淺談地質(zhì)雷達(dá)與地災(zāi)評估在巖質(zhì)邊坡中的有關(guān)應(yīng)用

單波 程東幸 樊柱軍

摘要：西藏藏中與昌都聯(lián)網(wǎng)工程500千伏線路工程如美段，山高坡陡，巖質(zhì)邊坡的穩(wěn)定性直接影響到運行的安全性，通過利用物探手段，采用地質(zhì)雷達(dá)方法對塔位塔腿的探測，查明破碎層厚度，再結(jié)合地災(zāi)評估中的邊坡結(jié)構(gòu)特征、邊坡變形破壞模式分析，對危險塔腿給出邊坡穩(wěn)定性的定性評價，并利用穩(wěn)定性計算軟件給出定量評價，并給出一定的防護(hù)建議。

關(guān)鍵詞：地質(zhì)雷達(dá)；地災(zāi)評估；邊坡穩(wěn)定性評價

前言

西藏昌都與藏中聯(lián)網(wǎng)工程500kV線路工程如美段，為瀾滄江跨江段，地貌為高山地貌，線路走廊位于瀾滄江右岸高山中上部陡坡地帶，地形坡度較陡，地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育，坡表多見崩塌、危巖，并跨越一大型泥石流溝。塔位多位于高山中部陡坡，為巖質(zhì)邊坡，植被不發(fā)育，巖體破碎，風(fēng)化強烈，裂隙發(fā)育，桿塔兩側(cè)及上部發(fā)育較大規(guī)模的崩塌堆積體，危巖、松散的碎石多見于上部，塔位處時有塊石崩落，地質(zhì)災(zāi)害危險性大。

對于地質(zhì)條件極為復(fù)雜的該區(qū)段，塔基邊坡穩(wěn)定性如何，在桿塔荷載作用下，其穩(wěn)定性能否滿足長期運營，需針對該工程段位，對各塔位的工程地質(zhì)條件進(jìn)行詳細(xì)的勘察，分析邊坡的變形破壞模式，并對各塔位邊坡穩(wěn)定性進(jìn)行評價。

1.本區(qū)段邊坡特征

影響邊坡工程穩(wěn)定性因素有很多，具體可分為內(nèi)在因素和外在因素進(jìn)行分析。包括組成邊坡的巖土體類型及性質(zhì)、邊坡地質(zhì)構(gòu)造、邊坡形態(tài)、地下水等內(nèi)在因素，外部因素包括：振動作用、氣候條件、風(fēng)化作用、坡體植被、人類工程活動等。

地層與巖性是決定邊坡工程地質(zhì)特征的基本因素，也是研究邊坡穩(wěn)定陛的重要依據(jù)，不同地層不同巖性各有其常見的變形破壞形式，本區(qū)段巖性為英安巖，整個山體大面積裸露，為巖質(zhì)邊坡，而本地區(qū)區(qū)域構(gòu)造比較復(fù)雜，地質(zhì)構(gòu)造對巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性的影響十分顯著，另外巖體中的斷層、層理、節(jié)理和片理是邊坡穩(wěn)定性的控制因素，在實際調(diào)查過程中，塔位所在地層均存在多組結(jié)構(gòu)面，可能會造成邊坡失穩(wěn)。

本區(qū)段雖然降水較少，但是日照時間長，風(fēng)化作用強烈，巖質(zhì)脆硬，卸荷嚴(yán)重，巖體崩塌發(fā)育，山體多處沖溝發(fā)育，溝內(nèi)多為崩坡積物。同時該段塔位由于坡度較陡，普遍保護(hù)邊坡厚度過小，且邊坡巖體卸荷松弛強烈，裂隙發(fā)育，桿塔加載后可能產(chǎn)生外側(cè)邊坡崩塌、滑塌進(jìn)而引發(fā)塔基失穩(wěn)。

開挖后，由于巖體卸載造成的應(yīng)力釋放也會對坡面及巖層交界處的位移及應(yīng)變產(chǎn)生變化，而輸電線塔的高柔特性，使其對風(fēng)的影響特別敏感，當(dāng)塔位運行后受到風(fēng)荷載作用產(chǎn)生振動時，這種振動也會經(jīng)由輸電線塔向基底傳遞，因此都有會基礎(chǔ)下邊坡的穩(wěn)定性產(chǎn)生影響，因此對邊坡的穩(wěn)定性進(jìn)行評估意義重大。

