唐 靜

(福建省第一公路工程公司，福建 泉州 362000)

?

淺談水與巖體的耦合作用及其對高邊坡穩(wěn)定性的影響

唐 靜

(福建省第一公路工程公司，福建 泉州 362000)

基于水與巖體的耦合作用及其對高邊坡穩(wěn)定性的影響研究，首先要分析水對巖體強度的弱化作用，然后闡述水與巖體的不同情況產(chǎn)生的影響，最后詳細(xì)論述水與巖體的耦合作用及其對高邊坡穩(wěn)定性的影響，通過這些內(nèi)容，找出京臺寧德段A4合同段K85+100～K85+500造成高邊坡失穩(wěn)的原因，采取合理的方法解決。

水與巖體；耦合作用；高邊坡穩(wěn)定性

1 水對巖體強度的弱化作用分析

從巖體的結(jié)構(gòu)進行分析，其結(jié)構(gòu)能夠分為結(jié)構(gòu)體和結(jié)構(gòu)面。在飽水的環(huán)境下，巖體中的可溶性成分不斷被弱化，并在水的作用下分解。不同巖石在水的作用下，表現(xiàn)出的弱化程度也有所不同。主要針對京臺寧德段A4合同段K85+100～K85+500進行分析，研究其高邊坡穩(wěn)定性。在特定的速率上，不同巖體的劈裂抗拉強度有所不同，飽水花崗巖為8.7 MPa，干燥花崗巖的數(shù)值為9.1 MPa。在試驗設(shè)計中，花崗巖的親水性比較差，所以在遇水后不會產(chǎn)生較大的影響，但是如果邊坡為泥巖，那么遇水后，其強度會大幅降低，導(dǎo)致滑坡事故產(chǎn)生。

2 水與巖體的不同情況產(chǎn)生的影響

該研究區(qū)域，因為邊坡節(jié)理裂隙極發(fā)育，孤石較多，巖性不一，尤其K85+380-480段為節(jié)理發(fā)育密集帶，不均勻風(fēng)化嚴(yán)重，且地下水極豐富。因此，地質(zhì)條件復(fù)雜是該段邊坡產(chǎn)生變形的主要原因，邊坡總體定性為因地質(zhì)原因產(chǎn)生邊坡滑坡體。

高邊坡巖體含有硬性非貫通裂隙，工作人員需要考慮貫通的軟弱結(jié)構(gòu)面，然后研究其變形情況。其產(chǎn)生的變形特征，主要是損傷演化的結(jié)果，這個過程中，有地下水和雨水的作用。如果實際情況對原有基礎(chǔ)進行傷害，并增加了水滲入帶來的影響，會導(dǎo)致變形進一步擴散。在實際勘測中，基本完成坡面排水及反壓回填處理，期間也每天對抗滑樁樁體后側(cè)裂縫進行了觀測，觀測結(jié)果為裂縫主要分布在K85+100～K85+360段8-10#抗滑樁及K85+360～K85+500段1-7#抗滑樁處，裂縫寬度達(dá)到1.9～10.5 cm，最大處出現(xiàn)在K85+360～K85+500段3#抗滑樁處為10.5 cm。此外，在第四級平臺、第五級平臺和5-7級已完成的防護施工的坡面處均出現(xiàn)了不同程度的裂縫，范圍主要集中在K85+360～K85+420處。

3 水與巖體的耦合作用及其對高邊坡穩(wěn)定性的影響

在高邊坡巖體含有與坡向一致的貫通軟弱結(jié)構(gòu)面時，工作人員應(yīng)加強對邊坡穩(wěn)定性的控制，主要是貫通軟弱結(jié)構(gòu)面，通過加強控制強度，降低水對整體的影響。從理論層面分析，軟弱結(jié)構(gòu)面主要是一個三維曲面，工作人員為了更好的計算，會簡化為一維或二維問題。一些特殊情況下，水文氣象條件也會對高邊坡造成影響，例如暴雨或是地下水的入滲，會減少軟弱結(jié)構(gòu)面的剪切強度，造成邊坡失穩(wěn)。

對高邊坡急性鉆探，工作人員發(fā)現(xiàn)部分區(qū)域的巖體滲水比較嚴(yán)重，透水性極好。這種情況，廢水下滲和暴雨季節(jié)的降雨都會導(dǎo)致軟弱結(jié)構(gòu)的抗剪能力有所降低。一些部門在市內(nèi)進行了相應(yīng)研究，主要分析結(jié)構(gòu)面起伏的力學(xué)效應(yīng)和夾泥成分，以及結(jié)構(gòu)的不均勻性。在試驗中，會受到現(xiàn)場條件的限制，注意增加試件的尺寸，采取硬性結(jié)構(gòu)或是夾泥，使用“排水剪”。試驗中，夾泥主要是棕色或是紫紅色，含有大量粉粒，其主要出現(xiàn)在斷裂的下盤面上，分布不均勻，其上方為零碎的角礫，粒間有泥膜。

