斜坡工程地質(zhì)勘察方法探討

楊旭興

斜坡是自然山坡和人工邊坡的總稱(chēng)，作為一類(lèi)地質(zhì)災(zāi)害，若勘察工作不夠扎實(shí)、對(duì)斜坡的工程地質(zhì)條件了解得不夠詳實(shí)，則可能導(dǎo)致設(shè)計(jì)缺陷、造成施工中出現(xiàn)斜坡變形、帶來(lái)工程損失。因此，在工程地質(zhì)勘察中必須重視對(duì)斜坡的勘察，優(yōu)化勘察方法，分析斜坡變形破壞機(jī)理，為地質(zhì)災(zāi)害治理及設(shè)計(jì)提供依據(jù)。

一、斜坡的工程分類(lèi)

根據(jù)斜坡的動(dòng)力地質(zhì)作用、斜坡的成因可將斜坡劃分為：侵蝕斜坡、堆積斜坡崩滑斜坡、剝蝕斜坡及人工斜坡等，進(jìn)一步還可劃分為直線坡、弧線坡、折線坡等，按照斜坡物質(zhì)組成可將斜坡分為土質(zhì)斜坡、巖質(zhì)斜坡、巖土質(zhì)混合斜坡。

二、斜坡地質(zhì)勘察的主要任務(wù)

各種斜坡的形成、變形、穩(wěn)定性都是特定外力作用的結(jié)果，為了詳細(xì)查明斜坡的工程地質(zhì)條件，勘察中應(yīng)著重查明以下條件：場(chǎng)地地形和場(chǎng)地所在地貌單元、巖土結(jié)構(gòu)，自然坡體狀態(tài)、水文地質(zhì)條件、地表徑流條件、各類(lèi)結(jié)構(gòu)面的分布及組合特征、不良地質(zhì)現(xiàn)象的分布特點(diǎn)、范圍及危害性等工程地質(zhì)要素。并了解具體構(gòu)筑物的基本特征，有針對(duì)性地進(jìn)行相應(yīng)工作。根據(jù)條件組合分析可能存在的破壞模式并進(jìn)行穩(wěn)定性分析。

三、工程地質(zhì)勘察方法

影響斜坡穩(wěn)定性的因素很多，包括巖土類(lèi)型、巖土結(jié)構(gòu)、地質(zhì)構(gòu)造、地形地貌特征、地下水及地表水的作用，各種外加荷載的影響等等，因此在進(jìn)行斜坡巖土工程勘察時(shí)需要從地形地貌、地質(zhì)構(gòu)造、巖性等多方面加以調(diào)查論證。對(duì)應(yīng)勘察方法包括：

1.工程地質(zhì)測(cè)繪

任何一類(lèi)工程地質(zhì)勘察工作都要求從整體上對(duì)工程地質(zhì)條件進(jìn)行把握，必須系統(tǒng)對(duì)勘察區(qū)的巖性、地質(zhì)構(gòu)造，水文地質(zhì)條件進(jìn)行了解，以便進(jìn)一步確定勘探手段，因此，首先應(yīng)重視對(duì)斜坡區(qū)的工程地質(zhì)測(cè)繪工作，將各類(lèi)地質(zhì)現(xiàn)象反應(yīng)在平面圖上，其主要工作方法及程序應(yīng)從整體到局部，從點(diǎn)到面，主要調(diào)查內(nèi)容包括：

（1）收集區(qū)域地質(zhì)資料：包括斜坡勘察區(qū)周邊的區(qū)域地質(zhì)圖、水系圖、水文地質(zhì)資料等，在無(wú)詳細(xì)水文地質(zhì)及地質(zhì)資料的地區(qū)應(yīng)同時(shí)擴(kuò)大范圍進(jìn)行周邊區(qū)域地質(zhì)的調(diào)查。調(diào)查范圍縱向上應(yīng)達(dá)到斜坡范圍以外100 ～150m 為宜，橫向上沿上游應(yīng)調(diào)查至穩(wěn)定地層，下游應(yīng)到達(dá)當(dāng)?shù)厍治g基準(zhǔn)面以下。

（2）地形地貌調(diào)查：對(duì)勘察區(qū)發(fā)育的斜坡類(lèi)型、坡形、坡度、坡高、斜坡周邊地形切割程度，是否形成陡坎、谷地、陡坡、局部的隆起、坡角堆積物的特征、變形痕跡包括裂縫、塊體、楔形體，孤立山丘等。