2.邊坡穩(wěn)定性評價應(yīng)用

這里重點對區(qū)段內(nèi)的8048塔位左右線進(jìn)行分析闡述（L8048為左線，R8048為右線）。邊坡整體地形高陡，塔基位于條形臺階狀山脊，坡體主要為巖質(zhì)邊坡，整體上陡緩相間，陡處為強風(fēng)化、強卸荷巖體，緩處為平臺，發(fā)育有崩塌堆積體。8L048（舊）為前期所定塔位，由于后續(xù)勘察施工階段發(fā)現(xiàn)一些涉及邊坡穩(wěn)定性的問題，因此對塔位進(jìn)行了重新勘察評估工作，初步選取的位置見圖1。由于本區(qū)段的特殊性，本次勘察打算通過地災(zāi)評估與物探手段相結(jié)合的方法開展工作。

2.1地質(zhì)雷達(dá)

為了對8048這幾個初步定位的塔位的邊坡破碎情況加深了解，評價邊坡穩(wěn)定性，我們首先采用物探方法，選取地質(zhì)雷達(dá)手段進(jìn)行了塔位的探測工作。地質(zhì)雷達(dá)這一方法目前應(yīng)用較為廣泛，是一種成熟的探測技術(shù)。

本次勘察，儀器采用美國GSSI公司生產(chǎn)的SIR20型地質(zhì)雷達(dá)低頻組合天線，點測距20cm。8L048（舊）、8L048（新）、8R048各塔位采集處理剖面見圖2～圖6，探測成果見表1。根據(jù)處理解釋結(jié)果，這三個塔位塔腿位置碎石埋深從8L048（舊）到8R048逐漸變小，也與實際邊坡地形情形一致，也從而印證8L048（舊）由于破碎層厚度便大不太適宜立塔，8L048（新）、8R048破碎層厚度偏小，穩(wěn)定性性對較好，位置更適宜立塔。

2.2地災(zāi)評估

有了物探工作的基礎(chǔ)，后續(xù)地災(zāi)評估工作首先從8L048（舊）塔位的穩(wěn)定性定性分析開始。

a.8L048（舊）

8L048（舊）塔基位于堆積體上，堆積體厚度較大。堆積體整體結(jié)構(gòu)松散，極易向臨空方向滑移形成拉裂縫，裂縫進(jìn)一步發(fā)育擴展，則發(fā)生垮塌。塔基下部巖體被四組結(jié)構(gòu)面所切割，使巖體呈次塊狀一碎裂結(jié)構(gòu)。脆性折斷、塊體滑移、拉裂一滑移等作用均會導(dǎo)致局部變形破壞。

而開挖引起堆積體變形，造成樁基護(hù)壁發(fā)生明顯變形和樁基上部坍塌。樁基下部基巖存在明顯的傾倒變形，巖體上部破碎嚴(yán)重，傾坡外結(jié)構(gòu)面發(fā)育，巖體碎裂化明顯，局部巖體向臨空面崩落，下部表層巖體有錯動。四條腿均處于不穩(wěn)定狀態(tài)，不適宜設(shè)置塔基，需要更改塔位。將更改后的塔位稱為8L048（新）。

b.8L048（新）

8L048（新）塔基位于堆積體上，坡度較緩，據(jù)周圍地形和基巖出露情況推測該處堆積體厚度較小。而根據(jù)地質(zhì)雷達(dá)探測結(jié)果顯示，堆積體厚度相對于8L048（舊）厚度也偏小，互相印證。

據(jù)堆積體前緣出露基巖所測的巖體可知，8L048（新）塔位巖體被三組結(jié)構(gòu)面切割碎裂一鑲嵌結(jié)構(gòu)，8L048（新）至8L048（舊）塔位之間，地形較陡、基巖出露，崩塌發(fā)育，但對邊坡整體穩(wěn)定性影響較小。在卸荷作用和重力作用下，表層巖體容易發(fā)生脆性折斷，但對塔基邊坡整體穩(wěn)定性影響小。塔位坡度較小，邊坡大部分覆蓋層厚度較小，塔基位于山脊上，因此8L048（新）塔基整體相對穩(wěn)定，可以立塔。

