岩质边坡变形破坏的类型

我国是一个多山的国家,地质条件十分复杂。在山区,道路、房屋多傍河而建或穿越分水岭,因而会遇到大量的岩质边坡稳定问题。边坡的变形和破坏,会影响工程建筑物的稳定和安全。

岩质边坡的变形是指边坡岩体只发生局部位移或破裂,没有发生显著的滑移或滚动,不致引起边坡整体失稳的现象。而岩质边坡的破坏是指边坡岩体以一定速度发生了较大位移的现象,如边坡岩体的整体滑动、滚动和倾倒。变形和破坏在边坡岩体变化过程中是密切联系的,变形可能是破坏的前兆,而破坏则是变形进一步发展的结果。边坡岩体变形破坏的类型可概括为松动、松弛张裂、蠕动、剥落、崩塌落石、滑坡等。

1. 松动

边坡形成初始阶段,坡体表层往往出现一系列与坡向近于平行的陡倾角张性裂隙,被这种裂隙切割的岩体便向临空方向松开、移动,这种过程和现象称为松动。它是一种斜坡卸荷回弹的过程和现象。

存在于坡体的松动裂隙,可能是应力重分布时新生的(见下文的“松弛张裂”),但大多是沿原有的陡倾角裂隙发育而成的。它仅有张开而无明显的相对滑动,张开程度及分布密度由坡面向深处逐渐变小。在保证坡体应力不再增加和结构强度不再降低的条件下,斜坡变形不会剧烈发展,坡体稳定不致破坏。

边坡常有各种松动裂隙,实践中把发育有松动裂隙的坡体部位,称为边坡松动带。

边坡松动会使坡体强度降低,还会使各种营力因素更易深入坡体。坡体内各种营力因素的活跃程度增大,是边坡变形与破坏的初始表现。因此,划分边坡松动带,确定边坡松动带范围,研究边坡松动带内岩体特征,对论证边坡稳定性,特别是对确定开挖深度或灌浆范围,都具有重要意义。

边坡松动带的深度,除与坡体本身的结构特征有关外,还受坡形和坡体原始应力状态控制。显然,边坡越高、越陡,地应力越强,边坡松动裂隙便越发育,边坡松动带深度也越大。

2. 松弛张裂

松弛张裂是指边坡岩体因卸荷回弹而出现的张开裂隙的现象,如图4.30所示。它与上述边坡岩体松动现象并无十分严格的区别。它是在边坡应力调整过程中的变形。例如,由于河谷的不断下切,在陡峻的河谷岸坡上形成的卸荷裂隙;路堑边坡的开挖可使岩体中原有的卸荷裂隙得到进一步发展,或者由于开挖形成了新的卸荷裂隙。这种裂隙通常与河谷坡面、路堑边坡面相平行。而在坡顶或堑顶,则会因卸荷引起的拉应力作用形成张裂带。边坡越高、越陡,张裂带越宽。如通过大渡河谷的成昆铁路,有的路堑边坡堑顶紧接着高陡的自然山坡,分布在其上的张裂带宽度可达一两百米,自地表向下的深度也可达百米以上。一般来说,路堑边坡的松弛张裂变形多表现为顺层边坡层间结合的松弛、边坡岩体中原有节理裂隙的进一步扩展及岩块的松动等现象。

3. 蠕动

蠕动是指边坡岩体在重力作用下长期缓慢的变形。这类变形多发生于软弱岩体(如页岩、千枚岩、片岩)或软硬互层岩体(如砂页岩互层、页岩灰岩互层)中,常形成挠曲型变形。当边坡为反坡向的塑性薄层岩层时,会向临空面一侧发生弯曲,形成“点头弯腰”变形,如贵昆线大海哨一带就有这种岩体变形。当边坡岩体为顺坡向的塑性岩层时,在边坡下部常产生揉皱变形,甚至发生岩层倒转,如成昆线铁西滑坡附近就有这种变形。由于边坡蠕动是在地质历史时期中长期缓慢形成的,因此,在边坡上见到的这类变形都是自然山坡上的变形。当人工边坡切割山体时,边坡上的变形岩体在风化作用和水的作用下,某些岩块可能沿节理转动,出现倾倒式的蠕动变形或牵引式的大规模坍塌变形现象。变形进一步发展,可使边坡发生破坏。

4. 剥落

剥落是指边坡岩体在长期风化作用下,表层岩体被破坏成岩屑和小块岩石,并不断向坡下滚落,最后堆积在坡脚的现象。产生剥落的边坡岩体基本上是稳定的。产生剥落的主要原因是各种物理风化作用使岩体结构发生破坏,如温度、湿度的变化等,都是表层岩体不断风化破碎的重要因素。对于软硬相间的岩石边坡,软弱易风化的岩石常常先风化破碎,发生剥落,从而使坚硬岩石在边坡上逐渐突出,这时,突出的岩石可能发生崩塌。因此,风化剥落在软硬互层边坡上可能引起崩塌。

5. 崩塌落石

斜坡岩土体中被陡倾的张性破裂面分割的块体,突然脱离岩体从陡倾的斜坡上崩落下来,以垂直运动为主,顺斜坡产生猛烈的翻转、跳跃,最后堆落在坡脚,这种现象和过程称为崩塌。落石是指个别岩块向下崩落的现象。

崩塌因发生急剧、短促和猛烈,故常摧毁建筑、破坏道路、堵塞河道,危害很大。如我国宝成、成昆、贵昆等铁路沿线,常有崩塌发生。据不完全统计,它占全部路基病害的50%以上。

6. 滑坡

滑坡是指边坡上的岩体沿一定的软弱结构面或带向下滑动的现象,是岩质边坡岩体常见的变形破坏形式之一。在边坡中的具体破坏形式多为顺层滑动和双面楔形体滑动。

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