（3）巖性調(diào)查：不同巖性組成的斜坡其穩(wěn)定性、滑移破壞情況均有不同，巖土的成因及類(lèi)型決定了其保持的穩(wěn)定坡率和高度，首先從土層而言，土的成因復(fù)雜，其密實(shí)度及孔隙發(fā)育程度不同，抗剪能力也不同，因而其能保持穩(wěn)定的形狀及坡度也就不同。成分不同，抵抗外力導(dǎo)致破壞的能力也不同，甚至有些土中含有各類(lèi)易溶解的鹽類(lèi)，在遇到水流的沖蝕易崩解出現(xiàn)局部的坍塌或者滑移破壞。

而巖質(zhì)邊坡其滑移破壞機(jī)理則更為復(fù)雜，因?yàn)閹r石的結(jié)構(gòu)決定其滑移模式，如塊狀結(jié)構(gòu)的巖體不易形成連續(xù)的滑動(dòng)面，而層狀結(jié)構(gòu)的巖石則易巖層面滑移，因此在外業(yè)調(diào)查中首先應(yīng)調(diào)查組成斜坡的巖土性質(zhì)及成分，了解巖土體基本性狀，以便為斜坡的穩(wěn)定性評(píng)價(jià)及分析破壞模式提供支撐數(shù)據(jù)。

調(diào)查中應(yīng)了解的層層序、地質(zhì)時(shí)代，成因類(lèi)型、厚度，平縱向分布、尖滅特征，特別注重易滑地層的分布與巖性特征、接觸關(guān)系，并與鉆探、槽探等工程結(jié)合詳細(xì)查明地層基本規(guī)律。

16、old S-GW 向 old MME返回 Delete Session Response消息并丟棄所有為UE緩存的數(shù)據(jù)包，消息包含：Cause。

（4）地理環(huán)境調(diào)查：任何一類(lèi)斜坡的穩(wěn)定性均受一定的外力因素影響，在勘察中必須對(duì)斜坡所處的地理環(huán)境進(jìn)行調(diào)查。如當(dāng)?shù)氐慕涤炅俊⒓薪涤陼r(shí)長(zhǎng)及強(qiáng)度、暴雨及降雨季節(jié)、溝谷最大流量、氣溫、溝谷水土流失情況、凍融程度、植被發(fā)育特點(diǎn)及植被覆蓋程度等。

（5）斜坡的巖土體結(jié)構(gòu)調(diào)查，土質(zhì)邊坡應(yīng)進(jìn)行土層分布厚度、分布特征，包括豎向及橫向的分布、土層的成因、顆粒組成、含水量、密實(shí)度，是否存在特殊性巖土；巖質(zhì)邊坡，首先應(yīng)分析區(qū)域地質(zhì)特征，對(duì)勘察區(qū)的斜坡巖性進(jìn)行詳細(xì)分類(lèi)，對(duì)巖體的風(fēng)化程度、剝蝕特征、強(qiáng)度、軟化性、崩解性進(jìn)行調(diào)查。

（6）地質(zhì)構(gòu)造調(diào)查：主要調(diào)查區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造的分布、延伸、區(qū)域斷裂活動(dòng)性特征，活動(dòng)強(qiáng)度及頻率、近年來(lái)地震活動(dòng)情況，根據(jù)構(gòu)造體系分析區(qū)內(nèi)地應(yīng)力、地震活動(dòng)、地震加速度及基本烈度，分析區(qū)域新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)及區(qū)域地應(yīng)力場(chǎng)特征。核實(shí)主要活動(dòng)斷裂的性質(zhì)、規(guī)模及地貌、地質(zhì)證據(jù)，分析活動(dòng)斷裂與滑坡、崩塌等斜坡變形痕跡的關(guān)系。

調(diào)查區(qū)內(nèi)褶皺發(fā)育程度，了解斜坡所處褶皺部位，分析褶皺的兩翼及核部巖性變化規(guī)律，判斷斜坡變形滑移與褶皺的關(guān)系。

調(diào)查巖體中的節(jié)理裂隙發(fā)育程度，統(tǒng)計(jì)節(jié)理裂隙的優(yōu)勢(shì)發(fā)育方向，確定各組優(yōu)勢(shì)結(jié)構(gòu)面的產(chǎn)狀特征。進(jìn)行巖體體積節(jié)理數(shù)統(tǒng)計(jì)。

