典型紅層巖體結(jié)構(gòu)面對(duì)邊坡穩(wěn)固性的影響

鄭敏梁

摘要：巖體是由結(jié)構(gòu)面和結(jié)構(gòu)體所構(gòu)成，巖體結(jié)構(gòu)面對(duì)于巖質(zhì)邊坡的穩(wěn)定性具有重要的影響。不同性質(zhì)的結(jié)構(gòu)面對(duì)于邊坡的穩(wěn)定性具有不同程度的影響。紅層邊坡巖體作為一種典型的巖體結(jié)構(gòu)，其形成發(fā)展特點(diǎn)以及結(jié)構(gòu)等對(duì)于巖體的穩(wěn)固性有著十分重要的影響。本文通過分析紅層邊坡巖體的背景、基本類型、特征等，分析了對(duì)穩(wěn)固性的影響，從而為建筑工程施工提供參考。

關(guān)鍵詞：紅層邊坡巖體；結(jié)構(gòu)面穩(wěn)固性

1.研究背景

1.1紅層邊坡巖體的簡要介紹

紅層重點(diǎn)是由紅色的沉積巖構(gòu)成，表象特點(diǎn)為陸相，巖石的性質(zhì)重點(diǎn)為頁巖，砂質(zhì)巖石以及泥性巖石。巖體特點(diǎn)為軟硬互層，軟弱構(gòu)型面形成發(fā)展。紅層巖體軟弱構(gòu)型面的形成發(fā)展特點(diǎn)以及構(gòu)型形狀對(duì)紅層巖體的穩(wěn)固性有著影響。經(jīng)過研究侏羅紀(jì)時(shí)期紅層軟弱夾層的性狀，探究了在建筑工程的施工過程中，紅層的構(gòu)型穩(wěn)固性和形變特點(diǎn)[1]。本文對(duì)不同類型紅色邊坡巖體對(duì)于穩(wěn)固性的影響，提出了提升穩(wěn)固性的一些措施，探究了在建筑工程邊坡的施工過程中，紅層的構(gòu)型穩(wěn)固性和形變特點(diǎn)。

1.2紅層邊坡巖體對(duì)穩(wěn)固性影響的意義

邊坡的質(zhì)地在山體和丘陵區(qū)域一般為巖質(zhì)，在建筑兩旁的邊坡大多也是如此。這種質(zhì)地邊坡構(gòu)型穩(wěn)定的測(cè)算和評(píng)估，在施工建造中是十分關(guān)鍵的問題。紅層邊坡構(gòu)型的穩(wěn)固程度，對(duì)于建筑施工非常關(guān)鍵。它是建筑規(guī)劃設(shè)計(jì)依照的前提之一。

在我國基礎(chǔ)設(shè)施修筑過程中，尤其是在關(guān)鍵的修筑項(xiàng)目中，建筑兩旁的地質(zhì)和地形特點(diǎn)十分繁雜。地形高低不平，地質(zhì)構(gòu)型紛繁復(fù)雜。巖質(zhì)邊坡的數(shù)量龐大，在又高又陡的邊坡中裂隙、節(jié)理等情況非常容易引發(fā)施工事故。邊坡中高危險(xiǎn)性巖體對(duì)施工建設(shè)以至日常使用也都產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。所以，弄清兩側(cè)的紅層邊坡組成面特點(diǎn)和構(gòu)型關(guān)聯(lián)，評(píng)估邊坡的穩(wěn)固性，對(duì)其進(jìn)行精準(zhǔn)可靠的防治，在建筑工程的安全問題中就顯得十分關(guān)鍵。

2.紅層邊坡巖體構(gòu)型的基本類別及特點(diǎn)

紅層中松軟巖體的組成由巖體的結(jié)構(gòu)形式區(qū)分，并具有以下特點(diǎn)：關(guān)于超厚砂石巖層，當(dāng)構(gòu)型面之間的距離超過1m，可看作一個(gè)整體：當(dāng)兩個(gè)接近垂直的超厚砂巖陡節(jié)理形成發(fā)展，構(gòu)型面之間的距離從0.5m到1m，可看作板柱狀的構(gòu)型。紅層中其他的松軟巖體成分一般為層狀巖體構(gòu)型。當(dāng)每層的高度超過0.3m，是層狀構(gòu)型；當(dāng)每層的厚度不足0.3m時(shí)，是薄層構(gòu)型；在軟巖體的外層，因?yàn)轱L(fēng)化情況較為嚴(yán)重，形成的縫隙發(fā)展，導(dǎo)致了該巖體的外層構(gòu)型表現(xiàn)為層狀碎裂的特征[2]。通過分析以上紅層邊坡的巖體構(gòu)型的辨別條件并參照紅層邊坡巖體構(gòu)型的基本狀態(tài)，可分為六種類別：近水平緩傾斜邊坡巖體、傾斜邊坡巖體、陡坡、垂直、仰坡巖體和上覆紅層邊坡巖體。此外，參考巖性組合的基本特征，可以將水平緩傾斜邊坡巖體分為四類邊坡巖體構(gòu)型；而參考傾斜邊坡巖體依據(jù)巖層產(chǎn)狀與坡面產(chǎn)狀之間的聯(lián)系可分為四類，依據(jù)巖層傾角、巖層與邊坡的關(guān)系、構(gòu)型面形成發(fā)展程度，將這四種類別區(qū)分為六個(gè)亞種型，陡坡、直坡、仰坡巖體只有一種構(gòu)型類別；上覆沖積層巖體只有一種構(gòu)型類別，依據(jù)坡頂線的形狀和巖土組合的特點(diǎn)，邊坡巖體可分為兩種類別，分別為M形堆積土和層狀邊坡巖體二元結(jié)構(gòu)和雙M形堆積土和層狀邊坡巖體二元結(jié)構(gòu)。

