探讨岩石高边坡勘察的变形稳定性评价分析

曹仙 肖财和

【摘要】随着经济的发展和社会的进步，国家加大了对基础工程建设项目的投入力度，在一些地质条件比较复杂的区域，如高边坡地区，勘察设计工作开展比较困难，这就给工作人员带来了很大的挑战。本文结合实例对岩石高边坡勘察与稳定性相关问题进行了分析，希望能够给相关工作人员提供借鉴。

【关键词】岩石 高边坡勘察 稳定性

引言

自70年代人们认识到岩石边坡失稳之前，一般都要经历一个随着时间而发展的变形破坏过程以来，对岩石高边坡变形破坏机制研究一直为人们所关注。这里，最为重要的研究方法就是通过现象的观察和分析，研究岩石边坡所经历的时效变形过程及伴随这一过程岩体内部的破裂行为，力图通过这样的分析，阐明岩体失稳之前，潜在滑动面的孕育、累进行破坏及可能的贯穿过程，从而为岩石高边坡稳定性评价及失稳预测提供基础。实际上，变形破坏机制分析已经成为岩体稳定性工程地质评价的一个重要部分，它帮助人们对具有复杂地质结构和变形历史行为的边坡作出稳定性的确切判断，进而发展了“变形稳定性分析”的概念。

一、岩石高边坡勘察与稳定性地质条件分析

1.工程概况

文章结合某地区实例对岩石高边坡勘察和稳定性进行分析，边坡工程所在地的路面设计高程521.568～522.368m，地面标高545.169～551.821m，工程需要对该路段进行开挖，最大切坡高度31.4m。工程勘察的任务是完成两个地质钻孔，并进行原位测试和土工试验。工程路段与山脉的走向和区域构造基本一致。近场区地形趋势大体是东北、西北高，西南部稍低。场地地质条件为Q，形成的古滑坡。

2.水文地质评价

由于工程所在地的海拔较高，位于斜坡，因此，地下水比较缺乏。即使雨量丰富的季节，形成的地表径流也会向低洼处排泄，工程所在地没有储存地表水的条件，因此，从这个方面来说，工程所在地的水文条件并不复杂，利于工程勘察工程的顺利开展，减轻了工作人员的工作量。

3.地层岩性

根据钻探工作和地质测绘工作的结果分析，并结合岩石所在地的地质特征，可以将岩土体分为以下3个地质层： ①粉质黏土： 该层揭露厚度10.0 ～26.0 m，颜色呈现黄褐色，土质比较均匀，但是其中也夹杂有碎石，承载力基本容许值[fx] = 150Pa，摩阻力标准值qik =35kPa。②碎石： 根据钻孔报告来看，碎石层仅仅在4 号钻孔中存在，层厚0.8m，颜色呈现灰色，含量60%，粒径3～8cm，承载力基本容许值[fx]= 280Pa，摩阻力标准值qik = 90 kPa。③粉质黏土： 该层揭露厚度4.2～16.0m，承载力基本容许值[fx = 160Pa，摩阻力标准值qik= 40～45kPa。其物理力学参数见表1。

表1 物理力学参数

二、岩石高边坡的变形稳定性及分析评价

岩石高边坡的稳定性并不是固定的，而是随着工程所在地的地质变化情况而发生变化的，从这个角度讲，岩石高边坡的稳定性是一个动态的过程。岩石高边坡勘察的难点之一就在于岩石高边坡变形稳定性与传统意义上的强度稳定性不同，强度稳定性针对的是岩石高边坡发展到破裂阶段的评价，而岩石高边坡变形稳定性针对的是岩石高边坡的整个变化过程。边坡内部本身就有原始应力场，开挖过程也是内部应力场发生变化的过程，在这个过程中，靠近坡面的点的应力开始接近零，应力变化大的点其位移变化越大。如果内质点的位移达到令其松弛的程度时，该处就会发生破坏。通常情况下来说，如果边坡的不利地质结构面较小或者是没有，那么边坡的整体稳定性就不会发生很大的变化，但是，如果这种不利地质结构面引起的变形情况对于工程的开展非常重要，那么边坡的稳定性就无法保证。这种情况下，一般通过浅表层改造的方法控制变形情况，而不是针对特定破坏面进行控制。根据以往的经验可以得知，岩石高边坡变形发生通常具有以下特点：①岩石高边坡的结构状态比较好，通常情况下整体结构比较完整。②边坡属于反倾层状结构边坡或者是近水平层结构。③含有陡裂面的边坡。

