地質構造對斜坡穩定性的影響分析

■程 弘

（福建省林業勘察設計院，福州 350001）

地質構造作用是山坡、人工斜坡發生滑坡和崩塌的重要影響因素，對斜坡穩定性的影響是多方面的，國內外已對此開展較多的研究。 本研究在收集相關研究成果的基礎上， 結合福建省道路滑坡、崩塌的工程實例，再次進行地質構造對斜坡穩定性影響的分析和探討，以供同行們借鑒和參考。

層（片）理是沉積巖、變質巖成巖過程中形成的結構面， 雖然傳統意義上不屬于地質構造的范疇，但其對巖體工程性質、特別是巖體穩定性有著重要的影響，所以工程研究中通常將層（片）理作為重要的構造面進行分析，故本研究也將層理列入地質構造范疇進行分析。

1 地質構造對巖體的作用簡述

地質構造類型主要有斷層、褶皺和節理、劈理、層（片）理等結構面。 地質構造對巖體的破壞作用一般表現為以下幾個方面。

1.1 導致巖體產生結構面

（1）斷層活動錯斷巖體，斷層面本身就是巖體中的軟弱結構面， 并可能導致周邊巖體出現裂隙，破壞巖體完整性。 （2）褶皺作用導致巖層彎曲，層理強度降低甚至脫開，褶皺軸部產生節理，導致巖體被切割成不連續狀態。 （3）節理、劈理、層理、片理為巖體中的軟弱結構面，相對于巖石本身，其強度相對較低；其中節理使得巖體斷裂，導致巖體被切割成不連續狀態。

1.2 致使巖體破碎

在地質構造力的作用下，巖石發生變形或破裂，從而破壞巖體的連續性，使巖體破碎。 （1）斷層一般會形成一定寬度的斷層破碎帶（圖1），帶內巖石一般較為破碎，構造作用還致使沉積巖、沉積變質巖產生層間破碎帶。 多數斷層上盤由于多組節理發育，導致巖體較為破碎。 （2）褶皺、褶曲的軸部一般有多組節理發育，并有擠壓或脫空現象，導致巖體破碎。 （3）節理帶、劈理帶由于節理、劈理的密集發育，導致帶內巖石破碎。

圖1 滲水構造破碎帶（泉上互通滑坡）

1.3 增加巖體透水性和含水量

由于地質構造作用導致巖體破碎化，從而為巖體中地下水的滲流提供通道，為地下水的儲存提供空間（圖1）。

1.4 產生親水次生礦物

地質構造作用是地殼活動的表現，作用過程中的能量一般會導致次生礦物的產生，多數次生礦物為親水泥狀物質，如高嶺土（圖2）、水云母、綠泥石、葉臘石等，從而降低巖石和結構面的強度，增加巖體含水量。

圖2 高嶺土化（莆炎高速公路泉上互通滑坡）

1.5 增強巖石的風化程度

由于巖石在地質構造作用下巖體較為破碎、產生新的結構面和親水次生礦物，從而導致巖石風化作用的加快和增強， 形成風化凹槽等特殊地質現象。 如莆炎高速公路泉上互通受斷層影響，殘積土和全、強風化巖層的總厚度大于50 m（圖3）。

圖3 莆炎高速公路泉上互通滑坡

2 地質構造對斜坡穩定性的影響分析

影響斜坡穩定性的因素主要為地質環境條件和誘發因素，地質環境條件包括地形地貌、巖土結構、地質構造和地下水特征，誘發因素包括降雨、河（洪）流沖刷、海浪侵蝕、地震和人為工程活動（坡腳開挖、坡面堆載、水利工程、工程爆破等）。 其中，地質構造作用對斜坡穩定性的影響是多方面的，現結合工程實例，按照斜坡失穩類型探討、分析地質構造對斜坡穩定性的影響。

2.1 對崩塌的影響分析

幾乎所有巖質崩塌都與巖體結構面或軟弱巖層、破碎帶的發育有關[1]。 巖質崩塌一般是由于巖體被多組結構面切割成危巖（崖）后產生的。 一般說，結構面平直、延伸長度大、張開度大時影響大；裂面具有泥化、蝕變礦物充填的影響也大。

2.1.1 剝落型巖崩

一般發生于巖崖或陡開挖邊坡上，受2 組陡傾軟弱結構面（節理、劈理等）控制，或者是破碎、極破碎巖體（如強風化巖石、構造破碎帶），為錯落式巖崩，系自重作用引起的結構面剪切破壞，如寧德公路旁邊坡崩塌（圖4，圖片中崩落體多已清除）。

