关于斜坡岩体工程地质的探讨

摘要：天然斜坡或人工边坡形成过程中，岩(土)体内部甄有的应力状态将随着过程的进行丽发生变化，引起应力的重分布和应力集中等效应。斜坡岩体为适应这种新的应力状态，将发生不同形式和不同规模的变形与破坏，使斜坡日趋变缓。本文结合斜坡岩体变形破坏机制及类型浅要介绍防治斜坡失稳的一些主要措施。

关键词：斜坡岩体;稳定性;防治措施

一、斜坡岩体稳定性基本概念及研究意义

在各种自然或人为的内、外营力作用下，斜坡的外形、内部结构以及应力状态都在不段变化。这些内、外动力环境，则是推动斜坡发展变化的外部因素。

斜坡在演变过程中，可出现不同形式、不同规模的交形与破坏，如滑坡。崩塌等。我国是一个滑坡。崩塌灾害较为频发的国家，据不完全统计，近十年来几乎平均每年有一次重大崩滑，造成灾害事故。斜坡变形破坏过程和它所造成的不良地质环境均可对人类工程活动带来十分严重的危害，并且还可能引起生态环境的失调和破坏，造成更大范围和更为深远的影响。

斜坡稳定性预测失误，往往给工程带来不可估量的损失。如意大利瓦伊昂水库滑坡事件。斜坡岩(土)体稳定性的工程地质分析设计两个方面的任务。一方面要对斜坡的稳定性做出评价和预测;另一方面要为设计合理的人工边坡以及制定有效整治措施提供依据。这两方面任务的实现。都必须阐明斜坡是否具有产生危害性变形与破坏的可能性，以及变形破坏的方式和规模。要设计一个稳定而又经济合理的边坡，也应以边坡在运营期间不发生危害性的变形和破坏为准则。所以斜坡稳定性的工程地质分析.应从研究斜坡变形和迫害的规律人手.对斜坡的演变全过程开展系统的研究。

斜坡变形破坏过程中所造成的各种迹象，清楚揭示了表层岩阵在不同条件下演变的全过程，因而也是建立岩体变形破坏地质模式的极为重要的依据。此外，这种研究还有助于严格区分表生结果面和构造结构面，以免对区域构造分析做出错误判断。

二、斜坡变形破坏机制及类型

(一)蠕滑一拉裂

这类变形导致斜坡岩体向坡前临空方向发生剪切蠕变，其后缘发育自坡面向深部发展的拉裂。主要发育在均质或似均质体斜坡中.倾内薄层状层状体坡中也可发生。一般发生在中等坡度(β<400)斜坡中。

变形发展过程中，坡内有一可能发展为破坏砸的潜在滑移面，它受最大剪应力面分布状况的控制。该面以上实际上为一自坡面向下递减的剪切蠕变带。

对致密粘土边坡的研究表明，在未破坏之前，这种剪应变值可达2.5cm。也即如果剪切蠕变带厚度为D，则坡面位移量(ΔZ)可达0.25×D。随着蠕滑的进展，坡面下沉，拉裂面向深处扩展，往往达到潜在剪切面，造成剪切面上剪应力集中。地表水沿拉裂面渗入坡内，从而又促进蠕滑的发展，削弱剪切面的抗剪强度，最后被剪断面导致滑坡。

(二)滑移一压致拉裂

这类变形主要发育在坡度中等至陡的平缓层状体斜坡中。坡体沿平缓结构面向坡前临空方向产生缓慢的蠕变性滑移。滑移面的锁固点附近，因拉应力集中生成与滑移面近于垂直的拉张裂隙。向上扩展且其方向渐转成与最大主应力方向趋于一致并伴有局部滑移。这种拉裂面的形成机制与压应力作用下格里菲斯裂纹的形成扩展规律近似，所以它应属压致拉裂。滑移和拉裂变形是由斜坡内软弱结构面处自下而上发展起来的。

(三)滑移一拉裂

斜坡岩体沿下伏软弱面向坡前f临空方向滑移，并使滑移体拉裂解体。受已有软弱面控制的这类变形，其进程取决于作为滑移面的软弱面的产状与特征。当滑移面向临空方向倾角已足以使上覆岩体的下滑力超过该面的实际抗剪阻力时，则在成坡过程中该面一经被揭露临空，其后缘拉裂面一出现即迅速滑落，蠕变过程极为短暂。一般情况下，当α>Φp，时，即可出现这种情况。而当a=Φr，时，变形可向滑动逐渐过渡，发展为由坡前向顶缘逐步解体的块状滑坡，其外观与扩离体相似。