如果岩石高边坡存在不利的地质结构面，边坡就会朝着“时效变形”的阶段演变，这时，岩石高边坡的破坏风险急剧上升，如果没有及时采取控制措施，高边坡中的一些软弱面将会失去强度，当失去强度的面积增大到一定程度时，高边坡变形就会进入累进性破坏阶段，从而导致失稳。为了防止这种现象的发生，工作人员应该主动提高自己的专业敏感度，及时发现变形前奏，及时控制好变形，如果耽误了控制时间，控制的难度就会增强，且控制效果无法保证。岩石高边坡变形问题的治理需要遵循的原则：低开口、高清坡、缓接坡、强锁头、紧箍脚。

图1 侧边坡设计方案示意图

三、岩石高边坡变形病害产生的原因和特点

变形是岩石高边坡中的常见的一种病害，按照产生的原因和特点可以分为以下4 种，具体来说： ①高边坡坍塌。发生这种现象的原因主要来自于主观和客观两个方面，主观上来说，一些工作人员在爆破、开挖和善后措施方面做得不到位，导致岩石松动，从而发生坍塌的现象。客观方面，高边坡所在地的地质条件和地质结构就不利于控制，在开挖和爆破时容易发生坍塌现象。②高边坡的滑坡。滑坡产生的原因有很多，与地质构造和岩性等有密切的关系，岩石高边坡的岩体比较特殊，在外力作用下容易发生裂缝，如果再进行开挖和爆破，那么高边坡就很容易产生临空面，就会很容易导致侧向变形。雨季来临时，高边坡地表水容易下渗，影响了岩体的强度，也会很容易发生滑坡。③高边坡的错落。错落发生的原因也有多种，主要原因是临空面的加大导致的岩体分离，进而导致变形病害的发生。④边坡的倾斜。边坡倾斜是岩石高边坡变形病害的最常见的一种形式之一，发生这个问题的原因主要来自客观条件，如果高边坡岩体比较复杂，岩层种类较多，那么高边坡的平衡性就无法保证，进而引起倾斜。

四、高边坡稳定性的影响因素

影响边坡稳定性的因素较多，文章主要从以下2个方面进行探讨。

1） 土质边坡。可以从4个方面分析这个方面的问题： ①当土体性质发生变化导致其作用力改变时容易影响土质边坡的效果，目前，建设工程规模都比较大，使用的机械材料和设备较多，堆积过程中容易造成土体荷载加大，从而改变其作用力。其次，工程在施工震动、爆破等作业也坏影响土体荷载及其作用力。②高边坡工程的所在地的地质条件比较特殊，岩土碎石较多，大量的空隙为地表径流提供了储存空间，导致岩石的含水量较大，雨量较多的雨季時水压力就会大大增强，影响岩石的稳定性，严重时还可能引起裂缝和滑坡等地质灾害。③岩石高边坡的含水量丰富还会引起侵蚀现象，从而导致地质条件发生变化，进而影响其稳定性。

2） 岩质边坡。引起该类型稳定性的因素总体情况比较复杂，如因外力作用导致地质条件发生变化，从而引起坍塌和变形。如果工程勘察人员对其影响因素分析的不够透彻和全面，很容易引起变形问题。雨量较大的季节和融冻季节是边坡失稳的多发时段，在雨水冲刷以及融冻水润滑的条件下，很容易发生滑坡，当地表水渗透到地下时，土体颗粒之间的黏结程度开始下降，也容易造成边坡失稳。