【技术分析】本文边坡失稳的影响因素及研究研究

2023-01-14 来源：网络作者：佚名

科学时代ＳｃｉｅｎｃｅＴｉｍｅｓ科学时代２０１５年第０３期75引言我国西南部地区位于青藏高原东部，因受印度洋板块与欧亚板块碰撞挤压影响，新构造运动强烈，地震频繁震级高，地壳升降幅度大，山高坡陡，谷深流急，岩体破碎。公路边坡失稳现象在西南地区屡见不鲜，给工程建设和人民生命财产造成了巨大的损失。本文从边坡失稳的影响因素出发，针对西南地区岩石风化做了深入地分析研究。１．岩石风化作用由于人工边坡开挖成坡后，岩石直接出露于地表或接近地表，受地表自然环境条件的影响，尤其是在温差频繁变化及大气、生物的共同作用下，岩石产生了风化作用。岩石风化作用的过程，就是改变岩石矿物化学成分，增加并扩大延伸裂隙，降低岩石力学性能，破坏其完整性的过程。岩石依据其风化程度不同，可将其划分为：强风化、中风化及微风化。以西南地区某路段为例，通过其勘察资料可得出该路段边坡地层岩性多为泥岩、粉砂质泥岩、泥质粉砂岩及粉砂岩等，下面就以这几类岩石为研究对象，来证实：岩石风化的过程就是改变岩石原有结构、削弱岩石整体力学性能的过程。１．１风化作用下岩石强度研究点荷载试验是将岩石试件置于两个球形圆锥状压板之间，对试件施加集中荷载，直至破坏，然后根据破坏荷载求得岩石的点荷载强度。 #

点荷载强度试验，适用于各类岩石。点荷载强度可作为岩石强度分类及岩体风化分类的指标，也可用于评价岩石强度的各向异性程度中风化砾岩强度，预估与之相关的其它强度如单轴抗压强度和抗拉强度等指标。具体试验步骤如下：１．１．１径向试验时，将岩心试件置于两个球形圆锥状压板之间，且两端紧密接触，量测加荷点间距（接触点距试件自由端的最小距离不应小于加荷两点间距的０．５）；１．１．２轴向试验时，将岩心试件置于两个球形圆锥状压板之间，上下锥端位于岩心试件圆心处且与试件紧密接触，量测加荷点间距及垂直于加荷方向的试件宽度；１．１．３方块体与不规则块体试验时，选择试件最小尺寸方向为加荷方向，将试件置于两个球形圆锥状压板之间，上下锥端位于试件中心处且与试件紧密接触，量测加荷点间距及通过两加荷点最小截面的宽度（接触点距试件自由端的最小距离不应小于加荷两点间距的０．５）；１．１．４稳定地施加荷载，使试件在１０～６０ｓ内破坏，记录破坏荷载试验结束后需描述试件的破坏形态。按下列公式计算岩石点荷载强度：——未经修正的岩石点荷载强度（ＭＰａ）；Ｐ——破坏荷载（Ｎ）；Ｄ——等价岩心直径（ｍｍ）。点荷载试验成果，如表１所示。由表１可以得出：在相同试验状态下，岩石由强风化中风化微风化其单轴抗压强度及抗剪强度都逐渐增加。 #

垂直于结构面的单轴抗压强度要大于平行于结构面的单轴抗压强度中风化砾岩强度，且天然状态下的单轴抗压强度也要大于饱和状态下的单轴抗压强度。１．２风化作用下岩石耐崩解性研究岩石崩解性一般用岩石的耐崩解性指数表示，这个指标可以通过耐崩解性试验确定［５］。耐崩解性试验适用于粘土岩类岩石和风化岩石。对于极软的岩石及耐崩解性低的岩石，还应根据其崩解物的塑性指数、颗粒成分与用耐崩解性指数划分的岩石质量等级进行综合考虑。具体试验步骤如下：１．２．１将试件装入耐崩解试验仪的圆柱形筛筒内，在１０５～１１０的温度下烘干至恒量后，在干燥器内冷却至室温称量。１．２．２将圆柱形筛筒放入水槽，注入纯水，使水位在转动轴下２０ｍｍ左右。圆柱形筛筒以２０ｒ／ｍｉｎ转动１０分钟后，将其在１０５～１１０下烘干至恒量后，在干燥器内冷却至室温称量。１．２．３重复步骤（２），求得第二次循环后的圆柱形筛筒和残留试件质量。（注：试验过程中水温保持在２０２）。１．２．４试验结束后，做下记录。按下列公式计算岩石耐崩解性指数：ｄ２——岩石（二次循环）耐崩解性指数（％）；——残留试件烘干质量（ｇ）。岩石耐崩解性试验成果，如表２、表３所示。由表３可以得出：不同岩性岩石的抗软化崩解能力是有差异的，耐水性越差和岩性越软弱的岩石，其抗软化崩解能力越差；不同胶结物的同种岩石其抗软化崩解能力也是不同的，其抗软化崩解能力随着胶结物性能的增强而增强。 #