滑移块体的一侧，如因某种原因(如滑移面产状的变化、侧向切割面的限制等)受阻。可表现为平面旋转式的滑移—拉裂。被裂隙分割的砂岩块体沿下伏泥岩面滑动。由于滑面南侧产状转为向坡内倾斜，滑块则以该处为约束端作旋转滑动，形成放射状的滑块。类似的现象也可在块状体斜坡楔形滑体中见到。

由于这类变形体或滑体有一系列与滑面直接相通的拉裂缝，因而对降水十分敏感，不仅滑移面强度因降水而降低，还可由于裂缝中充水而促进变形发展。

(四)滑移一弯曲

主要发育在中一陡倾外层状体斜坡中.尤以薄层状岩体及延性较强的碳酸盐类层状岩体中为多见。这两类斜坡的滑移控制面倾角已明显大于该面的峰值摩擦角，上覆岩体具备沿滑移面下滑条件。但由于滑移面未临空.使下滑受阻，造成坡脚附近顺层板梁承受纵向压应力，在一定条件下可使之发生弯曲变形。

(五)弯由一拉裂

主要发育在陡立或陡倾内层状体组成的中一极陡坡中。主要发生在斜坡前缘，陡倾的板状岩体在自重弯矩作用下。于前缘开始向临空方向作悬臀粱弯曲，并逐渐向坡内发展。弯曲的板梁之间互相错动并伴有拉裂，形成平行于走向的反坡台阶和槽沟。板梁完全剧烈部位往往产生横切板梁的折裂。由于随扳梁弯曲发展，作用于板梁的力矩也随之增大，所以这类变形一旦发生，通常均显示累进性破坏特征。

薄而较软的层状岩体，由于弯曲变形角度可以很大，最大弯折带常形成倾向坡外断续的拉裂面，岩层中原有的垂直层面的裂隙转向坡外倾斜。在这种情况下。继续变形将主要受这些倾向坡外的破裂面所控制，实际上已转为滑移—拉裂变形，最终发展为滑坡，这一演化过程已为再现模拟所证实。值得指出的是。倾内层状体斜坡演化过程中具有双重潜在滑移面特征，可分别形成表层滑塌和深部滑坡。

(六)塑流一拉裂

这类变形主要发生在软弱基座体斜坡中。下伏软岩在上覆岩层压力作用下，产生塑性流动并向临空方向挤出，导致上覆较坚硬的岩层拉裂、解体和不均匀沉陷。风化作用以及地下水对软弱基座的软化或溶蚀、潜蚀作用.是促进这类变形的主要因素。

在软弱基座产状近于水平的斜坡中，通常可见变形迹象，上覆硬岩的拉裂起始于软弱层的接触面，这是由于软岩的水平变形远远超过硬岩所致。斜坡前缘可出现局部坠落。随着上覆坡体的拉断解体，则发展为侧向扩离，或块状滑坡。当上覆岩层也具有一定塑性时，呗下伏呈塑流状的软岩载驮的坡体可整体向临空方向漂移，并于其后缘某处产生拉裂造成陷落带，形成整体式的侧向扩离，上述两种形式的变形体.也可在特大暴雨作用下产生平推式滑坡。风化作用及地下水活动等因素.列这类变形的演化起重要促进作用。

三、防止斜坡交形破坏的主要措施

(一)斜坡变形破坏的防治原则

防治原则应以防为主，及时治理，并应根据工程的重要性制订具体整治方案。

第一，要正确地选择建筑场地，合理地制定人工边坡的布置和开挖方案。例如在离地应力区开挖人工边坡时.应注意合理布置边坡方向.尽可能使边坡走向大致与地区最大主应力方向一致;露天采矿宜采用椭圆形矿坑，其长轴应平行于最大主应力方向。对于那些稳定性极差.而治理又难度高、耗资大的斜坡地段，应以绕避为宜。

第二，查清可能导致天然斜坡或人工边坡稳定性下降的因素，事前采取必要措施消除或改变这些因素，并力图改变不利因素，以保持斜坡的稳定性.甚至向提高稳定性的方向发展。

及时处理就是要针对斜坡已出现的变形破坏的具体状况.及时采取必要的增强稳定性的措施。当胁迫变形迹象已十分明显或已进入加速蠕变阶段时，仅采取消除或改变主导因素的措施已不足以制止破坏发生，在这种情况下，必须及时采取降低斜坡下滑力，增强斜坡抗滑能力的有效措施.迅速改善斜坡的稳定性。考虑工程的重要行是制订整治方案必须遵循的经济原则。对于那些威胁到重大永久性工程安全的斜坡变形和破坏。应采取较全面的、严密的整治措施，以保证斜坡具有较高的安全系数。对于一般性工程或临时性工程。则可采取较简易的防治措施。

