岩石高边坡发育动力过程及其稳定性控制

岩石高边坡发育的动力过程及其稳定性控制
摘要：本文针对岩石高边坡的特征，研究其发育的动力过程及其影响因素，探讨高边坡稳定性控制方法。

关键词：岩石高边坡，稳定性控制
一.前言
在山区工程建设中，岩石高边坡是主要的地质环境以及工程的承载体，其稳定性及灾害控制问题，已经成了首要的工程地质问题。

如果管理与控制不合理，易使之偏离平衡状态，造成失稳，形成地质灾害。

岩石高边坡的稳定性问题不仅涉及整个环境的安全，也涉及工程本身的安全。

二. 岩石高边坡发育动力理论研究
对岩石高边坡的研究主要是通过对地质现象进行观察和分析，了解其发育过程，以及这一过程中岩体内部的破裂行为、潜在的滑动面孕育、发展和破坏，从而为岩石高边坡稳定性的评价及其失稳预测提供理论依据。

岩石高边坡的失稳以及变形都是一个动态的过程，其表现为两个方面：表生改造和时效变形。

表生改造是指在岩质高边坡形成过程中，随着应力释放，边坡岩体产生破裂、变形，适应新平衡状态的过程。

边坡时效变形是指其过程是一个持续发展的过程，是逐渐孕育和演化的过程。

从边坡进入累进性阶段，一直到边坡的最终破坏，这一过程我们称之为破坏发展阶段。

岩石高边坡的失稳破坏是从表生改造经过时效变形，再到最终的破坏阶段的过程。

三、高边坡稳定性评价内容与方法
1.岩石高边坡稳定性系统的研究对象
山体与岩石高边坡的稳定性有着密切的关系，要了解研究岩石高边坡的结构以及地质条件等，就要对所在的山体进行分析，了解判断岩石高边坡的发展范围。

因此，在对岩石高边坡的稳定性分进行析时，山体必须作为体统的研究首要对象。

2.岩石高边坡稳定性系统分析的结构层次
岩石高边坡稳定性系统分析可以分为三个层次：山体稳定性分析；坡体稳定性分析；坡面稳定性分析。

3.岩石高边坡稳定性系统的元素和环境的分析
（1）岩石高边坡的岩体结构
岩石高边坡的岩体结构是由岩性与构造组合起来的，这决定了高边坡的类型以及变形的性质，它包括：坡体岩体结构、坡面结构、山体岩体结构。

（2）岩石高边坡的水文地质条件
山体水文地质条件，其能够影响山体的稳定；坡体水文地质条件，能够影响坡体的稳定；坡面水文地质条件，能够影响坡面的稳定。

（3）岩石高边坡稳定性作用因素
这些破坏的因素包括地震作用；重力；水文地质的变化；地应力；降雨；洪水的冲刷；大自然地貌的改变；软弱破碎带的风化；以及人为因素等。

（4）变形发展对稳定性影响的系统分析
岩石高边坡的变形，在发展到一定程度时，会引起环境条件以及各元素的改变，亦将引起相应水文地质条件以及岩体结构等因素发生变化。

这些变化又对岩石高边坡的变形产生新的影响，从而形成一个动态的循环过程。

4. 岩石高边坡稳定性分析方法
（1）对于简单的边坡，用力学平衡计算法评价边坡的稳定性，得出稳定系数的定量数据。

其破坏范围主要是松弛范围，除顺层滑坡外，可用有限元计算开挖后边坡的应力场和位移场来确定。

对岩质边坡，即使是强风化岩体，其破坏也要沿不利结构面组合，因此多为折线形，用推力传递法比较符合实际。

其选用的计算参数c、φ值也应根据地质情况不同而分段选取。

（2）对于复杂的边坡，特别是高边坡，以自然历史分析法、工程地质类比法为基础辅以力学计算、图解分析法（以赤平极射投影为基础）较为合理，用自然极限稳定坡的坡形、坡率、坡高、已发生的变形类型和规模、发生机制并反演出破坏时的岩土强度参数，变形类型、范围和边界条件，从而得出稳定系数和作用力大小。

如：福建省一山区一岩质边坡，其受区域地质构造影响，区内节理裂隙发育，纵横交错，一般节理裂隙度<1mm，呈闭合～微张状，个别张开度1～4mm，裂隙间为钙质、硅质或铁质胶结充填。

