巖石高邊坡勘察與穩(wěn)定性分析

付 杰

(貴州省六盤水市水利水電勘測研究院，貴州六盤水553001)

巖石高邊坡勘察與穩(wěn)定性分析

付 杰

(貴州省六盤水市水利水電勘測研究院，貴州六盤水553001)

隨著經(jīng)濟的發(fā)展和社會的進步，國家加大了對基礎(chǔ)工程建設(shè)項目的投入力度，在一些地質(zhì)條件比較復(fù)雜的區(qū)域，如高邊坡地區(qū)，勘察設(shè)計工作開展比較困難，這就給工作人員帶來了很大的挑戰(zhàn)。文章結(jié)合實例對巖石高邊坡勘察與穩(wěn)定性相關(guān)問題進行了分析，希望能夠給相關(guān)工作人員提供借鑒。

巖石;高邊坡勘察;穩(wěn)定性;分析

1 巖石高邊坡勘察與穩(wěn)定性地質(zhì)條件分析

1.1 工程概況

文章結(jié)合某地區(qū)實例對巖石高邊坡勘察和穩(wěn)定性進行分析，邊坡工程所在地的路面設(shè)計高程521.568～522.368 m，地面標(biāo)高 545.169～551.821 m，工程需要對該路段進行開挖，最大切坡高度31.4 m。工程勘察的任務(wù)是完成兩個地質(zhì)鉆孔，并進行原位測試和土工試驗。工程路段與山脈的走向和區(qū)域構(gòu)造基本一致。近場區(qū)地形趨勢大體是東北、西北高，西南部稍低。場地地質(zhì)條件為Q，形成的古滑坡。

1.2 水文地質(zhì)評價

由于工程所在地的海拔較高，位于斜坡，因此，地下水比較缺乏。即使雨量豐富的季節(jié)，形成的地表徑流也會向低洼處排泄，工程所在地沒有儲存地表水的條件，因此，從這個方面來說，工程所在地的水文條件并不復(fù)雜，利于工程勘察工程的順利開展，減輕了工作人員的工作量。

1.3 地層巖性

根據(jù)鉆探工作和地質(zhì)測繪工作的結(jié)果分析，并結(jié)合巖石所在地的地質(zhì)特征，可以將巖土體分為以下3個地質(zhì)層:①粉質(zhì)黏土:該層揭露厚度10.0～26.0 m，顏色呈現(xiàn)黃褐色，土質(zhì)比較均勻，但是其中也夾雜有碎石，承載力基本容許值［f∞］=150 Pa，摩阻力標(biāo)準(zhǔn)值qik=35 kPa。②碎石:根據(jù)鉆孔報告來看，碎石層僅僅在4號鉆孔中存在，層厚0.8 m，顏色呈現(xiàn)灰色，含量60%，粒徑3～8 cm，承載力基本容許值［f∞］=280 Pa，摩阻力標(biāo)準(zhǔn)值 qik=90 kPa。③粉質(zhì)黏土:該層揭露厚度4.2～16.0 m，承載力基本容許值［f∞］=160 Pa，摩阻力標(biāo)準(zhǔn)值 qik=40～45 kPa。其物理力學(xué)參數(shù)見表1。

表1 物理力學(xué)參數(shù)

2 巖石高邊坡的變形穩(wěn)定性及分析評價

巖石高邊坡的穩(wěn)定性并不是固定的，而是隨著工程所在地的地質(zhì)變化情況而發(fā)生變化的，從這個角度講，巖石高邊坡的穩(wěn)定性是一個動態(tài)的過程。巖石高邊坡勘察的難點之一就在于巖石高邊坡變形穩(wěn)定性與傳統(tǒng)意義上的強度穩(wěn)定性不同，強度穩(wěn)定性針對的是巖石高邊坡發(fā)展到破裂階段的評價，而巖石高邊坡變形穩(wěn)定性針對的是巖石高邊坡的整個變化過程。邊坡內(nèi)部本身就有原始應(yīng)力場，開挖過程也是內(nèi)部應(yīng)力場發(fā)生變化的過程，在這個過程中，靠近坡面的點的應(yīng)力開始接近零，應(yīng)力變化大的點其位移變化越大。如果內(nèi)質(zhì)點的位移達到令其松弛的程度時，該處就會發(fā)生破壞。通常情況下來說，如果邊坡的不利地質(zhì)結(jié)構(gòu)面較小或者是沒有，那么邊坡的整體穩(wěn)定性就不會發(fā)生很大的變化，但是，如果這種不利地質(zhì)結(jié)構(gòu)面引起的變形情況對于工程的開展非常重要，那么邊坡的穩(wěn)定性就無法保證。這種情況下，一般通過淺表層改造的方法控制變形情況，而不是針對特定破壞面進行控制。根據(jù)以往的經(jīng)驗可以得知，巖石高邊坡變形發(fā)生通常具有以下特點:①巖石高邊坡的結(jié)構(gòu)狀態(tài)比較好，通常情況下整體結(jié)構(gòu)比較完整。②邊坡屬于反傾層狀結(jié)構(gòu)邊坡或者是近水平層結(jié)構(gòu)。③含有陡裂面的邊坡。

