楊旭興

斜坡是自然山坡和人工邊坡的總稱，作為一類地質(zhì)災(zāi)害，若勘察工作不夠扎實、對斜坡的工程地質(zhì)條件了解得不夠詳實，則可能導(dǎo)致設(shè)計缺陷、造成施工中出現(xiàn)斜坡變形、帶來工程損失。因此，在工程地質(zhì)勘察中必須重視對斜坡的勘察，優(yōu)化勘察方法，分析斜坡變形破壞機理，為地質(zhì)災(zāi)害治理及設(shè)計提供依據(jù)。

一、斜坡的工程分類

根據(jù)斜坡的動力地質(zhì)作用、斜坡的成因可將斜坡劃分為：侵蝕斜坡、堆積斜坡崩滑斜坡、剝蝕斜坡及人工斜坡等，進一步還可劃分為直線坡、弧線坡、折線坡等，按照斜坡物質(zhì)組成可將斜坡分為土質(zhì)斜坡、巖質(zhì)斜坡、巖土質(zhì)混合斜坡。

二、斜坡地質(zhì)勘察的主要任務(wù)

各種斜坡的形成、變形、穩(wěn)定性都是特定外力作用的結(jié)果，為了詳細查明斜坡的工程地質(zhì)條件，勘察中應(yīng)著重查明以下條件：場地地形和場地所在地貌單元、巖土結(jié)構(gòu)，自然坡體狀態(tài)、水文地質(zhì)條件、地表徑流條件、各類結(jié)構(gòu)面的分布及組合特征、不良地質(zhì)現(xiàn)象的分布特點、范圍及危害性等工程地質(zhì)要素。并了解具體構(gòu)筑物的基本特征，有針對性地進行相應(yīng)工作。根據(jù)條件組合分析可能存在的破壞模式并進行穩(wěn)定性分析。

三、工程地質(zhì)勘察方法

影響斜坡穩(wěn)定性的因素很多，包括巖土類型、巖土結(jié)構(gòu)、地質(zhì)構(gòu)造、地形地貌特征、地下水及地表水的作用，各種外加荷載的影響等等，因此在進行斜坡巖土工程勘察時需要從地形地貌、地質(zhì)構(gòu)造、巖性等多方面加以調(diào)查論證。對應(yīng)勘察方法包括：

1.工程地質(zhì)測繪

任何一類工程地質(zhì)勘察工作都要求從整體上對工程地質(zhì)條件進行把握，必須系統(tǒng)對勘察區(qū)的巖性、地質(zhì)構(gòu)造，水文地質(zhì)條件進行了解，以便進一步確定勘探手段，因此，首先應(yīng)重視對斜坡區(qū)的工程地質(zhì)測繪工作，將各類地質(zhì)現(xiàn)象反應(yīng)在平面圖上，其主要工作方法及程序應(yīng)從整體到局部，從點到面，主要調(diào)查內(nèi)容包括：

（1）收集區(qū)域地質(zhì)資料：包括斜坡勘察區(qū)周邊的區(qū)域地質(zhì)圖、水系圖、水文地質(zhì)資料等，在無詳細水文地質(zhì)及地質(zhì)資料的地區(qū)應(yīng)同時擴大范圍進行周邊區(qū)域地質(zhì)的調(diào)查。調(diào)查范圍縱向上應(yīng)達到斜坡范圍以外100 ～150m 為宜，橫向上沿上游應(yīng)調(diào)查至穩(wěn)定地層，下游應(yīng)到達當?shù)厍治g基準面以下。

（2）地形地貌調(diào)查：對勘察區(qū)發(fā)育的斜坡類型、坡形、坡度、坡高、斜坡周邊地形切割程度，是否形成陡坎、谷地、陡坡、局部的隆起、坡角堆積物的特征、變形痕跡包括裂縫、塊體、楔形體，孤立山丘等。

