定各种理论内容，从而控制边坡的稳定性。其次，可以结合岩样试验结果进行赤平投影分析。整体斜坡发育的变质岩内摩擦角需要控制在35-40度，可取35度为内摩擦角。通过以上内容规划确定边坡稳定性，实现整体的定性分析和评价。同时结合赤面投影分析可以看出，根据岩样的测试结果可以了解对边坡稳定性的影响，破碎带所在的面与边坡之间也存在着反向倾斜，不会对整个边坡的稳定性产生直接影响。根据以上分析，边坡不存在滑楔的风险，也不会出现大规模的整体滑动问题。

2.3水文地质条件对整个边坡稳定性的影响

  实际上边坡范围内仅有少量的大气降雨垂直渗入地下，整个地下水开发并不完善。例如，岩石的裂隙发育理想的、密集的，可能形成一个潜在的贯通面，导致地下水渗入基岩内部。此时，边坡发育的变质泥岩和变质页岩整体强度也较小，遇水后强度会下降。整个地表和地下水也会受到岩石边坡的影响，但大规模失稳的风险较低。此外，岩体基岩层属不透水层类型，整体渗透率较差。主要是地下水通过裂隙入渗，转化为基岩裂隙水脉渗流，也可能影响边坡整体的稳定性，但不会因降水产生的水压而影响边坡的稳定性。

3.地灾治理中影响岩质高边坡的稳定性因素分析
(一)坡体结构特征

边坡的结构特征主要包括岩体类型、坡高、坡角、岩层产状、边坡倾向与岩层倾向夹角等。根据岩体的完整性、结构面产状和组合程度，将边坡岩体类型分为:I、II、III、IV 四个级别，通过确定边坡岩体类型，不同高度的垂直自我稳定斜坡的能力可以初步确定，岩体的内摩擦角可以初步确定，可以根据情况确定边坡断裂角。当边坡倾角与岩层倾角夹角小于30°时，岩层为向外倾斜的结构面。考虑岩层倾角较大时，边坡可能沿岩层发生滑动。因此，对边坡的稳定性分析应进行定量分析。必要时，应根据具体情况采取适当的削坡或支护措施。因此，在工程中，必须充分把握边坡的结构特征，以便对边坡稳定性进行可靠分析，并在必要时采取合适措施，保证边坡的稳定。

(二)工程地质条件

工程地质条件主要包括地形地貌、岩体结构、岩层岩性及其组合特征、岩体性质和力学参数。不同的地貌单元、不同的地形坡角和起伏状态对应不同的边坡稳定性计算模型，下滑力不尽相同；边坡的岩性、完整性和风化程度与边坡的破坏模式密切相关。一般来说，岩石越硬，岩体越完整，风化程度越弱，边坡稳定性越好，岩体内部不易发生破坏。这类边坡往往是由于外倾斜结构面的存在，边坡岩体发生了沿某一外倾结构面的滑动破坏或组合外倾结构面的楔形体破坏。另外，边坡岩体软化、崩解特性决定了边坡在遇水时是否容易软化或坍塌，导致局部块体脱落或坍塌。边坡岩体的力学参数指标黏聚力和内摩擦角满足库仑准则，即当各面剪切应力达到岩石剪切破坏条件时，岩石将发生剪切破坏。因此，在工程勘察中应充分掌握工程地质条件，为边坡的治理或支护提供充分的依据。

(三)结构面

结构面要考虑的主要因素包括:结构面倾角、结合程度(包括结合状态、表面起伏粗糙程度、张开度、充填情况、岩质软硬）、结构面贯通程度、结构面密度等。结合面倾向倾角主要分析其是否为外倾结构面，及边坡沿该面发生滑动破坏的可能性。结构面结合程度按其结合状况(铁硅钙胶结或分离)、起伏粗糙程度（起伏粗糙、平直光滑、略有起伏、平直很光滑）、开口、充填状况(胶结、无充填、岩块或岩屑充填、泥质或泥与岩屑混合充填、泥质夹层充填）等指标划分为结合良好、一般、差、很差、极差。然后根据工程经验和规范初步确定结构面的抗剪强度指标、黏聚力和内摩擦角。结构面的贯入度一般用结构面的连续系数(平面切割度)来衡量。系数越大，结构面的穿透程度越高，不利于岩体的稳定。系数为0时，岩体完整;系数为1时，结构面完全贯通。结构面发展密度由裂缝程度和裂缝间距决定。裂缝程度越大，间距越小，表明裂缝越密;裂缝度越小，间距越大，表明裂缝不密。一般来说，结构面贯入度越高，结构面发育越密集，对岩体稳定性越不利。因此，工程勘察应充分把握结构面特征。边坡开挖后，应及时检查结构面。如与地质调查报告不一致，应及时反馈设计单位核查设计方案，必要时应对原有支护方案进行调整。严格遵循"动态设计、信息化施工"，保证岩质边坡的稳定性。

(四)水

水对边坡稳定性的影响主要表现为:①岩体本身强度的变化例如：岩溶、冻融、基质吸力、水的软化作用等物理化学作用；②水对结构面的软化作用。例如，水软化了结构面的充填碎屑和泥质物质;③空隙水压力作用，如动水压力及渗流变形、静水压力、扬压力或浮托力；因此，在工程中必须采取适当的截留排水措施，以减少水对边坡稳定性的不利影响。

(五)外部干扰

     常见的外部扰动包括：边坡开挖卸荷，爆破扰动、地震等。边坡开挖卸荷对坡体的影响主要为岩体内部应力调整、裂隙等结构面的扩展；爆破扰动、地震等对边坡稳定性的影响主要体现在破坏了岩体的完整性、结构面的扩张、原有边坡支护结构的破坏等。

结束语
   总之，地灾治理中影响岩质边坡稳定性的因素很多，必须充分把握以上影响因素对岩质边坡稳定性的作用机理，然后根据实际情况采取适当的开挖方法、截排水措施和支护方案，从而在最大程度上保证岩质边坡的稳定性，保证工程建设的顺利开展，并在最大程度上保证人民生命财产的安全。

 

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   作者简介：胡博(1995-)，男，陕西汉中人，硕士，助理工程师，从事土地整治与污土修复研究