浅谈水与岩体的耦合作用及其对高边坡稳定性的影响

唐 静

(福建省第一公路工程公司，福建 泉州 362000)



浅谈水与岩体的耦合作用及其对高边坡稳定性的影响

唐 静

(福建省第一公路工程公司，福建 泉州 362000)

基于水与岩体的耦合作用及其对高边坡稳定性的影响研究，首先要分析水对岩体强度的弱化作用，然后阐述水与岩体的不同情况产生的影响，最后详细论述水与岩体的耦合作用及其对高边坡稳定性的影响，通过这些内容，找出京台宁德段A4合同段K85+100～K85+500造成高边坡失稳的原因，采取合理的方法解决。

水与岩体；耦合作用；高边坡稳定性

1 水对岩体强度的弱化作用分析

从岩体的结构进行分析，其结构能够分为结构体和结构面。在饱水的环境下，岩体中的可溶性成分不断被弱化，并在水的作用下分解。不同岩石在水的作用下，表现出的弱化程度也有所不同。主要针对京台宁德段A4合同段K85+100～K85+500进行分析，研究其高边坡稳定性。在特定的速率上，不同岩体的劈裂抗拉强度有所不同，饱水花岗岩为8.7 MPa，干燥花岗岩的数值为9.1 MPa。在试验设计中，花岗岩的亲水性比较差，所以在遇水后不会产生较大的影响，但是如果边坡为泥岩，那么遇水后，其强度会大幅降低，导致滑坡事故产生。

2 水与岩体的不同情况产生的影响

该研究区域，因为边坡节理裂隙极发育，孤石较多，岩性不一，尤其K85+380-480段为节理发育密集带，不均匀风化严重，且地下水极丰富。因此，地质条件复杂是该段边坡产生变形的主要原因，边坡总体定性为因地质原因产生边坡滑坡体。

高边坡岩体含有硬性非贯通裂隙，工作人员需要考虑贯通的软弱结构面，然后研究其变形情况。其产生的变形特征，主要是损伤演化的结果，这个过程中，有地下水和雨水的作用。如果实际情况对原有基础进行伤害，并增加了水渗入带来的影响，会导致变形进一步扩散。在实际勘测中，基本完成坡面排水及反压回填处理，期间也每天对抗滑桩桩体后侧裂缝进行了观测，观测结果为裂缝主要分布在K85+100～K85+360段8-10#抗滑桩及K85+360～K85+500段1-7#抗滑桩处，裂缝宽度达到1.9～10.5 cm，最大处出现在K85+360～K85+500段3#抗滑桩处为10.5 cm。此外，在第四级平台、第五级平台和5-7级已完成的防护施工的坡面处均出现了不同程度的裂缝，范围主要集中在K85+360～K85+420处。

3 水与岩体的耦合作用及其对高边坡稳定性的影响

在高边坡岩体含有与坡向一致的贯通软弱结构面时，工作人员应加强对边坡稳定性的控制，主要是贯通软弱结构面，通过加强控制强度，降低水对整体的影响。从理论层面分析，软弱结构面主要是一个三维曲面，工作人员为了更好的计算，会简化为一维或二维问题。一些特殊情况下，水文气象条件也会对高边坡造成影响，例如暴雨或是地下水的入渗，会减少软弱结构面的剪切强度，造成边坡失稳。

对高边坡急性钻探，工作人员发现部分区域的岩体渗水比较严重，透水性极好。这种情况，废水下渗和暴雨季节的降雨都会导致软弱结构的抗剪能力有所降低。一些部门在市内进行了相应研究，主要分析结构面起伏的力学效应和夹泥成分，以及结构的不均匀性。在试验中，会受到现场条件的限制，注意增加试件的尺寸，采取硬性结构或是夹泥，使用“排水剪”。试验中，夹泥主要是棕色或是紫红色，含有大量粉粒，其主要出现在断裂的下盘面上，分布不均匀，其上方为零碎的角砾，粒间有泥膜。

根据合同段的实际情况，要对暴雨季节的情况进行模拟，分析大量雨水渗入软弱结构面后的影响。一般情况下，水分会降低夹泥的抗剪强度，并且在水中浸泡24 h之后，会促使夹泥形成一种基本饱和状态。为了确保室内试验的效果与现场相一致，要尽量模拟现场情况，尤其是上下岩块与结构面的联系，保证含水率稳定不变，试验选用排水快剪，使其处于潮湿的环境。在直剪试验后，要分析内聚力以及，内部的摩擦力。在夹泥中，含有没有完全软化的小硬块，会对整体效果产生影响。在本次饱水后，软弱结构面的夹泥稳定性和抗剪强度，与未浸水情况进行比较，越下降了34%，但是已经严重影响了边坡的稳定性。

如果工作人员将软弱夹泥除去，使用剩下的硬性结构面进行试验，发现软弱结构面的抗剪强度高于软弱结构面的抗剪强度。其中两种比较对象的内摩擦系统f=tgh，会下降1/4，但是粘聚力C会有所增加，这种情况主要是因为硬性结构的粘结力较弱。在实际施工中，滑坡实例也能够反映出水与贯通软弱结构面的耦合作用对高边坡稳定性的影响。

该段边坡构造带发育，地下水极丰富，根据K85+360-500段边坡现场已设置的监测孔变形数据来看，ZK1和ZK4分别在12 m和16 m处变形，而ZK5在深度20 m位置处变形，初步判断滑坡体厚度在20米位置处。滑坡会受到岩体性质的影响，在力的作用下，岩体向不同方向发展，这种情况下容易产生滑坡事故。从设计角度看，由于该段边坡地质情况条件较复杂，设计第4级抗滑桩较到位，但第4-6级锚索锚固深度略显不足，施工支护还是及时的。有专家分析，该边坡表层为凝灰岩或闪长岩，地表有残坡积层但不厚，下层主要是风化层。因风化原因，节理裂隙极发育，尤其K85+380-480段为节理发育密集带。地质情况复杂是该段边坡产生变形的主要原因，因此，须先搞清地质情况才可进行下步工作，同时现场裂缝应将裂缝口开挖后用粘土夯实，确保地表水不渗入，同时把地表水引出坡外。

通过研究观测，在本次研究中，滑坡事故主要是顺层滑坡，软弱粘土层薄层为滑坡的画面，这种情况下滑坡的角度很小，一般在6°左右，由此滑动的速度也不大，不会超过17 mm/d。发生滑坡后，滑坡主要是水平位移，在后部属于垂直位移，并具有明显的蠕变变形特点。在推移式滑坡中，其产生原因是人工开挖出比较危险的陡坡。在实际勘测中，这种陡坡产生的原因主要有三个方面。一是地下采矿，严重破坏了上层岩体的覆盖性和完整性，增加了斜坡岩体的透水性。二是水文条件的变化，近年来降雨量逐渐增加，增加了陡坡的含水量。三是地表工业用水和生活用水的作用。这种原因都造成边坡粘土层夹层的含水量增加，强度大幅下降，降低了斜坡整体的稳定性。潜在滑移面比较平缓，但在雨水和地下水的作用，会降低边坡的稳定性，所以水与岩体贯通软弱结构面的耦合作用对高边坡稳定性有着重要的影响。

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2016-04-12

唐静(1975-)，男，重庆万州人，本科，研究方向：道路桥梁施工。

U417.1

C

1008-3383(2016)07-0055-02