浅谈地质雷达与地灾评估在岩质边坡中的有关应用

单波 程东幸 樊柱军

摘要：西藏藏中与昌都联网工程500千伏线路工程如美段，山高坡陡，岩质边坡的稳定性直接影响到运行的安全性，通过利用物探手段，采用地质雷达方法对塔位塔腿的探测，查明破碎层厚度，再结合地灾评估中的边坡结构特征、边坡变形破坏模式分析，对危险塔腿给出边坡稳定性的定性评价，并利用稳定性计算软件给出定量评价，并给出一定的防护建议。

关键词：地质雷达；地灾评估；边坡稳定性评价

前言

西藏昌都与藏中联网工程500kV线路工程如美段，为澜沧江跨江段，地貌为高山地貌，线路走廊位于澜沧江右岸高山中上部陡坡地带，地形坡度较陡，地质灾害发育，坡表多见崩塌、危岩，并跨越一大型泥石流沟。塔位多位于高山中部陡坡，为岩质边坡，植被不发育，岩体破碎，风化强烈，裂隙发育，杆塔两侧及上部发育较大规模的崩塌堆积体，危岩、松散的碎石多见于上部，塔位处时有块石崩落，地质灾害危险性大。

对于地质条件极为复杂的该区段，塔基边坡稳定性如何，在杆塔荷载作用下，其稳定性能否满足长期运营，需针对该工程段位，对各塔位的工程地质条件进行详细的勘察，分析边坡的变形破坏模式，并对各塔位边坡稳定性进行评价。

1.本区段边坡特征

影响边坡工程稳定性因素有很多，具体可分为内在因素和外在因素进行分析。包括组成边坡的岩土体类型及性质、边坡地质构造、边坡形态、地下水等内在因素，外部因素包括：振动作用、气候条件、风化作用、坡体植被、人类工程活动等。

地层与岩性是决定边坡工程地质特征的基本因素，也是研究边坡稳定陛的重要依据，不同地层不同岩性各有其常见的变形破坏形式，本区段岩性为英安岩，整个山体大面积裸露，为岩质边坡，而本地区区域构造比较复杂，地质构造对岩质边坡稳定性的影响十分显著，另外岩体中的断层、层理、节理和片理是边坡稳定性的控制因素，在实际调查过程中，塔位所在地层均存在多组结构面，可能会造成边坡失稳。

本区段虽然降水较少，但是日照时间长，风化作用强烈，岩质脆硬，卸荷严重，岩体崩塌发育，山体多处冲沟发育，沟内多为崩坡积物。同时该段塔位由于坡度较陡，普遍保护边坡厚度过小，且边坡岩体卸荷松弛强烈，裂隙发育，杆塔加载后可能产生外侧边坡崩塌、滑塌进而引发塔基失稳。

开挖后，由于岩体卸载造成的应力释放也会对坡面及岩层交界处的位移及应变产生变化，而输电线塔的高柔特性，使其对风的影响特别敏感，当塔位运行后受到风荷载作用产生振动时，这种振动也会经由输电线塔向基底传递，因此都有会基础下边坡的稳定性产生影响，因此对边坡的稳定性进行评估意义重大。

2.边坡稳定性评价应用

这里重点对区段内的8048塔位左右线进行分析阐述（L8048为左线，R8048为右线）。边坡整体地形高陡，塔基位于条形台阶状山脊，坡体主要为岩质边坡，整体上陡缓相间，陡处为强风化、强卸荷岩体，缓处为平台，发育有崩塌堆积体。8L048（旧）为前期所定塔位，由于后续勘察施工阶段发现一些涉及边坡稳定性的问题，因此对塔位进行了重新勘察评估工作，初步选取的位置见图1。由于本区段的特殊性，本次勘察打算通过地灾评估与物探手段相结合的方法开展工作。

2.1地质雷达

为了对8048这几个初步定位的塔位的边坡破碎情况加深了解，评价边坡稳定性，我们首先采用物探方法，选取地质雷达手段进行了塔位的探测工作。地质雷达这一方法目前应用较为广泛，是一种成熟的探测技术。

本次勘察，仪器采用美国GSSI公司生产的SIR20型地质雷达低频组合天线，点测距20cm。8L048（旧）、8L048（新）、8R048各塔位采集处理剖面见图2～图6，探测成果见表1。根据处理解释结果，这三个塔位塔腿位置碎石埋深从8L048（旧）到8R048逐渐变小，也与实际边坡地形情形一致，也从而印证8L048（旧）由于破碎层厚度便大不太适宜立塔，8L048（新）、8R048破碎层厚度偏小，稳定性性对较好，位置更适宜立塔。

