環境工程治理中風化花崗巖邊坡破壞和防治分析

梁艷瓊

（廣西正宇建設工程有限公司）

環境工程治理中風化花崗巖邊坡破壞和防治分析

梁艷瓊

（廣西正宇建設工程有限公司）

人類改造自然的能力越強，對環境的破壞力就越大，在社會發展過程當中，進行環境工程治理是保證可持續發展的重要舉措。在本文中，筆者通過對影響風化花崗巖邊坡穩定性的因素的分析，認為風化花崗巖邊坡主要有滑移型及崩塌型兩種破壞方式，并對該類型邊坡的防治措施提出建議。

花崗巖；邊坡；破壞類型；破壞方式；防治

引言

花崗巖（Granite），大陸地殼的主要組成部分，是一種巖漿在地表以下凝結形成的火成巖，其質地堅硬，巖體抗壓強度高，但其風化物具有易軟化崩解等物理力學性質。受母巖性質及風化作用的差異影響，風化花崗巖邊坡表現出不同于均質土邊坡及巖質邊坡的特性。本文對花崗巖風化物的特性、風化花崗巖邊坡的破壞方式及防治措施進行了初步探討。

1 風化花崗巖特性

1.1 風化花崗巖的形成

花崗巖在溫暖濕熱的氣候下，母巖遭受異常強烈的物理、化學風化作用，母巖中的主要礦物有石英、長石、云母及角閃石。石英是穩定礦物，殘留成石英角礫，長石、云母等經風化、水解及碳酸化等作用，生成次生的粘土礦物。從母巖角度來看，中～粗?；◢弾r多風化為礫質性粘土，砂質性粘土由中～細?；◢弾r風化而成，粘性土基本為巖脈風化而成。

風化花崗巖的風化程度及其物理力學性質在垂向上呈現漸變過程，因此花崗巖風化物不存在下臥軟弱夾層問題。在自然界中，除上述正常風化帶外，由于花崗巖的礦物成分、巖石結構構造、巖體斷裂與節理裂隙發育、地形地貌、地下水分布狀況等眾多因素影響，普遍存在不均勻風化現象，其中以球狀風化較為常見。風化球指的是在全風化帶中呈等級突變賦存的強風化、弱風化巖塊或在強風化帶中呈等級突變賦存的弱風化巖塊。風化球的分布具有離散性大、埋藏深度大、空間賦存特征不規則的特點[1]，因此很難準確的揭示其實際的外形。但是，從其形成機理的角度，一般認為其具有呈“橢圓”外形的特點[2]。

1.2 風化花崗巖的軟化崩解

風化花崗巖的軟化特性是指隨著含水量的增加，其強度降低、壓縮性增大的性質。含水量的增加，風化花崗巖中起膠結作用的游離氧化物的溶解量隨之增加，從而使土體強度降低、壓縮性增大[3]。另一方面，風化花崗巖的軟化也表現為減壓軟化和損傷軟化，在土體開挖受到擾動或在重力作用下土體崩崗剝離時，土體圍壓減小并且膠結作用受到擾動損傷，土體力學強度喪失較大，出現明顯的軟化。

風化花崗巖的崩解性指遇水后巖土體發生結構性分散，呈散粒狀、片狀及塊狀掉剝崩落現象，是不可逆的過程。浸水前，巖土體有效應力由顆粒間吸力組成并且保持平衡。浸水之后，大孔隙間的濕吸力由于水分增加相對緩慢呈現增加態勢，而小孔隙由于含水率的增加，濕吸力與可變結構吸力不斷減小，即土顆粒間吸力不斷減小，導致土體有效應力發生改變，當上述孔隙氣壓力大于土體的有效應力時，土體便發生崩解破壞[4]。