（3）巖性調(diào)查：不同巖性組成的斜坡其穩(wěn)定性、滑移破壞情況均有不同，巖土的成因及類型決定了其保持的穩(wěn)定坡率和高度，首先從土層而言，土的成因復(fù)雜，其密實度及孔隙發(fā)育程度不同，抗剪能力也不同，因而其能保持穩(wěn)定的形狀及坡度也就不同。成分不同，抵抗外力導(dǎo)致破壞的能力也不同，甚至有些土中含有各類易溶解的鹽類，在遇到水流的沖蝕易崩解出現(xiàn)局部的坍塌或者滑移破壞。

而巖質(zhì)邊坡其滑移破壞機理則更為復(fù)雜，因為巖石的結(jié)構(gòu)決定其滑移模式，如塊狀結(jié)構(gòu)的巖體不易形成連續(xù)的滑動面，而層狀結(jié)構(gòu)的巖石則易巖層面滑移，因此在外業(yè)調(diào)查中首先應(yīng)調(diào)查組成斜坡的巖土性質(zhì)及成分，了解巖土體基本性狀，以便為斜坡的穩(wěn)定性評價及分析破壞模式提供支撐數(shù)據(jù)。

調(diào)查中應(yīng)了解的層層序、地質(zhì)時代，成因類型、厚度，平縱向分布、尖滅特征，特別注重易滑地層的分布與巖性特征、接觸關(guān)系，并與鉆探、槽探等工程結(jié)合詳細查明地層基本規(guī)律。

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（4）地理環(huán)境調(diào)查：任何一類斜坡的穩(wěn)定性均受一定的外力因素影響，在勘察中必須對斜坡所處的地理環(huán)境進行調(diào)查。如當?shù)氐慕涤炅?、集中降雨時長及強度、暴雨及降雨季節(jié)、溝谷最大流量、氣溫、溝谷水土流失情況、凍融程度、植被發(fā)育特點及植被覆蓋程度等。

（5）斜坡的巖土體結(jié)構(gòu)調(diào)查，土質(zhì)邊坡應(yīng)進行土層分布厚度、分布特征，包括豎向及橫向的分布、土層的成因、顆粒組成、含水量、密實度，是否存在特殊性巖土；巖質(zhì)邊坡，首先應(yīng)分析區(qū)域地質(zhì)特征，對勘察區(qū)的斜坡巖性進行詳細分類，對巖體的風(fēng)化程度、剝蝕特征、強度、軟化性、崩解性進行調(diào)查。

（6）地質(zhì)構(gòu)造調(diào)查：主要調(diào)查區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造的分布、延伸、區(qū)域斷裂活動性特征，活動強度及頻率、近年來地震活動情況，根據(jù)構(gòu)造體系分析區(qū)內(nèi)地應(yīng)力、地震活動、地震加速度及基本烈度，分析區(qū)域新構(gòu)造運動及區(qū)域地應(yīng)力場特征。核實主要活動斷裂的性質(zhì)、規(guī)模及地貌、地質(zhì)證據(jù)，分析活動斷裂與滑坡、崩塌等斜坡變形痕跡的關(guān)系。

調(diào)查區(qū)內(nèi)褶皺發(fā)育程度，了解斜坡所處褶皺部位，分析褶皺的兩翼及核部巖性變化規(guī)律，判斷斜坡變形滑移與褶皺的關(guān)系。

調(diào)查巖體中的節(jié)理裂隙發(fā)育程度，統(tǒng)計節(jié)理裂隙的優(yōu)勢發(fā)育方向，確定各組優(yōu)勢結(jié)構(gòu)面的產(chǎn)狀特征。進行巖體體積節(jié)理數(shù)統(tǒng)計。