(二)斜坡变形破坏的坊治措施

1.消除、削弱或改变使斜坡稳定性降低的各种因素

这方面的措施可分为两类。一类是针对导致斜坡外形改变的因素而采取的措施。只要是保证斜坡不受地表水的冲刷或海、湖、水库水波浪的冲蚀。如修筑导流堤、水下防波堤等。另一类措施是针对改变斜坡岩体强度和应力状态的因素采取的。为了防止易风化的岩石表层由于风化而产生剥落，可以在边坡筑成后用灰浆抹面，或在坡面上用浆砌片石筑一层护墙。在护墙脚处一定的湿度。防止坡面开裂，减小降水沿裂缝渗入的可能性，避免土层性能恶化而发生土爬或滑坡。

调整坡面水流、排出斜坡内的地下水、截断进入坡内的地下水流，对于防止坡体软化、消除渗透变形作用、降低空隙水压力和动水压力，都是极为有效的。这些措施在滑坡区和可能产生滑坡的地区尤为重要。

为了不让外围地表水进入滑坡区，可沿滑坡边界修筑天沟沟壁应不透水，否则反而起到向斜坡内输水的作用。在滑坡区内，为了减少降雨渗入，可在坡面修筑排水沟。在岩质斜坡中还可采用灰浆沟缝等措施。排除地下水的措施很多，应根据斜坡地质结构特征和水文地质条件加以选择。通常在土质斜坡内修筑支撑盲沟能收到良好效果。截断地下水流对于防止深层滑动或治理较大型的滑坡是很有效的，一般采用地下排水坑道。斜坡若有含水层时，水平坑道设在含水层与隔水层之间效果较好。

2.降低下滑力.提高斜坡抗滑能力

降低下滑力主要通过刷方减载。在刷方时必须正确设计刷方断面遵循"砍头压脚"的原则。特别注意不要在滑移一弯曲变形体隆起部位刷方，否则可能加速深部变形的发展。

提高滑体抗滑能力的措施很多。一种是直接修筑支、挡建筑物以支撑、抵挡不稳定岩体。支、挡建筑物的基础必须砌置在滑移面以下。岩质斜坡采用预应力锚杆或钢筋混凝土锚固桩杆加固，是一种很有效的措施。它可以增高结构面的抗滑能力。改善结构面上剪应力的分布状况，显著降低沿之发生累迸性破坏的可能性。锚杆的方向和设置深度应视斜坡的结构特征而定。在大型的滑坡体中还可采用成排的抗滑桩或预应力锚索格子梁等措施阻挡滑坡，后者在日本、香港等地滑坡治理中已收到良好效果。

另一类方式是通过改良岩体的强度性能增强斜坡的抗滑能力。对于岩质斜坡可采用固结灌浆等措施，但必须注意选择适宜的灌浆压力，否则反而促进斜坡变形。对于土质斜坡可采取电化学加固法、冻结法。还可采用焙烧法，即对坡脚处的土体进行焙烧加热，使其成为坚硬似砖的天然挡土墙，这种方法仅适用于粘土类图层中。我国铁路线上某些滑坡曾采用过这种方法，并取得良好效果。

3.防御和绕避措施

在一些经常有剥落或崩落的斜坡区.可修筑一些防御性建筑物而不去治理它。如道路建设中的明硐、卸塌棚等。为防止坠石，可在道路旁开挖积石沟。在道路建没中遇到难于治理的大滑坡时，可以采用绕避或从滑动面以下开挖隧洞通过。

在大型水电建设中，库区。尤其在近坝地区如有难于治理的可能复活的大型滑坡或可能失稳的大型变形体，可通过调节库水运行方案、局部爆破等方法，使滑体或变形体缓慢下滑或分不滑落，以保证不造成足以影响工程施工和运行的涌浪。这种方法目前有写国家正在实验探索。

四、结语

只有正确选择建筑场地，合理制定人工边坡的布置和开挖方案;查清施工周边可能导致天然斜坡或人工边坡稳定性下降的因素，及时采取应对措施;以工程的重要性来制定整治方案，避重就轻采取相应的防治措施.是确保斜坡安全稳定的关键。

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