1.3 風化花崗巖的微裂隙

花崗巖風化后，母巖中原有的軟弱巖脈風化而成的結構面和原有的節理裂隙面仍存在于風化物中，大部分被高嶺土、蒙脫石、綠泥石等填充。同時，花崗巖中常見不均勻分布的巖脈，有些巖脈抗風化能力較強，而有些巖脈抗風化能力較弱，如二長巖脈、煌斑巖脈等，前者在風化物中形成硬化層，而后者形成純高嶺土化的軟弱夾層，由此形成風化物中的原生和次生裂隙。風化花崗巖還存在許多由于自然氣候影響、風化作用、臨空面形成等原因而產生的次生裂隙。這些裂隙多為閉合或充填有充填物，各組裂隙的發育程度、長短、規模不一，縱橫交錯，將花崗巖殘積土分割成均勻的楔形體[5]。

2 風化花崗巖邊坡的破壞類型

2.1 風化花崗巖邊坡破壞的特點

作者通過對周邊地區的調查，發現風化花崗巖邊坡的破壞具有以下幾個特點：

（1）主要發生在地形相對高陡的低山區和低山丘陵區。

（2）雨季多發，旱季少見。其高發期與當地降雨高峰期非常吻合。

（3）邊坡破壞主要以滑坡、崩塌為主，一般規模較小，但突發性強，運動速度快，往往造成較大損失。

（4）人類工程活動引發的比重大。調查中發現的邊坡破壞大多數與人類工程活動有關，主要由村民削坡建房、修路切坡等活動引發，自然因素產生的較少。

（5）一些陡峭的斜坡上常有風化球出露，一旦邊坡土體發生崩塌或滑坡，導致風化球基座失穩，風化球往往隨之發生翻滾并沖下斜坡，其破壞力巨大。

（6）破壞的邊坡一般植被覆蓋較差，大多數人工邊坡巖土體直接裸露。

2.2 風化花崗巖邊坡破壞影響因素分析

影響邊坡穩定性的內因主要是邊坡坡率較陡、高度較大、不良的巖性風化條件和巖土體結構特征。對于全、強風化花崗巖，當開挖坡度較陡時，由于開挖卸荷，在近邊坡面一定范圍內的巖體中，發生應力重分布作用，使邊坡巖體處于重分布應力狀態，坡面附近產生應力集中帶。為適應重分布應力狀態，巖土體內部就會形成沿最大剪應力面發展的剪應力蠕變帶，在風化花崗巖的自重條件下潛在的剪切滑動面逐漸貫通，產生圓弧形的整體破壞。在弱風化花崗巖巖體中，巖土體的穩定性受到結構面組合控制。結構面的存在使坡體中應力發生不連續分布，并在結構面周邊或端點形成應力集中帶。長大的節理裂隙和軟弱結構面對巖體變形及邊坡失穩破壞起控制作用，當這些結構面和坡面組合成傾向坡外的相對獨立單元體時，就有產生塊體失穩或者掉塊的可能。

影響邊坡穩定性的外因主要是降雨、施工擾動等。降雨一般是邊坡失穩的直接誘發因素，降雨入滲后風化花崗巖體的容重增加，巖土體軟化，內聚力降低，同時孔隙水壓增高，產生浮托力、動水壓力和靜水壓力，使巖土體抗剪強度大幅降低；其次，雨水入滲后會降低巖土體的抗剪強度，直接影響到邊坡的穩定。當雨水沿節理裂隙滲入后，軟化了結構面中的填充物質或者直接起到潤滑作用，降低了結構面的抗剪強度，更有利于巖土體失穩。另外，當坡面的風化顆粒遇到薄層水流和地表徑流時會產生不同程度的坡面沖蝕，進一步發展還會導致邊坡坍塌[6]。施工開挖地邊坡產生臨空面，破壞邊坡自然穩定狀態，邊坡上部加載也會引起邊坡失穩。

2.3 風化花崗巖邊坡破壞類型

2.3.1 滑移破壞型

（1）圓弧形破壞

花崗巖全風化成砂狀，巖質軟，巖體質量差，可看作是類均質體，邊坡中的結構面反傾，不對邊坡的破壞起控制作用時，邊坡便以這種形式破壞。其失穩方式為沿巖土體中最大剪應力面發生的圓弧型滑動，特別是在強降雨條件下，巖土體飽水以后，更易以這種模式發生破壞。呈散體結構的強風化花崗巖也具備發生類似變形破壞的條件。