２．滑坡与岩石风化程度的关系据调查区内路段可知，岩石由于风化程度不同，造成滑坡类型、数量及破坏程度均明显不同。具体调查结果见表４可得出：岩石风化程度越大，其发生滑坡的概率越大，所形成的规模及造成的破坏性越大。岩石风化作用对边坡稳定性影响的研究／１．射阳县住房与城乡建设局２．盐城市建科建筑设计有限公司【摘要】风化是引起岩石力学性能劣化的重要因素。本文通过各项试验，研究了风化作用下岩石的力学性能，验证了岩石风化的过程就是改变岩石原有结构、消弱岩石整体力学性能的过程，并得出了风化程度与滑坡发生概率之间的关系。【关键词】风化作用；岩石力学性能；试验；滑坡生高温热量热量从内部向外传递达到水分全部挥发。微波炉法可大大提高土工试验的工效具有节能、省时、降低试验成本的优点。微波炉体积小重量轻只需普通照明电就可工作便于携带到勘察现场进行试验由此可实现在现场完成常规土的物理力学性质指标的测试工作从而提高土工试验的精度。此法方便、简捷、易操作、水分蒸发过程不受土料团块影响。现正处于公路建设高速发展时期往往工期要求比较紧。同时公路工程建设的质量检测、工程监理、质量监督等质保体系已经建立起来施工单位必须在保证工程质量即取得检测数据的前提下加快施工进度。

