某电厂岩质高边坡的变形破坏模式分析.pdf

|m _ =几! 上 岩土工程 勘测 某电厂岩质高边坡的变形破坏模式分析 咄 日嚼咖硼 3变形破坏模式分析 通 过对 边坡 已有变 形破 坏迹 象 的调 查分 析 ，结合岩体结构特征 ，该边坡现有的变形破 坏模式主要有两大类，顺层滑移与块体失稳 。 3 1顺层滑移型变形破坏的基本特征及其 发育条件 顺层滑移是指岩体中产生 以层面为滑动面 的变形破坏。这类变形破 坏多发生在岩层倾 向 与边坡倾 向一致、但倾角小于坡角的条件下 ， 特别是在有原生的或次生的结构面存在时，该 夹层易成为滑动面( 带) 。顺层滑移 的滑动面形态 视岩层面的情 况而定 ，它可以是平直的，也可 以是圆弧状或折线状 的。拟建边坡稳定性主要 受 北东向( 走 向) 倾坡外 的结构面L 1 控制 ，岩体 发生顺层平面滑移和滑移 剪断。 结构面组合切割可能形成以北东 向倾 向坡 外 的长大裂隙L 1 作为底部边界、北东向倾 向坡 内的结构面L 3 为后缘边界， 以近南北向陡倾切 层结构面L 2 作为侧缘边界的顺层滑移滑动模式 的变形破坏 。由于边坡岩体 内部倾 向坡外的缓 倾角结构面不发育 ，这种结构面组合形成 的滑 动体没有剪 出破坏的条件 ，在正常情况下不会 发生大规模 的失稳 。但若边坡下部存在岩体较 为破碎( 节理裂隙非常发育的位置或岩体被切割 成 的小块体在风化和海水 的不断掏蚀作用下失 稳崩落 ，则为其上部的潜在滑动体提供 了新的 临空面，为上部岩体沿层面 向下滑动提供 了条 件 ，可能形成顺层 的平面滑移 。在边坡开挖 的 条件下 ，受爆破振动或是坡体前缘切坡等 因素 的影响 ，开挖边坡也可能产生此种模 式的顺层 平 面滑 移 ，见 图3 。 开挖绻 图3平面滑移模式示意图 除了可能产生顺层平面滑移的破坏外，在 上述结构面的组合条件 下，岩体在重力作用下 下滑产生的巨大推力，尽管岩体结构不具备剪 出条件 ，但 仍然存在潜在滑动体直接剪断斜坡 中下部岩体，形成滑移 剪断式的破坏模式，如 图4 所示。这种变形破坏模式如果 出现在边坡深 处，在极端情况下发生失稳将形成规模较大 的 滑坡。 图4潜在滑移一 剪断模式 3 2 块体失稳的基本特征及其发育条件 块体 是 由各类 结 构面所 围限 的岩 块 ，结 构面是构成块体的边界条件 ，块体的边界条件 主要有三类 ：临空面 、滑动面和切割面 。对拟 建边坡 出露 的各种类型 的结构面进行的调查表 明，边坡存在构成滑移和侧裂边界 的结构面。 小块 体失稳在 目前边坡 浅表部位 均有 发 育 ，调查结果表明，边坡区域发生块体失稳的 地质条件为 ：岩体 中存在一组与开挖面小角 度相交缓倾坡外的结构面或两组结构面与坡面 大角度相交但结构面组合交线倾 向坡外 ；结 构 面或组 合交线 底部 临空 。其变形破 坏现 象 主要表现为 ：变形体规模受滑动面贯通程度控 制 ，规模一般较小；变形后岩体破碎，块石大 小不一；搬运距离小，堆积于坡脚 。 结构 面组合 形成 两类块 体 ，一种 为控 制 边坡整体稳定性的大型块体，另一种为局部小 块体 ，根据边坡结构面发育特征 ，研究区边坡 不存在大型块体失稳 的可能，而局部小块体失 稳 的现象具有在坡体 内分布广，存在数量多、 层次多等特 点。边坡工程 中潜在不稳定块体 的 构成模式主要是：以开挖面或原始地面为临空 面 、 以北东 向倾 向坡 外 的中缓倾 角结构面L1 为滑动面 ，以走 向与坡面大角度相交的陡倾角 结构面L 2 作为侧裂面 ，它们所 围限的块体( 楔 2 0 1 2 年 0 4 月第 2 期 0 3 形体 沿滑动面产生单滑面滑动 ，见 图5 。