缓倾角顺层岩质边坡稳定性分析及其治理措施探讨

蔡红刚

摘要：本文主要依据调查及勘察资料，分析缓倾角边坡的物性、结构面组合关系及岩体结构特征等，讨论各类边坡破坏特征及机制，并提出相应的设计治理措施。

关键词：顺层岩质边坡；关键块体

一、引言

自然界中层状构造的沉积岩占陆地面积的三分之二，并且部分变质岩及岩浆岩也具有层状构造，导致工程建设中遇到大量层状边坡问题。在自然环境或工程建设过程中，当自然边坡或开挖边坡的坡面与层状岩体层面二者走向和倾向基本一致（一般为二者夹角小于30°）时，此类边坡即顺层岩质边坡。国内外学者对各类边坡问题进行了大量研究，其中黄润秋[1]研究了西南等地区岩石高边坡发育的动力过程及其稳定性控制；黄润秋等[2]在唐屯高速公路顺层岩质边坡变形及治理对策研究；许强教授[3]对平推式滑坡的稳定性进行了研究；李安洪等[4]针对渝怀铁路中顺层岩质边坡稳定性及支挡防护设计进行了专项研究。本文主要针对山区公路、铁路、市政建设等遇到的顺层岩质边坡进行稳定性分析，并提出该类边坡的治理措施。这类顺层岩质边坡因坡脚开挖小，边坡临空侧较矮等往往未引起重视，结果多发生次生连续失稳，造成严重损失。

二、边坡工程地质条件探讨

（一）物性（力学性）

现场调查发现，边坡结构面（层面、节理面）多平直光滑，夹有泥土，处于长期受水状态。水对边坡岩体有明显的物理软化作用，在结构面方面表现得尤为突出。水对岩石的物理软化作用，主要表现为微裂隙及空隙浸水，并形成水压力，对边坡产生不利影响。

（二）结构面组合关系

根据长期对岩体结构面的调查分析，在层状岩体中，往往发育两组X型结构面，一组与层面走向一致或小角度相交，易形成边坡后缘切割面；另一组往往与层面垂直或大角度相交，形成失稳边坡侧边界。在上述三组结构面的作用下易形成边坡失稳灾害。

（三）岩体结构特征

层状岩体是发生顺层岩质边坡的重要因素，特别是砂岩与泥质岩体互层形成的岩质边坡。互层状岩体相比于厚层或块状岩体，其自身存在不均，导致边坡易沿薄弱的接触带发生破坏。

三、边坡变形破坏特征及机制分析

对于缓倾角顺层岩质边坡，在受水、结构面及岩体结构的综合作用下，易形成“席状”块体，边坡未发生变形时，裂隙多处于微张或闭合状，往往不会引起重视。边坡一旦开挖形成局部临空状，改变边坡完整的传力系统，就会导致靠近临空面的块体最新发生失稳，导致其与后一接触块体拉张开裂，形成第二个临空，这种块体逐渐递进开裂变形，就形成边坡“多米诺骨牌”失稳效应，最终形成整个边坡失稳。

降雨等形成的地表径流渗入岩体裂隙中，形成间歇裂隙充水状，因后缘裂隙多贯通到底面而充满水，而底部裂隙未完全贯通，形成部分充填裂隙水。块体后侧裂隙充满水后形成静水压力，底部局部充满水多为承压水压力。边坡坡脚位置因道路、电缆沟、排水沟或挡墙基槽开挖，破坏了边坡原有的传力机制，导致力的传递失去平衡。块体1因其前部块体被挖除，在水压力及自重应力等综合作用下，最先失稳；块体2随着块体1的失稳而失稳，后续块体因失去前缘块体失穩而形成连续失稳破坏。在边坡稳定分析及失稳破坏过程中，关键块体为被挖除块体；在支挡设计时，关键块体为1或块体2，在开挖前，识别出块体1或2后，对其采取主动支挡措施，将挖除的块体提供的抗力提前补充到位，即可避免坡体失稳破坏。

四、治理措施探讨

岩质边坡支挡设计主要方案有挡墙、抗滑桩（锚拉桩）、锚杆（索）、锚喷等，针对本文这种块体失稳型岩质边坡，根据其失稳机制，建议采取补偿式设计方法。在关键块体被挖除或破坏前，对支挡的关键块体进行超张拉型预应力主动支护模式，可采用锚杆或锚索支护。当边坡岩体比较破碎时，应采用锚杆挡墙或格构式锚杆挡墙支护。

五、结论建议

综上所述，针对本文缓倾角边坡破坏特征及机制，应充分认识到关键块体在稳定分析及治理设计中的重要性，应采取补偿式设计方法。

参考文献：

[1]黄润秋.岩石高边坡发育的动力过程及其稳定性研究[J].岩石力学与工程学报，2008，27（8）：1525～1543.

HUANG Runqiu.Geodynamical process and stability control of high rock slope development station[J]，Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering，2008，27（8）：1525～1543.

[2] 黄润秋、赵建军等.汤屯高速公路顺层岩质边坡变形机制分析及治理对策研究[J].岩石力学与工程学报，2007，26（2）：239～246.