2.2地灾评估

有了物探工作的基础，后续地灾评估工作首先从8L048（旧）塔位的稳定性定性分析开始。

a.8L048（旧）

8L048（旧）塔基位于堆积体上，堆积体厚度较大。堆积体整体结构松散，极易向临空方向滑移形成拉裂缝，裂缝进一步发育扩展，则发生垮塌。塔基下部岩体被四组结构面所切割，使岩体呈次块状一碎裂结构。脆性折断、块体滑移、拉裂一滑移等作用均会导致局部变形破坏。

而开挖引起堆积体变形，造成桩基护壁发生明显变形和桩基上部坍塌。桩基下部基岩存在明显的倾倒变形，岩体上部破碎严重，倾坡外结构面发育，岩体碎裂化明显，局部岩体向临空面崩落，下部表层岩体有错动。四条腿均处于不稳定状态，不适宜设置塔基，需要更改塔位。将更改后的塔位称为8L048（新）。

b.8L048（新）

8L048（新）塔基位于堆积体上，坡度较缓，据周围地形和基岩出露情况推测该处堆积体厚度较小。而根据地质雷达探测结果显示，堆积体厚度相对于8L048（旧）厚度也偏小，互相印证。

据堆积体前缘出露基岩所测的岩体可知，8L048（新）塔位岩体被三组结构面切割碎裂一镶嵌结构，8L048（新）至8L048（旧）塔位之间，地形较陡、基岩出露，崩塌发育，但对边坡整体稳定性影响较小。在卸荷作用和重力作用下，表层岩体容易发生脆性折断，但对塔基边坡整体稳定性影响小。塔位坡度较小，边坡大部分覆盖层厚度较小，塔基位于山脊上，因此8L048（新）塔基整体相对稳定，可以立塔。

由于8R048、8L048（新）、8L048（旧）塔基位于同一条形台阶状山脊，因此稳定性息息相关，下面再对8R048塔位进行分析说明。

c.8R048

8R048塔位于边坡上部，后缘发育有倾倒变形体，表层岩体卸荷明显，岩体碎裂化突出，易发生岩体崩落垮塌。A、D腿均位于崩塌堆积体上，其稳定性较差，须进行防护，C腿处开挖揭露有基岩。桩身段上部可能是倾倒崩塌的块石堆积，需做好防护。总体而言，进行适当防护后塔位边坡整体稳定。

鉴于8L048塔位桩孔开挖时，引起堆积体的变形，导致桩基护壁发生明显变形和桩基上部的崩塌。出于对8R048、8L048（新）塔位的安全考虑，需要对8048整个边坡稳定性进行计算，核算其稳定性。滑面按照强卸荷带底界假设，对剖面图的剖分见图7。

在对边坡结构特征、复杂地质条件及塔基四个塔腿的现场分析的基础上，进行边坡和危险性较大的塔腿的定量稳定性分析。对于崩塌堆积体或碎裂岩体等似均质体，稳定性计算软件采用加拿大GEO-SLOPE国际有限公司开发的二维有限元数值模拟软件GEO-Studio中的边坡稳定性分析SLOPE/W模块中的Bishop法对边坡稳定性进行计算。根据边坡特征及可能出现的各种工况组合，计算主要考虑天然、暴雨、地震、荷载（单个塔位所承载的荷载约为600KN，每个塔位各塔腿所承受的荷载约为150KN，）四种情况，剖面不同工况下稳定性计算结果见下表2。

计算结果表明：在天然工况、暴雨工况、地震工况、荷载工况剖面稳定状态良好，处于稳定状态，整体稳定性较好。

结论

通过上述地灾评估和地质雷达探测的结果，可以得出以下结论。

8L048（旧）塔位于堆积体上，且深度较大，开挖引起堆积体向前滑移变形，剪切破坏桩孔，并引起地表裂缝的产生和扩展。该处稳定性较差，不适宜设置塔基。8L048（新）塔基位于稍缓的坡体上，堆积体厚度相对较小，塔位地质条件良好，稳定性较好。8R048塔位后缘发育有倾倒变形和崩塌，表层岩体碎裂，塔基施工和运营期应注意对崩塌落石的防护，防止威胁施工人员安全。

8048边坡整体稳定性较好，地表岩体碎裂松动，在开挖时应注意护坡，避免崩落石块对施工人员的损害。

地灾评估方法是通过野外调查分析，室内处理，定性与定量相互结合的方法，物探手段同样也是具有采集、处理和解释的流程，通过外业的定性判斷，室内定量分析，两种方法相互结合验证，能够对边坡稳定性评价给出更可靠的依据，为工程施工的有序开展提供有力保障。