由于 边坡裂 隙密集，间距较小，结构面组合所切割 成 的块体尺寸较小 ，大多形成小规模 的局部掉 块、崩滑现象。 图5楔形体块体 拟建边坡 目前形成 的楔形滑动块体的规模 小 ，且数量较少，其原因主要是因为北西向的 侧裂面发育较少，无法形成空问上的楔形体 。 在很多情况下岩体被间距在 l O c m2 O c m的近南 北 向的陡倾结构面L 2 切割后，沿北东向倾坡 内 的结构面L 3 张开，即顺北东 向倾坡外的中缓倾 角结构面L 1 产生岩块的崩落。而且这种崩落现 象是累进式 的，即下部小岩块崩落后 ，为上部 被几组结构面切割 的岩块提供 了临空条件，进 一 步导致其滑落 。 4开挖边坡变形破坏特征分析 拟建边坡因施工需要 ，在建设期间将进行 大面积的开挖，开挖过后 自然边坡坡表大部分 的强风化岩体将被清除 ，边坡的岩体质量将提 高。但是，经过开挖 ，也将更为准确 的揭露边 坡内部的岩体结构特征 ，可能会出现现阶段钻 探等手段没有揭示或揭示不完全的对坡体稳定 性影响较大 的软弱结构面或软弱带 。软弱结构 面或软弱带的存在，在开挖条件下 ，其变形程 度与凝灰岩岩石差异较大，向临空方 向位移量 大于硬质岩石 ，从而出现差异回弹破裂( 变形差 异 引起 的剪破裂1 ，表现为岩体沿软弱夹层 向坡 外 的变形，由卸荷 回弹引起 的变形在应力释放 后将停止。所 以，对于开挖边坡的稳定性状况 的预测，除了根据自然边坡的工程地质条件、 岩体结构特 征及 目前的变形特征进行分析外 ， 边坡开挖后，随开挖的揭露情况进行动态 的分 析也是必不可少的。 边坡开挖过程中，由于荷重的不断减少 ， 0 4 2 0 1 2 g O 4 fi J 第 2 期 坡 体 内部应力释放 ，岩体在减荷 的方 向( 临空 面) 产生伸长变形，即卸荷回弹。当这些变形量 超过 临界值 时，则将产生一系列 的张性表生结 构面 ，如坡顶 的近于垂直 的拉裂面 ，坡体内部 的、大致平行于坡面的压致拉裂面 ，坡底 的近 于水平 的缓倾角拉裂面等 。被这种裂隙切割 的 岩体便向临空方向松开，移动 。 根据边坡的岩体结构特征，若按1 ： 1 的坡比 开挖，这 时北东向倾坡外 的结构面倾角与坡面 近于平行 ，大部分岩体也不具备整体剪 出的条 件 ，但是，在开挖爆破、岩体 回弹或者局部节 理裂隙非常发育等因素的影 响下 ，坡表可能会 产生岩块崩落的现象 ，崩落岩块形成的凹腔易 为上部岩体 的顺层滑移提供 临空面 。因此 ，按 该开挖坡 比开挖后的边坡岩体具有发生顺层滑 移的可能性，但这种失稳模式主要形成于靠近 开挖坡表的位置，发生深部滑移的可能性小。 若按1 ：O 7 5 的坡比开挖，这时北东向倾 向坡 外的结构面f L 1 ) 倾角小于坡面倾角，沿该组结构 面发生顺层滑移在空间上具备了条件。因此 ，按 该开挖坡 比开挖后的边坡岩体具有发生顺层滑移 并直接沿开挖面剪出的可能性，其潜在滑动面的 位置与北东向结构面的发育密切相关。 5结语 综上所述 ，考虑到边坡 的岩体结构特征及 目前的变形破坏模式，若在边坡开挖过程中未 进一步发现软弱 结构面，开挖边坡 的变形破坏 模式应与 自然边坡 的变形破坏模式相似 ，即在 开挖条件下 ，由于卸荷回弹 导致坡体 内部原生 结构面张开或 出现新 的拉裂面或遇到节理裂隙 非常发育的位置，可能发生以北东 向倾坡外结 构面L1 为控制性的顺层滑移及小块体失稳。 参考文献 ： 1 陈祖煜 岩质 边坡稳定 性分析一 原理 、方法 、程 序 【 M 北京：中国水利水电出版社，2 0 0 5 2 】周维垣高等岩石力学 M 北京：水利电力出版 社 ， 1 9 9