（7）結(jié)構(gòu)面是指巖體內(nèi)部具有一定方向、一定規(guī)模、一定形態(tài)和特性的面、縫、層和帶狀的地質(zhì)界面，根據(jù)其延伸長度、寬度、傾向垂深、對巖體穩(wěn)定性的影響程度可以劃分為五級，其中I 級結(jié)構(gòu)面通常指區(qū)域上形成的斷裂帶，其影響范圍廣，延伸長度大，傾向垂深大，形成一個區(qū)域的構(gòu)造應(yīng)力場，控制區(qū)域的穩(wěn)定性；II 級結(jié)構(gòu)面指延伸通常數(shù)千米，垂深數(shù)百米，控制山體的穩(wěn)定。III 級結(jié)構(gòu)面通常指區(qū)內(nèi)次一級斷裂及不穩(wěn)定的原生軟弱層及層間錯動帶，影響巖體穩(wěn)定；IV級結(jié)構(gòu)面主要指節(jié)理裂隙、層理，劈理等，通常破壞了巖體的完整性，影響巖體的局部穩(wěn)定性。V 級結(jié)構(gòu)面主要指一些小的節(jié)理、片理等，對巖體的穩(wěn)定性基本無控制作用，但在一定程度上降低了巖石強度。從對山體或巖體的穩(wěn)定性角度來看，必須重視斜坡區(qū)的結(jié)構(gòu)面調(diào)查力度，對于I、II 級結(jié)構(gòu)面常常應(yīng)結(jié)合區(qū)域地質(zhì)資料進行驗證，明確勘察區(qū)的主要構(gòu)造體系及構(gòu)造帶的主發(fā)育方向。III、IV 級結(jié)構(gòu)面是勘察工作現(xiàn)場需要重視的調(diào)查內(nèi)容，應(yīng)從地層產(chǎn)狀的突變特點、地層的缺失與重復(fù)、地貌特征的突變、水系的流向突變、植被的分布特征等條件入手，詳細查明各級結(jié)構(gòu)面的分布特征。

2.布置勘探工程

勘探工程包括鉆探、坑探、槽探等手段，在基巖出露面積較少的部位，可采用槽探工程對被覆蓋的各類地質(zhì)體進行揭露，可了解某些地質(zhì)體的走向、分布特征，尤其對詳細查明地質(zhì)構(gòu)造的發(fā)育特征能起到十分重要的作用，探槽的布置應(yīng)充分考慮了解地質(zhì)體的目的，主要應(yīng)布置在地質(zhì)體被掩埋的地段，但由于探槽屬于淺部帶狀工程，對地質(zhì)體的揭露僅限于表層，因此對于深厚地質(zhì)體可采用坑探、井探、鉆探手段。

鉆探工作的布置應(yīng)采用點線結(jié)合方式布置，勘探線宜垂直斜坡走向，線間距視斜坡的范圍和規(guī)模而定，一般應(yīng)不少于兩條，勘探點間距也應(yīng)根據(jù)斜坡高度、延伸、工程等級確定，一般應(yīng)控制在20 ～30m 左右，對于地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜地段應(yīng)視實際情況加密，勘探深度應(yīng)通過對斜坡調(diào)查的具體情況分析，一般應(yīng)深入可能的滑移面以下5m，控制性鉆孔應(yīng)深入?yún)^(qū)內(nèi)最低侵蝕面以下。

鉆探工程的布置應(yīng)考慮一孔多用的原則，在鉆孔中應(yīng)保證巖芯采取率滿足要求，傾斜度、孔徑等都依據(jù)需要進行的測試項目確定，所有鉆孔都應(yīng)進行水文地質(zhì)觀測，對鉆孔清洗液的消耗情況，漏水、透水特征進行記錄，鉆進工藝應(yīng)保證測試取樣要求。對于土質(zhì)坡，應(yīng)滿足采取原狀樣的要求，對于巖質(zhì)坡鉆探工藝應(yīng)選擇雙管雙動工藝以滿足RQD 值評價及采取的要求。