（2）直線型破壞

穩定性主要受風化花崗巖坡體中的節理、裂隙面控制。由于該類型邊坡節理、裂隙發育，巖土體被切割成大小不一的塊體，邊坡未開挖前各塊體相互作用，處于平衡狀態；但當邊坡一旦開挖產生臨空面后，應力釋放裂隙產生張開，這些結構面往往成為地表水在坡體中的滲流通道，地表水下滲使裂隙中的充填物產生泥化和膨脹，結構面力學強度快速降低，當這些結構面傾向坡體臨空面時。上部巖土體很容易沿這些結構面發生滑移[7]。該類破壞主要取決于邊坡臨空面與結構面的空間組合及軟弱面的抗剪強度。此類邊坡破壞多發生在雨季，降雨入滲使結構面進一步軟化，滑體原有裂隙擴展或產生新裂隙，逐漸解體為滑動塊體，沿結構面剪出。

2.3.2 崩塌破壞型

該類邊坡主要受控于節理裂隙和結構面的組合，當結構面傾向坡體臨空面且陡立時，便容易引起崩塌破壞。在花崗巖巖體中，結構面往往為巖脈或火山巖形成時產生的不連續面，這些結構面大多較陡。邊坡開挖時，由于卸荷作用，應力重新分布后使這些結構面開裂，一般自坡肩前緣由外至里，由上至下擴展，在與其它裂隙和結構面共同作用下，逐步貫通。在重力及降雨等因素影響下，巖土體向臨空面傾覆墜落而產生崩塌破壞。

3 風化花崗巖邊坡的防治措施

（1）邊坡被開挖后應抓緊時間防護，減少邊坡暴露面和暴露時間。

（2）降雨和匯水是影響邊坡穩定性的主要因素，因此應采取有效的截排水方案。

（3）邊坡防護不僅要考慮防沖刷、防風化問題，還要考慮到邊坡的生態美觀和周圍環境的保護。應盡快恢復植被，使防護工程的植被與周圍環境融為一體。

（4）對于滑移破壞型邊坡可采用截排水系統加土釘墻、錨桿擋墻或重力式擋墻、抗滑樁等進行支護，崩塌破壞型邊坡則多采用截排水系統加錨桿擋墻、格柵護坡、掛網噴護，噴植護坡等措施。在實際應用中，由于很多風化花崗巖邊坡情況復雜，單一的防治措施往往難以取得預期的效果，因此，常采取將幾種辦法結合使用，在工程實踐中取得了良好的效果。

4 結論

（1）風化花崗巖各風化帶的風化程度及其物理力學性質在垂向上呈現漸變過程，局部存在不均勻風化現象。

（2）邊坡坡率、遇水易崩解軟化的特性、裂隙發育程度、降雨及人工擾動是影響風化花崗巖邊坡穩定性重要因素。

（3）風化花崗巖邊坡破壞類型分為滑移破壞及崩塌破壞兩大類。

（4）風化花崗巖邊坡的防護應結合具體情況，采取有針對性的防護措施。

[1]陳明曉.廣東沿海地區花崗巖風化剖面及其差異風化現象的特征分析[J].廣東公路交通，2003（1）：59～63.

[2]夏邦棟.普通地質學.北京：地質出版社，1995.

[3]楊茂長.福建沿海地區花崗巖殘積土工程特性探討[J].資源環境與工程，2010，24（1）：42～43.

[4]顏波，湯連生.花崗巖風化土崩崗破壞機理分析[J].水文地質工程地質，2009，6：70.

[5]阮林龍，葉興軍.花崗巖殘積土邊坡破壞及防護[J].巖土工程界，（邊坡工程版），2009，12（12）：61～62.

[6]劉云鵬，黃潤秋，霍俊杰.某高速公路花崗巖邊坡穩定性評價及防護措施研究[J].防災減災工程學報，2008，28（1）：22.

[7]陳志新，趙曉彥.花崗巖類土質高邊坡破壞方式研究[J].路基工程，2010（154）：149～150.

U418.5+2

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1004-7344（2016）18-0297-02

2016-6-10