根據(jù)合同段的實際情況，要對暴雨季節(jié)的情況進行模擬，分析大量雨水滲入軟弱結(jié)構(gòu)面后的影響。一般情況下，水分會降低夾泥的抗剪強度，并且在水中浸泡24 h之后，會促使夾泥形成一種基本飽和狀態(tài)。為了確保室內(nèi)試驗的效果與現(xiàn)場相一致，要盡量模擬現(xiàn)場情況，尤其是上下巖塊與結(jié)構(gòu)面的聯(lián)系，保證含水率穩(wěn)定不變，試驗選用排水快剪，使其處于潮濕的環(huán)境。在直剪試驗后，要分析內(nèi)聚力以及，內(nèi)部的摩擦力。在夾泥中，含有沒有完全軟化的小硬塊，會對整體效果產(chǎn)生影響。在本次飽水后，軟弱結(jié)構(gòu)面的夾泥穩(wěn)定性和抗剪強度，與未浸水情況進行比較，越下降了34%，但是已經(jīng)嚴(yán)重影響了邊坡的穩(wěn)定性。

如果工作人員將軟弱夾泥除去，使用剩下的硬性結(jié)構(gòu)面進行試驗，發(fā)現(xiàn)軟弱結(jié)構(gòu)面的抗剪強度高于軟弱結(jié)構(gòu)面的抗剪強度。其中兩種比較對象的內(nèi)摩擦系統(tǒng)f=tgh，會下降1/4，但是粘聚力C會有所增加，這種情況主要是因為硬性結(jié)構(gòu)的粘結(jié)力較弱。在實際施工中，滑坡實例也能夠反映出水與貫通軟弱結(jié)構(gòu)面的耦合作用對高邊坡穩(wěn)定性的影響。

該段邊坡構(gòu)造帶發(fā)育，地下水極豐富，根據(jù)K85+360-500段邊坡現(xiàn)場已設(shè)置的監(jiān)測孔變形數(shù)據(jù)來看，ZK1和ZK4分別在12 m和16 m處變形，而ZK5在深度20 m位置處變形，初步判斷滑坡體厚度在20米位置處?；聲艿綆r體性質(zhì)的影響，在力的作用下，巖體向不同方向發(fā)展，這種情況下容易產(chǎn)生滑坡事故。從設(shè)計角度看，由于該段邊坡地質(zhì)情況條件較復(fù)雜，設(shè)計第4級抗滑樁較到位，但第4-6級錨索錨固深度略顯不足，施工支護還是及時的。有專家分析，該邊坡表層為凝灰?guī)r或閃長巖，地表有殘坡積層但不厚，下層主要是風(fēng)化層。因風(fēng)化原因，節(jié)理裂隙極發(fā)育，尤其K85+380-480段為節(jié)理發(fā)育密集帶。地質(zhì)情況復(fù)雜是該段邊坡產(chǎn)生變形的主要原因，因此，須先搞清地質(zhì)情況才可進行下步工作，同時現(xiàn)場裂縫應(yīng)將裂縫口開挖后用粘土夯實，確保地表水不滲入，同時把地表水引出坡外。

通過研究觀測，在本次研究中，滑坡事故主要是順層滑坡，軟弱粘土層薄層為滑坡的畫面，這種情況下滑坡的角度很小，一般在6°左右，由此滑動的速度也不大，不會超過17 mm/d。發(fā)生滑坡后，滑坡主要是水平位移，在后部屬于垂直位移，并具有明顯的蠕變變形特點。在推移式滑坡中，其產(chǎn)生原因是人工開挖出比較危險的陡坡。在實際勘測中，這種陡坡產(chǎn)生的原因主要有三個方面。一是地下采礦，嚴(yán)重破壞了上層巖體的覆蓋性和完整性，增加了斜坡巖體的透水性。二是水文條件的變化，近年來降雨量逐漸增加，增加了陡坡的含水量。三是地表工業(yè)用水和生活用水的作用。這種原因都造成邊坡粘土層夾層的含水量增加，強度大幅下降，降低了斜坡整體的穩(wěn)定性。潛在滑移面比較平緩，但在雨水和地下水的作用，會降低邊坡的穩(wěn)定性，所以水與巖體貫通軟弱結(jié)構(gòu)面的耦合作用對高邊坡穩(wěn)定性有著重要的影響。

[1] 劉曉麗,林鵬,韓國鋒,何冠鴻. 裂隙巖質(zhì)邊坡滲流與非連續(xù)變形耦合過程分析[J]. 巖石力學(xué)與工程學(xué)報,2013,(6):1248-1256.

[2] 周創(chuàng)兵. 水電工程高陡邊坡全生命周期安全控制研究綜述[J]. 巖石力學(xué)與工程學(xué)報,2013,(6):1081-1093.

[3] 佘詩剛,林鵬. 中國巖石工程若干進展與挑戰(zhàn)[J]. 巖石力學(xué)與工程學(xué)報,2014,(3):433-457.

2016-04-12

唐靜(1975-)，男，重慶萬州人，本科，研究方向：道路橋梁施工。

U417.1

C

1008-3383(2016)07-0055-02