片巖質(zhì)邊坡典型破壞模式研究

汪 剛 高文號(hào) 劉 鵬

（安徽省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究總院股份有限公司，安徽 合肥 230088）

云母片巖屬變質(zhì)巖，風(fēng)化程度深、耐風(fēng)化性較差，其組成礦物主要為綠泥石、絹云母等水敏性礦物，對(duì)水較為敏感[1]，因其片理面十分發(fā)育，巖體呈薄層狀，巖體特征明顯。片巖具有明顯片理結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)面的分布決定邊坡整體穩(wěn)定性[2-3]。對(duì)建設(shè)中變形破壞的邊坡進(jìn)行調(diào)查，本文從邊坡的組成成分、地層巖體結(jié)構(gòu)、雨水、風(fēng)化等方面，對(duì)邊坡的變形破壞模式進(jìn)行總結(jié)[4-6]。

1 邊坡破壞典型模式

1.1 順層變形破壞

邊坡坡面傾向155°，地表坡度20°～40°，巖層為第四系全新統(tǒng)沖洪積、殘坡積、中元古界武當(dāng)山群（Pt2wd）片巖，片理產(chǎn)狀75°∠45°，坡內(nèi)發(fā)育兩組節(jié)理，節(jié)理1：230°∠45°，節(jié)理2：300°∠12°，貫通性較好，節(jié)理密度1～2條/m。在邊坡施工，表面巖體風(fēng)化嚴(yán)重，擋墻施工完成后，表層巖體在長(zhǎng)期風(fēng)化作用下，邊坡第一級(jí)和第二級(jí)局部范圍內(nèi)巖體出現(xiàn)淺層小規(guī)模順層滑塌，如圖1所示。

圖1 順層邊坡滑塌

定性分析：邊坡的赤平投影如圖2所示，巖層面、J1和J2的傾向視傾角分別為10°、15°、10°，片層面和J1結(jié)構(gòu)面的交線傾向和傾角分別為152°和12°，片理面和J2結(jié)構(gòu)面的交線傾向與傾向分別為352°和7°，J1與J2交割線傾向和傾角分別為308°和12°，根據(jù)巖層組合關(guān)系，巖層面與J1結(jié)構(gòu)面的交割線傾向坡外，交線傾角為12°，該邊坡破壞主要是沿著片層面與J1結(jié)構(gòu)面的交割線方向發(fā)生滑塌。

圖2 赤平投影圖

1.2 彎曲—折斷變形破壞

邊坡坡面傾向159°，原地表坡度為30～40°，組成巖性為元古界武當(dāng)群（Pt2wdn）片巖，片巖產(chǎn)狀30°∠80°，發(fā)育有兩組節(jié)理：節(jié)理1：280°∠5°，2～3條/m；節(jié)理2：35°∠75°，4～5條/m，表面的覆蓋層厚度較小，基巖出露。施工過(guò)程中，巖體風(fēng)化嚴(yán)重，在邊坡1～3級(jí)內(nèi)表層巖體由下而上發(fā)生了較大規(guī)模的彎曲傾倒破壞，破壞深度為20～50cm，如圖3所示。

圖3 反傾邊坡彎曲—折斷滑塌

定性分析：邊坡的赤平投影見圖4，片理面、J1和J2節(jié)理面基本為傾向坡內(nèi)的結(jié)構(gòu)面，結(jié)構(gòu)面傾向與坡面傾夾角較大，S0、J1和J2與坡面傾向的夾角分別為129°、121°和124°，對(duì)邊坡穩(wěn)定性影響不大。組合交割線S0/J1、J1/J2的組合交割線傾向坡內(nèi)，S0/J2的交割線傾向坡外，與坡面呈48°斜交，組合交割線對(duì)邊坡的穩(wěn)定性影響不大。邊坡內(nèi)無(wú)明顯的不利結(jié)構(gòu)面組合，巖體質(zhì)量較好時(shí)，邊坡不會(huì)發(fā)生整體失穩(wěn)，表層巖體質(zhì)量較差時(shí)，會(huì)發(fā)生表層剝蝕脫落。

