關于地震邊坡穩定性的工程地質研究

李明坤

（云南地質工程勘察設計研究院云南昆明650041）

關于地震邊坡穩定性的工程地質研究

李明坤

（云南地質工程勘察設計研究院云南昆明650041）

工程地質研究工作中的一個核心內容就是邊坡穩定性研究，工程地質的定性分析對于地質條件復雜的地震邊坡穩定性是由一定指導意義的。對于以前，我們很少使用工程地質的方法研究地震邊坡，本文對地震邊坡的穩定性評價以及邊坡穩定性的影響因素進行簡單的分析，邊坡發生失穩的機制進行簡單的探討。

地震邊坡穩定性工程地質研究

1　影響地震邊坡穩定性的相關因素分析

1.1地質背景因素

邊坡所處的大地構造單元對邊坡的影響非常大，它直接關系到了邊坡的地質活躍程度以及地震可能發生的幾率以及強度。區域性大斷裂主要有兩方面的影響，一方面斷裂帶能有效的屏蔽地震波的動能量，降低地震強度，另一方面斷裂帶一般都是震源的所在地，并且斷裂帶的巖體呈破碎狀，自穩能力較差。對于邊坡來說，當其位置處于屏蔽作用一側時，邊坡的穩定性較好，反之則失穩的幾率就要大很多。

1.2巖體的結構類型因素

對于邊坡來說，由于巖體結構因素的影響，造成邊坡也不是一體的，它是由不同的結構面以及結構體構成的。一般都是以下幾種構造類型：塊狀、鑲嵌、碎裂、層狀、層狀碎裂以及散體結構等類型。不同的結構面對地震時所產生的變化也是不同的。塊狀巖體整體性好，因此在地震時變形較小，不易發生失穩破壞的現象；鑲嵌結構在發生地震時巖體可能會產生局部的坍塌，不易發生大的失穩；碎裂結構在發生地震時反應較大，如果地震較強烈，則會產生小規模的滑動；對于散體結構來說，地震時則有可能產生大規模的崩塌現象。土質邊坡一般都是散體結構，地震發生時極易發生失穩現象。

1.3巖性的組合因素

不同的巖性對邊坡失穩的影響也不相同。頁巖、泥灰巖、粘土等不同巖性組合的影響具有以下的特點：（1）抗風化能力差，風化作用下產生的顆粒有很高的崩解性、親水性等特點；（2）這種地質中的軟巖層抗剪能力差，遇水時就會泥化，造成抗剪能力更低；（3）由于不同巖性的組合也使得它們構成的軟層既能是吸水層又能是隔水層；（4）干濕交替使得巖體就有了較高的收縮性，進而擴大了巖體間的縫隙。這些因素使得邊坡失穩的發生幾率提高了不少。

在地震強度不同時，不同巖性所產生的反應也是不同的，根據多年的調查，我們發現絕大部分的滑坡都發生于松散堆積體中，巖石發生的現象較少。對于我們國家的地震帶來說，南方的丘陵地區以及北方的黃土高原，在發生地震時易產生滑坡現象，這是由于粘土及飽水質的細沙抗剪能力差造成了滑坡的現象。

1.4地形因素的影響

地形地貌因素對邊坡的穩定性影響主要是表現在這兩個方面：（1）邊坡的高度以及坡度因素；（2）邊坡的坡形。后者造成的影響要小于前者的影響。

在對歷次地震的觀測中我們也能發現，地震的動幅值以及頻譜會受到邊坡高度的影響。在1973年時日本的高野秀夫對斜坡地震持續的觀測中發現：（1）在斜坡上的地震烈度要比谷底的地震烈度大1°左右；（2）如果角度超過15°的話，山體的上部與下部對不，局部譜段對比，高低差達到7倍，（3）黃土階地與底部對比，幅段值要高出底部大約在4倍左右。1987年王存玉的振動模型試驗能夠表明：邊坡頂部對振動的反應幅值較之邊坡底部存在明顯的放大現象(垂直向放大)，邊坡的邊緣部位對振動的反應幅值較之內部(處于同一高度上的兩點比較)也存在放大現象(水平向放大)。我們的科技人員已經在長期的地震觀測中總結出不同的經驗，雖然不同的試驗以及不同地區的觀測結果都存在一定的差異性，但是，這些數據都證明了地震發生時邊坡高度對邊坡穩定性的影響作用。

對于坡度的影響來說，我們在云南歷次的地震資料中也能發現坡角與地震滑坡存在的關系，對于滑坡現象來說，一般發生在30°～50°的斜坡，而20°以下以及50°以上發生的幾率就要小很多；崩塌的現象則絕大多數存在與30°以上，其中50°～70°之間發生的幾率最高，到了80°以上則很少存在。

2　邊坡工程地質模型

確定邊坡地質模型對研究邊坡的穩定性有很大的幫助，對于邊坡模型來說，一般都是根據其地質的條件來確定的。常見的邊坡模型主要有三種：反傾型、水平層狀型以及順傾型，同時需要注意的是這三種模型是不能代表全部的邊坡地質情況的。我們根據不同的邊坡類型以及統計的資料可以對其進行歸納整理為兩種類型：存在明顯控制性結構面的邊坡、不存在明顯控制性結構面的邊坡。

3　邊坡失穩時的破壞形式

不同的邊坡構造所發生的的破壞形式也是不同的，總結起來有三種破壞形式：曲面滑動、平面滑動和傾覆破壞。這三種形式的總結是建立在靜力情況下分析的，對于動力荷載則沒有進行考慮，如果我們考慮到壩坡以及黃土邊坡等存在動荷載的情況時，這就有些不適應了，這樣破壞形式又能分成滑動型、崩塌型、層體彎折以及塑性變形等四類。如果參考液體影響的話，這也是不適用的，因此，我們參考有關資料重新對邊坡的失穩形式分類，如下表：

邊坡破壞形式分析表

4　總結

綜上所述，我們能夠知道在發生地震時，邊坡的失穩一般受邊坡的巖體構造、地質背景以及邊坡形狀等因素影響。同時，根據不同的邊坡工程地質模型能夠有效的對邊坡的穩定性進行有效的研究，研究表明有明顯控制性結構面及無明顯控制性結構面的邊坡分類器破壞形式各不形態，前者表現為順層邊坡、層狀邊坡等形式，后者表現為散體結構等類型的邊坡。

[1]丁彥慧..《中國西部地區地震滑坡預測方法研究（碩士學位論文）》[D]．《北京：中國地質大學》，1997．

[2]孫玉科姚寶魁.《我國巖質邊坡變形破壞的主要地質模式》[J].《巖石力學與工程學報》，1983，2（1）：67～76.

[3]孫玉科牟會寵，姚寶魁..《邊坡巖體穩定性分析》[M].《北京：科學出版社》，1988.

P642[文獻碼]B

1000-405X（2015）-7-310-1