如果巖石高邊坡存在不利的地質(zhì)結(jié)構(gòu)面，邊坡就會朝著“時效變形”的階段演變，這時，巖石高邊坡的破壞風(fēng)險急劇上升，如果沒有及時采取控制措施，高邊坡中的一些軟弱面將會失去強度，當(dāng)失去強度的面積增大到一定程度時，高邊坡變形就會進入累進性破壞階段，從而導(dǎo)致失穩(wěn)。為了防止這種現(xiàn)象的發(fā)生，工作人員應(yīng)該主動提高自己的專業(yè)敏感度，及時發(fā)現(xiàn)變形前奏，及時控制好變形，如果耽誤了控制時間，控制的難度就會增強，且控制效果無法保證。巖石高邊坡變形問題的治理需要遵循的原則:低開口、高清坡、緩接坡、強鎖頭、緊箍腳。

圖1 側(cè)邊坡設(shè)計方案示意圖

3 巖石高邊坡變形病害產(chǎn)生的原因和特點

變形是巖石高邊坡中的常見的一種病害，按照產(chǎn)生的原因和特點可以分為以下4種，具體來說:①高邊坡坍塌。發(fā)生這種現(xiàn)象的原因主要來自于主觀和客觀兩個方面，主觀上來說，一些工作人員在爆破、開挖和善后措施方面做得不到位，導(dǎo)致巖石松動，從而發(fā)生坍塌的現(xiàn)象。客觀方面，高邊坡所在地的地質(zhì)條件和地質(zhì)結(jié)構(gòu)就不利于控制，在開挖和爆破時容易發(fā)生坍塌現(xiàn)象。②高邊坡的滑坡。滑坡產(chǎn)生的原因有很多，與地質(zhì)構(gòu)造和巖性等有密切的關(guān)系，巖石高邊坡的巖體比較特殊，在外力作用下容易發(fā)生裂縫，如果再進行開挖和爆破，那么高邊坡就很容易產(chǎn)生臨空面，就會很容易導(dǎo)致側(cè)向變形。雨季來臨時，高邊坡地表水容易下滲，影響了巖體的強度，也會很容易發(fā)生滑坡。③高邊坡的錯落。錯落發(fā)生的原因也有多種，主要原因是臨空面的加大導(dǎo)致的巖體分離，進而導(dǎo)致變形病害的發(fā)生。④邊坡的傾斜。邊坡傾斜是巖石高邊坡變形病害的最常見的一種形式之一，發(fā)生這個問題的原因主要來自客觀條件，如果高邊坡巖體比較復(fù)雜，巖層種類較多，那么高邊坡的平衡性就無法保證，進而引起傾斜［1］。

4 高邊坡穩(wěn)定性的影響因素

影響邊坡穩(wěn)定性的因素較多，文章主要從以下2個方面進行探討。

1)土質(zhì)邊坡。可以從4個方面分析這個方面的問題:①當(dāng)土體性質(zhì)發(fā)生變化導(dǎo)致其作用力改變時容易影響土質(zhì)邊坡的效果，目前，建設(shè)工程規(guī)模都比較大，使用的機械材料和設(shè)備較多，堆積過程中容易造成土體荷載加大，從而改變其作用力。其次，工程在施工震動、爆破等作業(yè)也壞影響土體荷載及其作用力。②高邊坡工程的所在地的地質(zhì)條件比較特殊，巖土碎石較多，大量的空隙為地表徑流提供了儲存空間，導(dǎo)致巖石的含水量較大，雨量較多的雨季時水壓力就會大大增強，影響巖石的穩(wěn)定性，嚴(yán)重時還可能引起裂縫和滑坡等地質(zhì)災(zāi)害。③巖石高邊坡的含水量豐富還會引起侵蝕現(xiàn)象，從而導(dǎo)致地質(zhì)條件發(fā)生變化，進而影響其穩(wěn)定性。

2)巖質(zhì)邊坡。引起該類型穩(wěn)定性的因素總體情況比較復(fù)雜，如因外力作用導(dǎo)致地質(zhì)條件發(fā)生變化，從而引起坍塌和變形。如果工程勘察人員對其影響因素分析的不夠透徹和全面，很容易引起變形問題。雨量較大的季節(jié)和融凍季節(jié)是邊坡失穩(wěn)的多發(fā)時段，在雨水沖刷以及融凍水潤滑的條件下，很容易發(fā)生滑坡，當(dāng)?shù)乇硭疂B透到地下時，土體顆粒之間的黏結(jié)程度開始下降，也容易造成邊坡失穩(wěn)。

［1］韋臣.某市政工程高邊坡滑坡勘察分析及處理綜述［J］.山西建筑，2009(17):129-132.

U416.14

B

1007-7596(2014)05-0069-02

2013-12-12

付杰(1964-)，男，貴州三穗人，工程師，從事水文地質(zhì)及工程地質(zhì)工作。