淺談水與巖體的耦合作用及其對高邊坡穩定性的影響

唐 靜

(福建省第一公路工程公司，福建 泉州 362000)

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淺談水與巖體的耦合作用及其對高邊坡穩定性的影響

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生的影響，最后詳細論述水與巖體的耦合作用及其對高邊坡穩定性的影響，通過這些內容，找出京臺寧德段A4合同段K85+100～K85+500造成高邊坡失穩的原因，采取合理的方法解決。

水與巖體；耦合作用；高邊坡穩定性

1 水對巖體強度的弱化作用分析

從巖體的結構進行分析，其結構能夠分為結構體和結構面。在飽水的環境下，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，干燥花崗巖的數值為9.1 MPa。在試驗設計中，花崗巖的親水性比較差，所以在遇水后不會產生較大的影響，但是如果邊坡為泥巖，那么遇水后，其強度會大幅降低，導致滑坡事故產生。

2 水與巖體的不同情況產生的影響

該研究區域，因為邊坡節理裂隙極發育，孤石較多，巖性不一，尤其K85+380-480段為節理發育密集帶，不均勻風化嚴重，且地下水極豐富。因此，地質條件復雜是該段邊坡產生變形的主要原因，邊坡總體定性為因地質原因產生邊坡滑坡體。

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構面，然后研究其變形情況。其產生的變形特征，主要是損傷演化的結果，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進行傷害，并增加了水滲入帶來的影響，會導致變形進一步擴散。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裂縫進行了觀測，觀測結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，裂縫寬度達到1.9～10.5 cm，最大處出現在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定性的影響

在高邊坡巖體含有與坡向一致的貫通軟弱結構面時，工作人員應加強對邊坡穩定性的控制，主要是貫通軟弱結構面，通過加強控制強度，降低水對整體的影響。從理論層面分析，軟弱結構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，會減少軟弱結構面的剪切強度，造成邊坡失穩。

對高邊坡急性鉆探，工作人員發現部分區域的巖體滲水比較嚴重，透水性極好。這種情況，廢水下滲和暴雨季節的降雨都會導致軟弱結構的抗剪能力有所降低。一些部門在市內進行了相應研究，主要分析結構面起伏的力學效應和夾泥成分，以及結構的不均勻性。在試驗中，會受到現場條件的限制，注意增加試件的尺寸，采取硬性結構或是夾泥，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。

根據合同段的實際情況，要對暴雨季節的情況進行模擬，分析大量雨水滲入軟弱結構面后的影響。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。為了確保室內試驗的效果與現場相一致，要盡量模擬現場情況，尤其是上下巖塊與結構面的聯系，保證含水率穩定不變，試驗選用排水快剪，使其處于潮濕的環境。在直剪試驗后，要分析內聚力以及，內部的摩擦力。在夾泥中，含有沒有完全軟化的小硬塊，會對整體效果產生影響。在本次飽水后，軟弱結構面的夾泥穩定性和抗剪強度，與未浸水情況進行比較，越下降了34%，但是已經嚴重影響了邊坡的穩定性。

如果工作人員將軟弱夾泥除去，使用剩下的硬性結構面進行試驗，發現軟弱結構面的抗剪強度高于軟弱結構面的抗剪強度。其中兩種比較對象的內摩擦系統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構的粘結力較弱。在實際施工中，滑坡實例也能夠反映出水與貫通軟弱結構面的耦合作用對高邊坡穩定性的影響。

該段邊坡構造帶發育，地下水極豐富，根據K85+360-500段邊坡現場已設置的監測孔變形數據來看，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。滑坡會受到巖體性質的影響，在力的作用下，巖體向不同方向發展，這種情況下容易產生滑坡事故。從設計角度看，由于該段邊坡地質情況條件較復雜，設計第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，該邊坡表層為凝灰巖或閃長巖，地表有殘坡積層但不厚，下層主要是風化層。因風化原因，節理裂隙極發育，尤其K85+380-480段為節理發育密集帶。地質情況復雜是該段邊坡產生變形的主要原因，因此，須先搞清地質情況才可進行下步工作，同時現場裂縫應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，這種陡坡產生的原因主要有三個方面。一是地下采礦，嚴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，會降低邊坡的穩定性，所以水與巖體貫通軟弱結構面的耦合作用對高邊坡穩定性有著重要的影響。

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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