（7）結(jié)構(gòu)面是指巖體內(nèi)部具有一定方向、一定規(guī)模、一定形態(tài)和特性的面、縫、層和帶狀的地質(zhì)界面，根據(jù)其延伸長(zhǎng)度、寬度、傾向垂深、對(duì)巖體穩(wěn)定性的影響程度可以劃分為五級(jí)，其中I 級(jí)結(jié)構(gòu)面通常指區(qū)域上形成的斷裂帶，其影響范圍廣，延伸長(zhǎng)度大，傾向垂深大，形成一個(gè)區(qū)域的構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)，控制區(qū)域的穩(wěn)定性；II 級(jí)結(jié)構(gòu)面指延伸通常數(shù)千米，垂深數(shù)百米，控制山體的穩(wěn)定。III 級(jí)結(jié)構(gòu)面通常指區(qū)內(nèi)次一級(jí)斷裂及不穩(wěn)定的原生軟弱層及層間錯(cuò)動(dòng)帶，影響巖體穩(wěn)定；IV級(jí)結(jié)構(gòu)面主要指節(jié)理裂隙、層理，劈理等，通常破壞了巖體的完整性，影響巖體的局部穩(wěn)定性。V 級(jí)結(jié)構(gòu)面主要指一些小的節(jié)理、片理等，對(duì)巖體的穩(wěn)定性基本無(wú)控制作用，但在一定程度上降低了巖石強(qiáng)度。從對(duì)山體或巖體的穩(wěn)定性角度來(lái)看，必須重視斜坡區(qū)的結(jié)構(gòu)面調(diào)查力度，對(duì)于I、II 級(jí)結(jié)構(gòu)面常常應(yīng)結(jié)合區(qū)域地質(zhì)資料進(jìn)行驗(yàn)證，明確勘察區(qū)的主要構(gòu)造體系及構(gòu)造帶的主發(fā)育方向。III、IV 級(jí)結(jié)構(gòu)面是勘察工作現(xiàn)場(chǎng)需要重視的調(diào)查內(nèi)容，應(yīng)從地層產(chǎn)狀的突變特點(diǎn)、地層的缺失與重復(fù)、地貌特征的突變、水系的流向突變、植被的分布特征等條件入手，詳細(xì)查明各級(jí)結(jié)構(gòu)面的分布特征。

2.布置勘探工程

勘探工程包括鉆探、坑探、槽探等手段，在基巖出露面積較少的部位，可采用槽探工程對(duì)被覆蓋的各類(lèi)地質(zhì)體進(jìn)行揭露，可了解某些地質(zhì)體的走向、分布特征，尤其對(duì)詳細(xì)查明地質(zhì)構(gòu)造的發(fā)育特征能起到十分重要的作用，探槽的布置應(yīng)充分考慮了解地質(zhì)體的目的，主要應(yīng)布置在地質(zhì)體被掩埋的地段，但由于探槽屬于淺部帶狀工程，對(duì)地質(zhì)體的揭露僅限于表層，因此對(duì)于深厚地質(zhì)體可采用坑探、井探、鉆探手段。

鉆探工作的布置應(yīng)采用點(diǎn)線結(jié)合方式布置，勘探線宜垂直斜坡走向，線間距視斜坡的范圍和規(guī)模而定，一般應(yīng)不少于兩條，勘探點(diǎn)間距也應(yīng)根據(jù)斜坡高度、延伸、工程等級(jí)確定，一般應(yīng)控制在20 ～30m 左右，對(duì)于地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜地段應(yīng)視實(shí)際情況加密，勘探深度應(yīng)通過(guò)對(duì)斜坡調(diào)查的具體情況分析，一般應(yīng)深入可能的滑移面以下5m，控制性鉆孔應(yīng)深入?yún)^(qū)內(nèi)最低侵蝕面以下。

鉆探工程的布置應(yīng)考慮一孔多用的原則，在鉆孔中應(yīng)保證巖芯采取率滿足要求，傾斜度、孔徑等都依據(jù)需要進(jìn)行的測(cè)試項(xiàng)目確定，所有鉆孔都應(yīng)進(jìn)行水文地質(zhì)觀測(cè)，對(duì)鉆孔清洗液的消耗情況，漏水、透水特征進(jìn)行記錄，鉆進(jìn)工藝應(yīng)保證測(cè)試取樣要求。對(duì)于土質(zhì)坡，應(yīng)滿足采取原狀樣的要求，對(duì)于巖質(zhì)坡鉆探工藝應(yīng)選擇雙管雙動(dòng)工藝以滿足RQD 值評(píng)價(jià)及采取的要求。

3.地球物理勘探方法

物探作為一種重要的補(bǔ)充手段，可了解隱蔽地質(zhì)界線、界面或異常點(diǎn)，主要物探手段包括電法勘探、地震勘探、聲波探測(cè)、綜合測(cè)井等。

其中電法勘探是利用電性差異，觀測(cè)天然或人工電場(chǎng)變化或巖土體的電性差異來(lái)解決某些地質(zhì)問(wèn)題的方法，常用的有電阻率法、充電法等。