3.區(qū)分紅層巖邊坡巖體構(gòu)型類別的說明及穩(wěn)固性

區(qū)分紅層軟巖邊坡巖體構(gòu)型是以邊坡巖體的構(gòu)型狀態(tài)為條件的，重點(diǎn)依據(jù)紅層軟巖的傾角將其區(qū)分為四種類型——近水平緩傾的邊坡巖體（傾角小于15°），傾斜的邊坡巖體（傾角在15°與65°之間的），陡傾、直立、倒轉(zhuǎn)的邊坡巖體（傾角大于65°的）和上覆堆積層的邊坡巖體一共4類。由于該四種邊坡巖體構(gòu)型類別不一樣，也決定了邊坡穩(wěn)固性的水平不一樣，導(dǎo)致了邊坡的破壞模式與破壞原理也是不一樣的。

3.1近水平緩傾的邊坡巖體構(gòu)型和邊坡穩(wěn)固性

重點(diǎn)受巖性組合影響，但巖層及層間軟弱夾層產(chǎn)狀近水平緩傾，該類邊坡巖體的穩(wěn)固性重點(diǎn)受巖性組合影響，其次受構(gòu)型面和軟弱夾層的因素影響。綜上所述，上述邊坡巖體通過參考巖性組合以及構(gòu)造的特征可以將其分為塊狀板柱狀砂巖的巖體構(gòu)型、塊狀板柱狀砂巖蓋層層狀構(gòu)型以泥巖為主的層狀構(gòu)型，以及砂巖、泥巖等巖體結(jié)構(gòu)的巖互層構(gòu)型的四種。

3.2傾斜的邊坡巖體構(gòu)型和邊坡穩(wěn)固性

在巖體構(gòu)型類別和亞種區(qū)分中，突出了巖層、層間軟弱面、層間軟弱夾層和構(gòu)型面的作用。依據(jù)巖層與坡面的關(guān)系，將順層邊坡和反傾順層邊坡（順坡節(jié)理形成發(fā)展的巨型巖體構(gòu)型）的巖體構(gòu)型進(jìn)行了區(qū)分，巖體構(gòu)型重點(diǎn)由厚砂巖、砂泥巖互層和斜層狀巖體構(gòu)型組成——即指的是順層斜層狀邊坡巖體構(gòu)型、反斜層狀邊坡巖體構(gòu)型以及正交層狀邊坡巖體構(gòu)型[3]。

3.3陡傾、直立、倒轉(zhuǎn)的紅層邊坡巖體

此種類型的邊坡巖體出現(xiàn)較少——雖然構(gòu)型面相對(duì)形成發(fā)展，但巖層彎曲、錯(cuò)動(dòng)、破碎、陡峭，巖層傾角通常大于邊坡傾角，所以構(gòu)型面對(duì)邊坡穩(wěn)固性不起作用。巖性組合特點(diǎn)及巖層與邊坡的夾角關(guān)系對(duì)邊坡穩(wěn)固性影響不明顯。所以，這類邊坡巖體沒有細(xì)分為類別和亞種。

3.4上覆堆積層的紅層邊坡巖體

這是一種特殊的二元構(gòu)型。這種邊坡巖體的穩(wěn)固性與上覆巖層性質(zhì)和坡頂形狀之間的關(guān)聯(lián)性很大。因此可以參考堆積土和坡頂?shù)奶卣?，區(qū)分為兩種類別——M形堆積土與層狀邊坡巖體的二元構(gòu)型和雙M形堆積土與層狀邊坡巖體的二元構(gòu)型。區(qū)分簡單明了，易于工程應(yīng)用。所以，分類中包括巖體工程地質(zhì)評(píng)價(jià)（含邊坡病害）和工程建議兩部分內(nèi)容。

