巖質(zhì)邊坡崩塌形成機理及治理措施研究

1、巖質(zhì)邊坡崩塌形成機理及治理措施研究摘要：崩塌是一種普遍直觀的地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)象，尤其巖質(zhì)邊坡的崩塌對工程具有較大影響。本文以四川省雅安市蘆山縣某公路邊坡為例，對崩塌形成機理進行了分析，提出崩塌破壞模式主要為傾倒式、墜落式破壞；形成的主要條件為地形地貌、地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、降雨和地震。結(jié)合邊坡條件、巖體特征，危巖穩(wěn)定情況及破壞模式，提出勘查區(qū)崩塌采用錨固+掛網(wǎng)噴混凝土+攔石墻的綜合治理措施。關(guān)鍵詞：崩塌；形成機理；破壞模式；形成條件；治理措施1 概述滑坡、泥石流、崩塌為地質(zhì)災(zāi)害的三大主要災(zāi)害類型。其中崩塌具有發(fā)生急劇、突然，運動快速、猛烈的特點1，尤其巖質(zhì)邊坡的崩塌對工程具有較大影響已成為工程建設(shè)中主

2、要工程地質(zhì)問題之一。2013年4月20日，四川省雅安市蘆山縣發(fā)生7.0級強烈地震，造成了巨大的人員傷亡和財產(chǎn)經(jīng)濟損失，同時也誘發(fā)了大量的次生地質(zhì)災(zāi)害。某公路邊坡發(fā)生崩塌，坡體形成較多危巖，再次發(fā)生崩塌的可能性較大，嚴(yán)重影響下方公路的運營安全。鑒于此，本文在現(xiàn)場調(diào)查的基礎(chǔ)上對該邊坡崩塌形成機理和治理措施進行了研究，可為同類工程勘察治理提供參考。2 邊坡結(jié)構(gòu)特征和破壞模式2.1邊坡結(jié)構(gòu)特征勘查區(qū)邊坡總體地形呈上陡下緩的趨勢，上部為陡崖，基巖出露，下部為相對較緩的崩塌堆積體，坡度為35°50°,緊鄰鄉(xiāng)村公路。危巖區(qū)分布在標(biāo)高11001142m、坡角大于70°的懸坡地段，

3、呈東西向延伸，整個危巖區(qū)沿邊坡陡崖分布，長約60m，高約1050m，距坡腳相對高差約5090m。出露基巖為三疊系須家河組砂巖，中厚層狀厚層狀，巖層產(chǎn)狀為350°Z26°，構(gòu)造裂隙、卸荷裂隙較發(fā)育。根據(jù)崩塌變形及運動特征，崩塌的邊界條件、物質(zhì)組成等將整個危巖區(qū)分為2個危巖帶，WYD1危巖帶、WYD2危巖帶，共6個危巖體。危巖體總體積為2853.4m3，如圖1，圖中W為危巖體，G為危石。圖1邊坡全貌2.2巖體結(jié)構(gòu)特征2.2.1結(jié)構(gòu)面特征根據(jù)結(jié)構(gòu)面的形成條件和成因，將巖體結(jié)構(gòu)面分為原生結(jié)構(gòu)面、構(gòu)造結(jié)構(gòu)面和次生結(jié)構(gòu)面三類2。原生結(jié)構(gòu)面：即區(qū)內(nèi)巖層面，區(qū)內(nèi)巖層為中層狀厚層狀，巖層產(chǎn)狀

4、350°Z26°，為反向坡。巖層一般閉合，膠結(jié)良好，無充填。構(gòu)造結(jié)構(gòu)面：區(qū)內(nèi)主要發(fā)育2組裂隙，組產(chǎn)狀為130140°Z6070°，-般與坡面近垂直，延伸長度0.40.5m,多被層面裂隙截斷，節(jié)理面較平直，節(jié)理面間距0.20.3m，張開度一般為23cm，局部充填巖屑；組產(chǎn)狀為210220°Z7080°，與坡面斜交，延伸長度0.20.6m,多被層面裂隙截斷，節(jié)理面較平直，節(jié)理面間距23m,張開度一般為35cm，局部充填巖屑。次生結(jié)構(gòu)面：區(qū)內(nèi)為卸荷裂隙，產(chǎn)狀為260270°Z6070°，可見長度一般0.53m，最大可達5

5、m，傾向坡外，節(jié)理面較粗糙、起伏不平，局部平直光滑，一般呈張開狀，張開度2100cm，局部巖屑及泥砂充填，卸荷裂隙發(fā)育深度一般0.54m，發(fā)育密度01條/m,。（圖2及圖3）。圖2層面及卸荷裂隙圖3裂隙充填泥質(zhì)2.2.2結(jié)構(gòu)體特征由結(jié)構(gòu)面相互組合形成的巖塊，即危巖體，區(qū)內(nèi)危巖體呈塊狀結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)面發(fā)育間距一般0.51.5m，確定巖體完整程度為較破碎，巖石為中硬巖，危巖帶構(gòu)造及風(fēng)化卸荷裂隙發(fā)育，巖體破碎呈塊狀，局部呈裂隙塊狀結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)面結(jié)合程度差。2.3破壞模式危巖地處高陡基巖斜坡體上，層面裂隙發(fā)育，構(gòu)造結(jié)構(gòu)面及卸荷裂隙發(fā)育情況決定了危巖破壞形式。通過對該區(qū)裂隙調(diào)查及統(tǒng)計分析，勘查區(qū)巖層面、構(gòu)造結(jié)