地震勘探則是利用彈性波的傳播速度差異通過(guò)激發(fā)彈性波在巖土層中傳播來(lái)判定地層差異、地質(zhì)構(gòu)造的方法，聲波探測(cè)利用聲波在巖土體中傳播時(shí)的聲學(xué)參數(shù)變化，可評(píng)價(jià)巖體完整性指數(shù)，對(duì)斜坡的破壞模式和穩(wěn)定性評(píng)價(jià)提供定量參數(shù)。

在勘察中可根據(jù)需要布置1 ～2 條電測(cè)剖面，判斷斷層、破碎帶，巖層界面等特征，利用聲波測(cè)井可對(duì)構(gòu)造特征、巖體破碎程度、巖體質(zhì)量進(jìn)行了解，并與鉆探資料進(jìn)行比對(duì)，以分析斜坡破壞模式進(jìn)而評(píng)價(jià)斜坡穩(wěn)定性。

4.取樣與測(cè)試

在斜坡工程勘探中應(yīng)對(duì)各類(lèi)巖土體采取相應(yīng)數(shù)量的樣品進(jìn)行力學(xué)參數(shù)的測(cè)定，作為評(píng)價(jià)穩(wěn)定性的定量計(jì)算依據(jù)。

土質(zhì)斜坡的取樣應(yīng)能保持土的天然狀態(tài)，但對(duì)于粗顆粒土，因難以保持原狀特征，應(yīng)結(jié)合各類(lèi)原位測(cè)試進(jìn)行，對(duì)土體的含水率、密實(shí)度、壓縮性及抗剪強(qiáng)度指標(biāo)進(jìn)行取值分析，作為斜坡穩(wěn)定判別的參數(shù)。另外土質(zhì)邊坡中由于沉積環(huán)境的差異有時(shí)可能存在特殊性巖土，應(yīng)針對(duì)巖土的特殊性開(kāi)展有機(jī)質(zhì)含量、易溶鹽含量、膨脹性指標(biāo)、濕陷性指標(biāo)等相關(guān)樣品的測(cè)試。

巖質(zhì)邊坡除了應(yīng)采取巖石試樣進(jìn)行相應(yīng)測(cè)試外，更應(yīng)對(duì)諸如古滑坡體的滑床、斷層帶、破碎帶等結(jié)構(gòu)面的巖土參數(shù)準(zhǔn)確掌握，對(duì)取樣的要求較高，應(yīng)嚴(yán)格控制鉆探中的回次進(jìn)尺，并根據(jù)排水狀態(tài)選擇相應(yīng)的測(cè)試方法進(jìn)行抗剪強(qiáng)度指標(biāo)的測(cè)試。對(duì)于存在滑坡地段應(yīng)針對(duì)滑面的滑帶進(jìn)行取樣測(cè)試，這類(lèi)“滑帶”土的抗剪強(qiáng)度直接影響斜坡穩(wěn)定性驗(yàn)算，在試驗(yàn)方法選擇上應(yīng)盡量選擇符合實(shí)際情況的剪切試驗(yàn)方法，試驗(yàn)宜采用室內(nèi)或野外重合剪或滑帶土做重塑土或原狀土多次剪，求出多次剪和殘余抗剪強(qiáng)度指標(biāo)，試驗(yàn)宜采用與滑動(dòng)受力條件類(lèi)似的方法，分別采用快剪、飽和快剪、固結(jié)快剪、飽和固結(jié)快剪。

除了需要取得相關(guān)巖土試驗(yàn)的室內(nèi)樣品外，在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行相關(guān)的測(cè)試也是不可或缺的手段之一，原位測(cè)試手段包括巖土體的力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)測(cè)試、水文地質(zhì)參數(shù)測(cè)試。對(duì)于土質(zhì)邊坡應(yīng)根據(jù)土層性質(zhì)可采用動(dòng)力觸探、靜力觸探測(cè)試、十字板試驗(yàn)等進(jìn)行原位測(cè)試，對(duì)于巖體尚可結(jié)合物探手段進(jìn)行剪切波測(cè)試，聲波測(cè)試等。

水文地質(zhì)參數(shù)的獲取對(duì)于斜坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)至關(guān)重要，因此現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)結(jié)合鉆探、工程地質(zhì)測(cè)繪取得的信息，布置相應(yīng)的水文地質(zhì)測(cè)試項(xiàng)目，包括地下水流向流速的測(cè)試、巖土層滲透系數(shù)測(cè)試，可分別選用鉆孔注水試驗(yàn)、壓水試驗(yàn)、表層可采用探坑注水試驗(yàn)。在穩(wěn)定性評(píng)價(jià)中應(yīng)計(jì)入地下水的影響。