3.地球物理勘探方法

物探作為一種重要的補充手段，可了解隱蔽地質(zhì)界線、界面或異常點，主要物探手段包括電法勘探、地震勘探、聲波探測、綜合測井等。

其中電法勘探是利用電性差異，觀測天然或人工電場變化或巖土體的電性差異來解決某些地質(zhì)問題的方法，常用的有電阻率法、充電法等。

地震勘探則是利用彈性波的傳播速度差異通過激發(fā)彈性波在巖土層中傳播來判定地層差異、地質(zhì)構(gòu)造的方法，聲波探測利用聲波在巖土體中傳播時的聲學(xué)參數(shù)變化，可評價巖體完整性指數(shù)，對斜坡的破壞模式和穩(wěn)定性評價提供定量參數(shù)。

在勘察中可根據(jù)需要布置1 ～2 條電測剖面，判斷斷層、破碎帶，巖層界面等特征，利用聲波測井可對構(gòu)造特征、巖體破碎程度、巖體質(zhì)量進行了解，并與鉆探資料進行比對，以分析斜坡破壞模式進而評價斜坡穩(wěn)定性。

4.取樣與測試

在斜坡工程勘探中應(yīng)對各類巖土體采取相應(yīng)數(shù)量的樣品進行力學(xué)參數(shù)的測定，作為評價穩(wěn)定性的定量計算依據(jù)。

土質(zhì)斜坡的取樣應(yīng)能保持土的天然狀態(tài)，但對于粗顆粒土，因難以保持原狀特征，應(yīng)結(jié)合各類原位測試進行，對土體的含水率、密實度、壓縮性及抗剪強度指標進行取值分析，作為斜坡穩(wěn)定判別的參數(shù)。另外土質(zhì)邊坡中由于沉積環(huán)境的差異有時可能存在特殊性巖土，應(yīng)針對巖土的特殊性開展有機質(zhì)含量、易溶鹽含量、膨脹性指標、濕陷性指標等相關(guān)樣品的測試。

巖質(zhì)邊坡除了應(yīng)采取巖石試樣進行相應(yīng)測試外，更應(yīng)對諸如古滑坡體的滑床、斷層帶、破碎帶等結(jié)構(gòu)面的巖土參數(shù)準確掌握，對取樣的要求較高，應(yīng)嚴格控制鉆探中的回次進尺，并根據(jù)排水狀態(tài)選擇相應(yīng)的測試方法進行抗剪強度指標的測試。對于存在滑坡地段應(yīng)針對滑面的滑帶進行取樣測試，這類“滑帶”土的抗剪強度直接影響斜坡穩(wěn)定性驗算，在試驗方法選擇上應(yīng)盡量選擇符合實際情況的剪切試驗方法，試驗宜采用室內(nèi)或野外重合剪或滑帶土做重塑土或原狀土多次剪，求出多次剪和殘余抗剪強度指標，試驗宜采用與滑動受力條件類似的方法，分別采用快剪、飽和快剪、固結(jié)快剪、飽和固結(jié)快剪。

除了需要取得相關(guān)巖土試驗的室內(nèi)樣品外，在現(xiàn)場進行相關(guān)的測試也是不可或缺的手段之一，原位測試手段包括巖土體的力學(xué)性質(zhì)指標測試、水文地質(zhì)參數(shù)測試。對于土質(zhì)邊坡應(yīng)根據(jù)土層性質(zhì)可采用動力觸探、靜力觸探測試、十字板試驗等進行原位測試，對于巖體尚可結(jié)合物探手段進行剪切波測試，聲波測試等。

水文地質(zhì)參數(shù)的獲取對于斜坡穩(wěn)定性評價至關(guān)重要，因此現(xiàn)場應(yīng)結(jié)合鉆探、工程地質(zhì)測繪取得的信息，布置相應(yīng)的水文地質(zhì)測試項目，包括地下水流向流速的測試、巖土層滲透系數(shù)測試，可分別選用鉆孔注水試驗、壓水試驗、表層可采用探坑注水試驗。在穩(wěn)定性評價中應(yīng)計入地下水的影響。