圖4 赤平投影圖

1.3 切層變形破壞

邊坡坡面傾向220°，中心線最大切深約25m，巖性為中元古界武當(dāng)群（Pt2wd）灰色片巖，巖層產(chǎn)狀為355°∠42°。坡內(nèi)發(fā)育1組節(jié)理，產(chǎn)狀187°∠35°，3條/m。邊坡開挖坡率除第一級(jí)為擋墻外，第二級(jí)至第三級(jí)坡率為1∶0.75，第四級(jí)和第五級(jí)坡率為1∶1.00，邊坡的防護(hù)型式：第一級(jí)為擋墻，第二級(jí)為框架植物護(hù)坡，第三級(jí)至第五級(jí)為掛網(wǎng)噴播植物護(hù)坡。邊坡在施工中，上部4級(jí)坡面防護(hù)基本完成后開挖施工第1級(jí)擋土墻過(guò)程中發(fā)生了整體失穩(wěn)，邊坡的失穩(wěn)破壞，如圖5所示。

圖5 切層邊坡滑塌

定性分析：邊坡的赤平投影見圖6，邊坡巖體被節(jié)理裂隙面切割成了大小不等塊體，邊坡片理面與邊坡呈反傾，節(jié)理1為順傾向節(jié)理，傾角35°，因其發(fā)育較好，邊坡巖節(jié)理1發(fā)生順節(jié)理滑塌，滑塌堆積體主要為結(jié)構(gòu)破碎的塊狀或片狀。

圖6 赤平投影圖

1.4 楔形體變形破壞

邊坡坡面傾向42°，地勢(shì)左高右低，巖性為中元古界武當(dāng)群（Pt2wdn），片巖產(chǎn)狀為320°∠30°，發(fā)育兩組節(jié)理：節(jié)理1：60°∠50°，2條/m；節(jié)理2：110°∠70°。邊坡設(shè)計(jì)為5級(jí)坡，第一級(jí)為路塹擋墻，坡率為1∶0.3，第二級(jí)為砼框架植物護(hù)坡，坡率為1∶0.75，3～5級(jí)為掛網(wǎng)噴播混生植物護(hù)坡，坡率為1∶1.00，如圖7所示。

圖7 楔形體邊坡滑塌

穩(wěn)定分析：邊坡的赤平投影見圖8，巖層走向和坡面走向呈大角度相交。片理面與節(jié)理1、片理面與節(jié)理2的組合結(jié)構(gòu)面，將邊坡巖體切割呈楔形體，邊坡局部楔形體滑塌條件。在進(jìn)行第一級(jí)擋墻施工時(shí)，邊坡沿片理面和節(jié)理裂隙面發(fā)生了楔形體滑動(dòng)。

圖8 赤平投影圖

2 結(jié)語(yǔ)

1）片巖質(zhì)邊坡的破壞與其巖體特征、節(jié)理裂隙發(fā)育、外界地質(zhì)營(yíng)力、人工因素相關(guān)，片巖的物理力學(xué)性質(zhì)是其重要的物質(zhì)組成，片巖的水敏感性、抗風(fēng)化性較差、力學(xué)各項(xiàng)異性等特征，對(duì)片巖質(zhì)邊坡的穩(wěn)定性其重要影響。

2）云母片巖質(zhì)邊坡的破壞模式與一般巖質(zhì)邊坡類似，項(xiàng)目邊坡典型的破壞模式有順層變形破壞、切層順向節(jié)理變形破壞、楔形體變形破壞等，彎曲—折斷變形破壞是片巖至邊坡特有的破壞型式。

3）片巖質(zhì)邊坡對(duì)雨水較為敏感，施工中嚴(yán)禁開挖后再支擋，應(yīng)開挖一級(jí)、防護(hù)一級(jí)。順層或外傾向節(jié)理面邊坡，在開挖卸荷、雨水作用下邊坡發(fā)生滑塌可能較大。