四、斜坡巖體質(zhì)量及工程地質(zhì)評(píng)價(jià)

對(duì)于斜坡巖體的工程地質(zhì)評(píng)價(jià)，應(yīng)從工程地質(zhì)勘察取得的巖體信息對(duì)巖體的工程地質(zhì)條件、巖體力學(xué)參數(shù)、斜坡破壞模式進(jìn)行分析，并進(jìn)行斜坡穩(wěn)定性分析，提出防治措施建議。

1.巖體質(zhì)量評(píng)價(jià)

通常采用巖體結(jié)構(gòu)質(zhì)量分級(jí)評(píng)價(jià)方法，對(duì)巖體質(zhì)量分級(jí)可從巖石強(qiáng)度、風(fēng)化特征、巖體完整性劃分巖體質(zhì)量等級(jí)。對(duì)于斜坡可參照《工程巖體分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)》中邊坡工程巖體質(zhì)量指標(biāo)進(jìn)行分級(jí)，該分級(jí)方法分別從結(jié)構(gòu)面的影響、地下水影響程度、主要結(jié)構(gòu)面與邊坡傾向關(guān)系方面進(jìn)行分析，確定巖體質(zhì)量指標(biāo)BQ 值，劃分出I ～V 級(jí)的巖體質(zhì)量等級(jí)。

2.確定巖土體力學(xué)參數(shù)

巖土體相關(guān)參數(shù)應(yīng)根據(jù)勘察測(cè)試結(jié)果提出相應(yīng)取值供穩(wěn)定性評(píng)價(jià)和分析，土質(zhì)邊坡可按照傳統(tǒng)數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)方法并模擬斜坡實(shí)際受力特點(diǎn)選擇相應(yīng)的計(jì)算指標(biāo)；巖質(zhì)斜坡的破壞主要受結(jié)構(gòu)面的控制，因此抗剪參數(shù)的選取應(yīng)按照結(jié)構(gòu)面的結(jié)合程度根據(jù)類(lèi)似工程經(jīng)驗(yàn)結(jié)合室內(nèi)試驗(yàn)成果取值，對(duì)于存在滑坡的地段，應(yīng)根據(jù)滑帶土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)采用相應(yīng)的指標(biāo)。也可根據(jù)巖體結(jié)構(gòu)位移或應(yīng)力與實(shí)測(cè)值比較，反復(fù)調(diào)整修改巖土參數(shù)并逐漸逼近觀測(cè)值來(lái)確定相關(guān)抗剪參數(shù)。

3.斜坡破壞模式分析及穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

根據(jù)工程地質(zhì)測(cè)繪取得的信息，分析斜坡的可能破壞模式，土質(zhì)斜坡一般的破壞模式為圓弧式破壞，對(duì)其穩(wěn)定性評(píng)價(jià)多采用圓弧法或條分法進(jìn)行。對(duì)于砂土狀強(qiáng)風(fēng)化巖，碎塊狀強(qiáng)風(fēng)化巖等類(lèi)土質(zhì)斜坡，均可視為土質(zhì)斜坡進(jìn)行穩(wěn)定性評(píng)價(jià)。

巖質(zhì)斜坡則應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查結(jié)果分析結(jié)構(gòu)面對(duì)斜坡的主控因素，詳細(xì)分析結(jié)構(gòu)面的產(chǎn)狀，判斷結(jié)構(gòu)面與坡向的關(guān)系，分析結(jié)構(gòu)面邊界條件，判斷破壞模式，按照破壞模式可分為直線型、折線型、楔體型等，采用極射赤平投影法進(jìn)行定性判斷，按照平面滑動(dòng)法、不平衡推力法進(jìn)行穩(wěn)定性分析，提出相應(yīng)的支護(hù)、加固措施。

五、結(jié)語(yǔ)

斜坡在自然界中廣泛分布，其穩(wěn)定性受各種地質(zhì)作用及人為因素影響，其變形破壞機(jī)理十分復(fù)雜，工程地質(zhì)勘察是取得穩(wěn)定性評(píng)價(jià)參數(shù)的主要手段，但受地質(zhì)條件的復(fù)雜性、技術(shù)人員認(rèn)識(shí)的差異、測(cè)試設(shè)備及成本的高低等因素影響，工程地質(zhì)勘察中仍存在諸多不確定性，在工作中應(yīng)充分分析各種地質(zhì)要素綜合效應(yīng)，合理規(guī)劃設(shè)計(jì)確保工程建設(shè)的安全。