4.基于紅層邊坡巖體構(gòu)型面對(duì)穩(wěn)固性的測(cè)量分析

4.1構(gòu)型面對(duì)巖坡穩(wěn)固性影響

由于巖體中大部分地質(zhì)結(jié)構(gòu)面都存在差異，其形成原因也各不相同。并且在巖體穩(wěn)定性的研究中，結(jié)構(gòu)面的產(chǎn)狀、規(guī)模情況以及類型的差異，都將對(duì)其以及巖體的穩(wěn)定程度形成干擾（見圖1所示）。例如，在對(duì)巖體穩(wěn)定性邊界條件進(jìn)行解析時(shí)，作為結(jié)構(gòu)面而言，緩傾角的滑面通常情況下在控制穩(wěn)定性中最為危險(xiǎn)[4]。唯有進(jìn)行豐富的地質(zhì)實(shí)地考察，和完整的工程地質(zhì)探究（結(jié)構(gòu)面理論以及優(yōu)勢(shì)面理論等），才能夠精確地確定可能性滑動(dòng)面。因此能夠確定，結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀和巖坡失穩(wěn)破壞緊密相連。對(duì)結(jié)構(gòu)面和坡面進(jìn)行空間位置分析的必要性不言而喻。然而，在現(xiàn)實(shí)工程施工時(shí)，巖體結(jié)構(gòu)面的相關(guān)參數(shù)并不穩(wěn)定，存在一定的變化，并且較為離散。所以，對(duì)實(shí)際結(jié)構(gòu)面而言，需要經(jīng)過周密的測(cè)算與統(tǒng)計(jì)，才可以對(duì)其優(yōu)勢(shì)數(shù)量和邊坡穩(wěn)定性的影響做出準(zhǔn)確判斷。

4.2赤平極射投影

對(duì)于上述測(cè)量分析，是效果最為明顯的辦法。這一手段的操作原理為，在等體積網(wǎng)上對(duì)節(jié)理等相關(guān)實(shí)際測(cè)量結(jié)果以正常產(chǎn)狀進(jìn)行投影。逐漸向中心增大，圓點(diǎn)為90°，以使極圖，然后用密度計(jì)測(cè)量等容網(wǎng)絡(luò)上每一個(gè)點(diǎn)。然后，運(yùn)用插入法對(duì)節(jié)理密度百分比等值線進(jìn)行描繪。參照其中密度極高點(diǎn)的方位，能夠獲得優(yōu)勢(shì)結(jié)構(gòu)面的統(tǒng)計(jì)產(chǎn)狀。在赤平投影中，參照邊坡產(chǎn)狀以及也許會(huì)滑動(dòng)面的綜合摩擦角，繪制出邊坡的摩擦圓和大圓。這時(shí)的邊坡滑動(dòng)條件應(yīng)為滑動(dòng)面傾角或兩滑動(dòng)面的交線應(yīng)小于邊坡傾角，且比綜合摩擦角要大。在這種投影方法中，邊坡大圓和摩擦圓之間的陰影表示為存在滑動(dòng)隱患的部分（危險(xiǎn)區(qū)）。依據(jù)構(gòu)型面是否處于危險(xiǎn)區(qū)及其走向，可以推斷構(gòu)型面對(duì)巖體穩(wěn)固性的影響。兩個(gè)構(gòu)型面的結(jié)合能否形成楔形，取決于兩個(gè)構(gòu)型面的交線是否落在危險(xiǎn)區(qū)域。它可能在該區(qū)域滑動(dòng)，但在外面是安全的。如果兩個(gè)構(gòu)型面傾角與邊坡大體上無差異（不排除在安全區(qū)內(nèi)）。然而，若一個(gè)結(jié)構(gòu)面的傾角比另一個(gè)要大，那么會(huì)造成折線滑動(dòng)[5]。

4.3巖質(zhì)邊坡穩(wěn)固性評(píng)價(jià)

巖質(zhì)邊坡破壞多為滑動(dòng)破壞。所以，依據(jù)滑動(dòng)面的形狀和組合，巖質(zhì)邊坡的破壞類別可分為平面滑動(dòng)、楔體滑動(dòng)和折線滑動(dòng)。巖體穩(wěn)固性評(píng)價(jià)通常也采用安全系數(shù)法的計(jì)算方法進(jìn)行測(cè)算。

由于在建筑施工中，所處的環(huán)境不同，遭遇巖體環(huán)境的情況比較多，巖石邊坡更是在施工過程中常見的情形，因此針對(duì)不同的環(huán)境，通過科學(xué)的手段進(jìn)行系統(tǒng)的測(cè)量分析，有助于施工人員更好地掌握現(xiàn)場(chǎng)的詳細(xì)信息。

5.結(jié)語

綜上所述，通過紅層邊坡對(duì)于巖體穩(wěn)定性的分析可以得出以下結(jié)論：

5.1對(duì)于巖質(zhì)邊坡，尤其是堅(jiān)硬巖質(zhì)邊坡，應(yīng)通過分析巖體構(gòu)型面的傾斜產(chǎn)狀和形成發(fā)展程度，分析邊坡的潛在破壞模式；

5.2赤平投影法計(jì)算巖體構(gòu)型，方便有效，能準(zhǔn)確預(yù)測(cè)構(gòu)型面邊坡的破壞模式；

5.3在結(jié)構(gòu)面的研究中融入了巖石強(qiáng)度相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)算，評(píng)判結(jié)果無誤，符合實(shí)際勘探結(jié)果；

通過上述研究，一方面基于不同的方法進(jìn)行精準(zhǔn)測(cè)量，其次在建筑施工過程中，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，通過籌劃與設(shè)計(jì)，提升紅層邊坡巖體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性。

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