6、構(gòu)面多平直光滑，局部凹凸不平，層面與裂隙將巖體切割為塊狀。陡傾坡外的卸荷裂隙結(jié)構(gòu)面多張開，巖層由于受外界條件的影響，在自重產(chǎn)生的彎矩作用下由前緣開始向臨空方向作懸臂彎曲，并逐漸向坡內(nèi)發(fā)展，最終發(fā)生沿臨空面的傾倒式破壞3；此外，斜坡巖體在風(fēng)化營力作用下風(fēng)化程度不一，由于風(fēng)化裂隙的發(fā)育程度及填充情況不同，較為破碎的巖體先剝落，易在風(fēng)化結(jié)構(gòu)面處產(chǎn)生凹腔使上部巖體失去支撐，隨著風(fēng)化程度的加深，凹腔范圍越來越大，上部巖體在重力及卸荷裂隙的作用下易產(chǎn)生墜落式崩塌。2.4形成條件（1）地形地貌危巖區(qū)陡崖高約10m50m，陡崖作為危巖形成的基本條件之一，一方面促進了裂隙的發(fā)展，另一方面高陡的陡崖，加大了危巖崩

7、塌產(chǎn)生的破壞力。（2）地層巖性形成危巖的陡崖為砂巖，在“4.20”地震作用下，巖體被分解變得較破碎，在卸荷作用下，下部基座破碎巖體最先崩落，容易形成凹巖腔，促使卸荷裂隙及構(gòu)造裂隙進一步發(fā)展、貫穿，使穩(wěn)定巖體逐漸變?yōu)闈撛诜欠€(wěn)定巖體，最后突然崩塌破壞。（3）地質(zhì)構(gòu)造勘查區(qū)巖層呈單斜產(chǎn)出，巖層產(chǎn)狀350°Z26°，節(jié)理裂隙廣泛發(fā)育，以卸荷裂隙（L3）、南西（L2）、南東（L1）三組裂隙和層面裂隙（L4）最為發(fā)育。由三組裂隙與陡崖作極射赤平投影分析（見圖4）。圖4赤平投影圖由赤平投影可知：卸荷裂隙面與陡崖坡向一致，其組合為不利組合，三組結(jié)構(gòu)面將巖體切割成塊狀，在后期地殼抬升運動作用

8、下，三組結(jié)構(gòu)面在與巖層面處形成薄弱部位，在卸荷應(yīng)力作用下容易產(chǎn)生崩落，使得坡體下部形成凹巖腔，加劇巖體朝向傾倒式崩塌發(fā)展。（4）降雨降雨，特別是連續(xù)降雨和暴雨，是崩塌的主要誘發(fā)因素之一。危巖體裂隙發(fā)育，貫通性較好。大氣降水，溶解可溶物質(zhì)，加速裂隙的擴展與貫通，大大降低了巖體物理力學(xué)參數(shù)。降雨的浸潤、水楔、沖刷及動、靜水壓力促進了巖體結(jié)構(gòu)面的發(fā)展，降低了巖體完整性和力學(xué)強度，較大強度的降雨（尤其是暴雨）促進了這一地質(zhì)作用。（5）地震，在地震力的作用下，巖體中原有裂隙擴展延長，裂隙與層面間巖體切割為不穩(wěn)定的塊體，地震力使巖體更加破碎松散，加之地形較陡易發(fā)生崩塌現(xiàn)象。3 治理措施勘查區(qū)崩塌危巖帶斜坡

9、高陡、危害對象緊鄰坡腳，且崩落塊石體積較大，陡崖下斜坡坡度較陡，被動攔擋條件較差，故治理工程應(yīng)采用主動治理的思路。針對WYD1危巖帶整體掛主動網(wǎng)噴混凝土防治表層崩落，單個危巖體以錨固為主；針對WYD2危巖區(qū)，整體掛主動網(wǎng)噴混凝土防治表層崩落，W6危巖體進行凹腔嵌補；崩塌堆積體坡腳設(shè)攔石墻，危石G1-G7進行人工清除。4 結(jié)語（1）巖質(zhì)邊坡崩塌的破壞模式主要為傾倒式、墜落式破壞。斜坡體上危巖變形破壞主要受節(jié)理裂隙控制，層面與裂隙將巖體切割為塊狀，而陡傾坡外的卸荷裂隙結(jié)構(gòu)面是巖體發(fā)生破壞和位移的主控結(jié)構(gòu)面。（2）陡峻的地形一方面促進了裂隙的發(fā)展，另一方面加大了危巖崩塌產(chǎn)生的破壞力，為崩塌的發(fā)生提供了條件；較破碎的巖體，易形成凹巖腔，易使穩(wěn)定巖體逐漸變?yōu)闈撛诜欠€(wěn)定巖體，最后突然崩塌破壞；各種結(jié)構(gòu)面的不利組合為崩塌的產(chǎn)生提供了有利條件，加劇了巖體崩塌的發(fā)展；降雨和地震作用為邊坡崩塌提供了外在動力。（3）結(jié)合邊