经测绘，其岩层节理、产状与边坡的相对关系见岩层产状赤平投影图：其中： 1为削坡前边坡坡向与坡角298°∠62°；2为削坡后边坡坡向与坡角298°∠70°；节理裂隙产状（3～5）中3#为10°∠18°；4#
为219°∠89°；5#为152°∠89°；6#为84°∠28°；7#为333°∠65°； 8#为22°∠48°从该图赤平投影图可以看出，5#与7#、3#与8#节理裂隙相交形成了楔形体，倾向坡外，易产生小型岩体滑塌，因此应采取相应的锚固防护措施。

四. 岩石高边坡稳定性控制原则与措施
1.岩石高边坡稳定性控制的原则
1）岩石高边坡根据其使用年限和保护对象的重要性，确保其是安全可靠的。

2）岩石高边坡原则上以放稳定坡率为主，配合较陡的坡率增加支挡加固工程以减小边坡高度的方案。

3）由于坡脚应力和地下水集中，加固工程应贯彻“固脚强腰”的原则，既要保整体稳定，也要保局部稳定。

4）完善的地表和地下排水系统，减少水对边坡稳定的影响。

2.岩石高边坡稳定性控制的具体内容
1）紧箍脚：在前部支撑阻止变形发展，设置推挡结构，如抗滑桩和挡墙等；坡脚部位往往是边坡容易“出事”的重要部位。

对开挖岩石边坡来说，坡角部位往往是压、剪应力的集中部位，破坏面也常常从此部位贯穿。

因此，这一部位应该加强支护，形成一个类似“箍带”的加强区，把坡脚部位箍住。

“紧箍脚”除了为边坡提供主动抗力外，也起到了改善坡脚部位应力状态的作用，从而避免这一部位剪切和压剪破坏的出现。

2）高清坡：在边坡开口线降低以后，必然会在其上方保留了相
当高度的自然高陡边坡。

通常这部分边坡的问题主要是表层由于强烈卸荷形成的松弛岩体和局部“危岩体”，要认真“清理”，也有利于滑坡后部减载。

首先是清除稳定性条件极差，呈“松脱”状况的“危岩体”及局部强卸荷岩体；然后，采用主动防护（挂网+锚杆）及被动拦挡措施进行边坡防护。

3）低开口：通过分析边坡本身的地质条件尽量减少对自然边坡的影响，要求边坡在通过合理的工程措施能够达到设计安全标准的前提下，尽可能的降低它的开口线高程，将开挖边坡高度减小，尽量减小对自然边坡的干扰。

4）强锁头、锁边：开口线以下一定范围出现陡坡率的“坡头”、“坡边”部分要加强支护，形成“强锁头（口）”的支护态势；这部分通常也是坡体的卸荷风化带，岩体条件较差，开挖过程中变形易于发展。

“强锁头、锁边”通常通过锚索支护的形式实现，锚索的深度应该通过开挖边坡变形影响分析来确定。

5）利疏通：设置截排水措施和导水管，改善内部水文条件，及时疏导岩体中的地下水，减小地下水对坡体的不利影响。

6）穿好“衣”、健其身：加强坡面保护，喷射素混凝土或岩面植草等生态防护技术、保证坡面稳定。

中部一般采用预应力锚索（杆）或系统锚杆等柔性或半柔性结构，对坡体、坡面进行“加压”、加筋，改善岩体结构。

四.结语
岩石高边坡的发育过程是一个动态过程，其稳定性也是一个动态
的地质历史过程，在这个过程中，伴随着时效变形岩石高边坡发育的动力过程，具有三阶段，分别是表生改造；时效变形；破坏发展。

岩石高边坡的稳定性评价不仅是一个强度稳定性问题，同时更是一个变形稳定性的问题。

参考文献：
[1]黄润秋 20 世纪以来中国的大型滑坡及其发生机制 [期刊论文] 《岩石力学与工程学报》-2007年3期
[2]蒋忠信曾令录李安洪南昆铁路路基边坡工程技术研究
[期刊论文] 《岩石力学与工程学报》-2002年9期
[3]黄润秋林峰陈德基等岩质高边坡卸荷带形成及其工程性状研究 [期刊论文] 《工程地质学报》-2001年3期。