四、斜坡巖體質(zhì)量及工程地質(zhì)評價

對于斜坡巖體的工程地質(zhì)評價，應(yīng)從工程地質(zhì)勘察取得的巖體信息對巖體的工程地質(zhì)條件、巖體力學(xué)參數(shù)、斜坡破壞模式進行分析，并進行斜坡穩(wěn)定性分析，提出防治措施建議。

1.巖體質(zhì)量評價

通常采用巖體結(jié)構(gòu)質(zhì)量分級評價方法，對巖體質(zhì)量分級可從巖石強度、風(fēng)化特征、巖體完整性劃分巖體質(zhì)量等級。對于斜坡可參照《工程巖體分級標準》中邊坡工程巖體質(zhì)量指標進行分級，該分級方法分別從結(jié)構(gòu)面的影響、地下水影響程度、主要結(jié)構(gòu)面與邊坡傾向關(guān)系方面進行分析，確定巖體質(zhì)量指標BQ 值，劃分出I ～V 級的巖體質(zhì)量等級。

2.確定巖土體力學(xué)參數(shù)

巖土體相關(guān)參數(shù)應(yīng)根據(jù)勘察測試結(jié)果提出相應(yīng)取值供穩(wěn)定性評價和分析，土質(zhì)邊坡可按照傳統(tǒng)數(shù)學(xué)統(tǒng)計方法并模擬斜坡實際受力特點選擇相應(yīng)的計算指標；巖質(zhì)斜坡的破壞主要受結(jié)構(gòu)面的控制，因此抗剪參數(shù)的選取應(yīng)按照結(jié)構(gòu)面的結(jié)合程度根據(jù)類似工程經(jīng)驗結(jié)合室內(nèi)試驗成果取值，對于存在滑坡的地段，應(yīng)根據(jù)滑帶土的抗剪強度指標采用相應(yīng)的指標。也可根據(jù)巖體結(jié)構(gòu)位移或應(yīng)力與實測值比較，反復(fù)調(diào)整修改巖土參數(shù)并逐漸逼近觀測值來確定相關(guān)抗剪參數(shù)。

3.斜坡破壞模式分析及穩(wěn)定性評價

根據(jù)工程地質(zhì)測繪取得的信息，分析斜坡的可能破壞模式，土質(zhì)斜坡一般的破壞模式為圓弧式破壞，對其穩(wěn)定性評價多采用圓弧法或條分法進行。對于砂土狀強風(fēng)化巖，碎塊狀強風(fēng)化巖等類土質(zhì)斜坡，均可視為土質(zhì)斜坡進行穩(wěn)定性評價。

巖質(zhì)斜坡則應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查結(jié)果分析結(jié)構(gòu)面對斜坡的主控因素，詳細分析結(jié)構(gòu)面的產(chǎn)狀，判斷結(jié)構(gòu)面與坡向的關(guān)系，分析結(jié)構(gòu)面邊界條件，判斷破壞模式，按照破壞模式可分為直線型、折線型、楔體型等，采用極射赤平投影法進行定性判斷，按照平面滑動法、不平衡推力法進行穩(wěn)定性分析，提出相應(yīng)的支護、加固措施。

五、結(jié)語

斜坡在自然界中廣泛分布，其穩(wěn)定性受各種地質(zhì)作用及人為因素影響，其變形破壞機理十分復(fù)雜，工程地質(zhì)勘察是取得穩(wěn)定性評價參數(shù)的主要手段，但受地質(zhì)條件的復(fù)雜性、技術(shù)人員認識的差異、測試設(shè)備及成本的高低等因素影響，工程地質(zhì)勘察中仍存在諸多不確定性，在工作中應(yīng)充分分析各種地質(zhì)要素綜合效應(yīng)，合理規(guī)劃設(shè)計確保工程建設(shè)的安全。