圖4 寧德公路錯落式巖崩

2.1.2 傾倒式巖崩

大多發生于巖崖或陡開挖邊坡上，受陡傾軟弱結構面（節理、劈理等）和緩傾結構面（節理、層理）的組合控制，為傾覆力矩作用下的傾倒破壞（圖5）。圖6 為美國科羅拉多州公路上的傾倒式巖崩[2]。

圖5 傾倒破壞示意圖

圖6 美國科羅拉多州公路傾倒式巖崩

2.1.3 滑移式崩塌

一般發生于坡腳有相對臨空面的陡坡上，沿順傾的軟弱結構面（斷層面、節理面、軟弱夾層等）產生的滑移式崩塌，巖質斜坡和類土質（風化殼）斜坡均可發生，系軟弱結構面受剪切破壞所致。

圖7 為G534 公路三明市三元服務區邊坡上的巖崩， 系邊坡上巖石楔體沿一傾角約43°節理產生的滑移式巖崩。 圖8 為巖石受構造影響形成的厚層風化殼，導致陡坡巖土體抗剪強度降低，沿殘留節理面產生的滑移式類土質崩塌。

圖7 G534 公路三元服務區巖崩

圖8 上杭鄉村道路邊坡上的類土質崩塌

2.1.4 鼓脹式巖崩

大多發生于巖崖或陡開挖邊坡上，一般受上部陡傾節理和下部近水平軟弱巖層（軟巖、極軟巖、層間破碎帶等）控制，為下部軟弱巖層受擠壓作用產生鼓脹、傾斜或下沉、傾倒，導致上部巖體崩塌。

2.1.5 拉裂式巖崩

大多發生于突出的危崖上， 一般受陡傾節理、劈理控制，為巖崖上的危石沿節理、劈理受拉張作用而導致的拉裂破壞。 圖9 是發生于連江江松皋海岸上的拉裂式巖崩。

圖9 連江縣松皋海岸上的拉裂式巖崩

2.2 對滑坡的影響分析

地質構造是滑坡的重要影響因素，而且影響是多方面的。 滑坡按滑動面的形態可分為平面型、弧型或折線型滑坡[3]，地質構造對不同類型滑坡的影響有一定的差異性。

2.2.1 對平面型滑坡影響的分析

地質構造對平面型滑坡的影響，直觀體現在滑體沿地質構造作用形成的各類結構面、 軟弱帶下滑，如順傾的層（片）理、節（劈）理、基巖面、斷層面或軟弱夾層、層間破碎帶、斷層破碎帶等。 同時，結構面上由于構造作用產生的親水蝕變礦物如綠泥石、水云母、葉臘石、高嶺土等（圖10），潤滑了結構面，導致結構面抗剪強度降低；構造作用導致巖體破碎，透水性增強，利于雨水下滲和地下水滲流，從而增加滑體自重和地下水的滲透破壞及其動水壓力。 這些都極大地影響了斜坡的穩定性，促進平面型滑坡的形成。且構造作用導致巖體破碎、風化加強，透水性增強，利于雨水下滲和地下水滲流，從而增加滑體自重和地下水的滲透破壞及其動水壓力（圖1）；這些都極大地影響了斜坡的穩定性，促進滑坡的形成。 莆炎高速公路泉上互通滑坡（圖3、12）和上杭城蛟高速公路古石互通滑坡（圖11）就是此類滑坡的實例。

圖10 武夷新區快速通道邊坡上的滑坡

圖11 上杭城蛟高速公路古石互通滑坡

圖12 莆炎高速公路泉上互通滑坡軸線剖面

3 結語

地質構造是斜坡穩定性的重要影響因素，不同的地質構造作用易導致不同類型的斜坡失穩。 所以，在斜坡地帶進行工程建設時，應加強地質構造的調查和勘探。 （1）地質構造作用大多數表現為巖體產生軟弱結構面、巖體破碎、風化作用增強、產生親水礦物（蝕變作用）、巖體透水性增強等。 這些結構面包括節（劈）理、層（片）理、巖土界面、層間破碎帶、斷層面等。 （2）巖崩主要受構造作用產生的結構面控制， 結構面的產狀及其與斜坡位置關系的不同、結構面組數及其組合的差異，導致巖崩的形式不同。 對于巖質陡坡，應加強這些結構面的觀測，包括結構面密度、延伸長度、張開度、粗糙程度、平直度、充填情況和結構面產狀、含水特征等。 （3）地質構造是滑坡的重要影響因素。 大型順傾結構面是平面型巖質滑坡的控制性因素；而地質構造對弧型或折線型滑坡的影響，則主要體現在類土質（風化殼）滑坡上。

對于滑坡的治理工程，或者在易形成滑坡的斜坡地帶進行工程建設時，加強地質構造的調查是必須的。 不但要查明地質構造類型、產狀、規模，還要查明地質構造作用后的巖體破碎程度、風化程度和各種結構面特征、親水礦物發育情況、地下水特征等。