由于8R048、8L048（新）、8L048（舊）塔基位于同一條形臺階狀山脊，因此穩(wěn)定性息息相關(guān)，下面再對8R048塔位進(jìn)行分析說明。

c.8R048

8R048塔位于邊坡上部，后緣發(fā)育有傾倒變形體，表層巖體卸荷明顯，巖體碎裂化突出，易發(fā)生巖體崩落垮塌。A、D腿均位于崩塌堆積體上，其穩(wěn)定性較差，須進(jìn)行防護(hù)，C腿處開挖揭露有基巖。樁身段上部可能是傾倒崩塌的塊石堆積，需做好防護(hù)?？傮w而言，進(jìn)行適當(dāng)防護(hù)后塔位邊坡整體穩(wěn)定。

鑒于8L048塔位樁孔開挖時，引起堆積體的變形，導(dǎo)致樁基護(hù)壁發(fā)生明顯變形和樁基上部的崩塌。出于對8R048、8L048（新）塔位的安全考慮，需要對8048整個邊坡穩(wěn)定性進(jìn)行計算，核算其穩(wěn)定性?；姘凑諒娦逗蓭У捉缂僭O(shè)，對剖面圖的剖分見圖7。

在對邊坡結(jié)構(gòu)特征、復(fù)雜地質(zhì)條件及塔基四個塔腿的現(xiàn)場分析的基礎(chǔ)上，進(jìn)行邊坡和危險性較大的塔腿的定量穩(wěn)定性分析。對于崩塌堆積體或碎裂巖體等似均質(zhì)體，穩(wěn)定性計算軟件采用加拿大GEO-SLOPE國際有限公司開發(fā)的二維有限元數(shù)值模擬軟件GEO-Studio中的邊坡穩(wěn)定性分析SLOPE/W模塊中的Bishop法對邊坡穩(wěn)定性進(jìn)行計算。根據(jù)邊坡特征及可能出現(xiàn)的各種工況組合，計算主要考慮天然、暴雨、地震、荷載（單個塔位所承載的荷載約為600KN，每個塔位各塔腿所承受的荷載約為150KN，）四種情況，剖面不同工況下穩(wěn)定性計算結(jié)果見下表2。

計算結(jié)果表明：在天然工況、暴雨工況、地震工況、荷載工況剖面穩(wěn)定狀態(tài)良好，處于穩(wěn)定狀態(tài)，整體穩(wěn)定性較好。

結(jié)論

通過上述地災(zāi)評估和地質(zhì)雷達(dá)探測的結(jié)果，可以得出以下結(jié)論。

8L048（舊）塔位于堆積體上，且深度較大，開挖引起堆積體向前滑移變形，剪切破壞樁孔，并引起地表裂縫的產(chǎn)生和擴展。該處穩(wěn)定性較差，不適宜設(shè)置塔基。8L048（新）塔基位于稍緩的坡體上，堆積體厚度相對較小，塔位地質(zhì)條件良好，穩(wěn)定性較好。8R048塔位后緣發(fā)育有傾倒變形和崩塌，表層巖體碎裂，塔基施工和運營期應(yīng)注意對崩塌落石的防護(hù)，防止威脅施工人員安全。

8048邊坡整體穩(wěn)定性較好，地表巖體碎裂松動，在開挖時應(yīng)注意護(hù)坡，避免崩落石塊對施工人員的損害。

地災(zāi)評估方法是通過野外調(diào)查分析，室內(nèi)處理，定性與定量相互結(jié)合的方法，物探手段同樣也是具有采集、處理和解釋的流程，通過外業(yè)的定性判斷，室內(nèi)定量分析，兩種方法相互結(jié)合驗證，能夠?qū)吰路€(wěn)定性評價給出更可靠的依據(jù)，為工程施工的有序開展提供有力保障。