采用微波加热法测定试样含水量可大大提高工作效率如做路基、基层标准击实试验用微波炉测定可在１ｈ之内得出结果而用烘干法测定２ｄ才能出结果。这表明微波加热测定含水量是一种快捷、方便、简单、易行能为指导公路工程施工及时提供数据的测试方法具有较好的社会效益。参考文献［１］胡红霞．刍议公路路基试验之压实度试验检测方法［Ｊ］．城市建设理论研究（电子版）２０１３年２４期．［２］裴东梅曹俊兵．浅谈利用灌砂法检测公路路基压实质量［Ｊ］．房地产导刊２０１３年３２期．专业技术论坛ＰｒｏｆｅｓｓｉｏｎａｌＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ76科学时代２０１５年第０３期表１点荷载试验成果风化程度状态试验方向试验组数组统计件数块点荷载强度（ＭＰａ）单轴抗压强度（ＭＰａ）抗剪强度（ＭＰａ）范围值平均值标准值灰白色泥岩微风化天然垂直结构面０．４５－０．９３０．５６０．５３１３．０９－２６．６３１．４１－２．８７饱和垂直结构面０．１０－０．３５０．１８０．１７２．１０－１０．２４０．２２－１．１１中风化天然垂直结构面０．０６－０．４１０．１６０．１５１．２８－１０．２３０．１４－１．１０天然平行结构面０．０３－０．１６０．０８０．０７０．６３－４．２００．０７－０．４６灰黄粉砂泥中风化天然垂直结构面１６０．２３－０．４９０．３４０．３１５．１１－１１．８１０．５５－１．２７天然平行结构面０．０４－０．３００．１４０．１３０．７８－８．３５０．０８－０．９０饱和垂直结构面１６０．０２－０．２６０．０７０．０８０．５３－４．９７０．０６－０．５３强风化天然垂直结构面０．０１－０．１１０．０４０．０３０．１５－２．５６０．０１－０．２８砖红色粉砂质泥岩中风化天然垂直结构面１６０．３１－１．１９０．６３０．５８５．５２－２６．８４０．５９－２．８８天然平行结构面０．０３－０．２２０．０９０．０８０．８２－４．４２０．０９－０．４７强风化天然垂直结构面０．０３－０．１２０．０５０．０４０．６１－２．７６０．０６－０．３０泥质粉砂岩中风化天然垂直结构面３２０．４６－１．７３０．８２０．７７１０．６３－３６．１８１．１５－３．８９天然平行结构面０．２１－０．７８０．５０．４７４．１０－１６．１７０．４４－１．７４饱和垂直结构面１６０．０４－０．４００．１８０．１６０．９２－８．８６０．１０－０．９５饱和平行结构面０．０５－０．２００．１０．０９０．６６－４．０６０．０７－０．４４强风化天然垂直结构面０．０１－０．１３０．０６０．０４０．２７－２．４５０．０３－０．２６粉砂岩微风化天然垂直结构面１６３．２８－６．４７４．７８４．３９６２．９４－１２１．８１６．７７－１３．０９中风化天然垂直结构面１６１．０６－３．４５１．８３１．６９２１．２３－６０．１１２．２８－６．４６表２耐崩解性试验实物图薄层状灰白色泥岩中厚层状砖红色粉砂质泥岩薄-中厚层状灰黄色粉砂质泥岩灰褐色粉砂岩试验前试验后表３耐崩解性试验成果岩石名称风化程度试验组数耐崩解性指数（％）样品特点抗崩解性试验前试验后薄层状灰白色泥岩中风化３２．１－３４．７样品１０块，呈次棱角状，单个直径４－６ｃｍ样品明显磨圆，其中φ２－４ｃｍ占１８块， φ１－２ｃｍ占２７块，其余均已粉碎为碎片状中厚层状砖红色粉砂质泥岩中风化９３．８－９４．９样品１０块，呈无棱角状，单个直径４－６ｃｍ样品无磨圆，多破坏成片状及块状，其中长轴方向φ３－５ｃｍ占３５块，其余为粒状中高薄－中厚层状灰黄色粉砂质泥岩中风化８３．８－８５．１样品１０块，呈无棱角状，单个直径４－６ｃｍ样品具明显磨圆，其中φ２－４ｃｍ占４２块， φ１－２ｃｍ占５０块，其余为碎粒状中等灰褐色粉砂岩中风化９６．５样品１０块，棱角较分明，单个直径４－６ｃｍ样品基本无破坏，仅１块破碎成碎粒状，其它仅边角处有少量破坏为碎屑状注：因强风化岩样强度低难以制样故未试验。

表４滑坡特点与岩石风化程度关系岩石风化程度数量（个）百分比滑坡体积（ｍ）一般最大最小全风化、残坡３０３７．０２８００－２５３００５５４００３５０强风化３７４５．７１５００－３０５００９１０００１２０中风化１４１７．３５００－６０００３５５００１１０微风化８１１００３．结论３．１通过点荷载试验和耐崩解性试验，得出岩石力学性能在风化作用下呈劣势发展，在其他因素共同作用达一定程度时，极易引起边坡失稳，如滑坡、崩塌等地质灾害，且失稳概率与破坏程度受风化作用程度影响。３．２岩石力学性能较为复杂，风化程度只是其中一个影响因素，另外还与岩石本身的成因、性质及环境影响有关，试验条件差异较大，各地区应在实践中确定本地区相适应的试验，为不同岩石力学性能做更全面的研究。参考文献［１］卿三惠．西南铁路工程地质研究与实践［Ｍ］．北京：中国铁道出版社，２００９．［２］姜德义朱合华杜支贵．边坡稳定性分析与滑坡防治［Ｍ］．重庆重庆大学出版社，２００５．［３］张永兴．岩石力学［Ｍ］．北京：中国建筑工业出版社２００４．［４］ＧＢＴ５０２６６－９９工程岩体试验方法标准［Ｓ］．［５］刘元雪陈绍杰付志亮．岩石力学试验教程［Ｍ］．北京：化学工业出版社２０１１．作者简介：沈晓冬（１９８８—），女，江苏盐城，射阳县住房和城乡建设局，建筑与土木工程（岩土方向）。 #

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