泸州市栖云路缓倾岩质边坡变形成因分析及勘察方法改进建议.pdf
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1、2023年8 月第43卷增刊第1期四川地质学报Vol.43Suppl.No.1Aug.,2023泸州市栖云路缓倾岩质边坡变形成因分析及勘察方法改进建议伍小刚,周世文,朱锐杰,李彦彬,朱登科(1四川省第六地质大队,四川泸州6 46 0 0 0;2.泸州两江新城建设管理委员会,四川泸州6 46 0 0 0)摘要:边坡工程是公路工程的重要组成部分,公路边坡失稳大多发生在土质边坡中,岩质边坡失稳较少见且集中在陡倾或软弱破碎岩体中,缓倾岩质边坡失稳更少见。本文以一典型案例分析缓倾岩质边坡的失稳原因。栖云路是通往泸州高铁站的交通要道,路堑边坡岩层外倾角度为7 9,似乎不可能失稳,但开挖揭示该边坡存在软弱夹
2、层,该软弱夹层遇水易崩解,抗剪强度低,在降雨作用下K0+460K 0+590 和K0+310K 0+52 0先后失稳。通过数值模拟对比有无软弱夹层的边坡稳定性,发现有软弱夹层的稳定性系数K,=0.977,比无软弱夹层的小0.6 91,证明软弱夹层是该边坡失稳的主要因素。由于一般钻探技术无法揭示软弱夹层间接导致边坡失稳,为解决该问题,本文建议采用几何法对软弱夹层位置进行推测,在该边坡中的应用,证明几何法在单斜产出地层中是准确的,同时建议在几何法不可行时采用钻孔摄像技术,将地质信息以视频或图片形式呈现。从而复核未开挖边坡的稳定性,为后续工作打下基础。关键词:岩质边坡;软弱夹层;稳定性;勘察方法中图
3、分类号:P642.2DOI:10.3969/j.issn.1006-0995.2023.S1.008随着社会不断进步,道路交通日益发展,道路工程建设中常进行路堑开挖,路堑边坡具有一定的安全隐患,开挖前准确评价边坡稳定性对边坡支护十分重要,但对于已局部失稳的边坡,分析失稳原因对复核未开挖段的稳定性也意义重大。目前对边坡失稳原因已有许多研究,例:攀枝花机场边坡发生过多次变形破坏,许多高校和单位以室内实验、现场勘察等方法研究其形成机制,破坏模式,为治理工程提供技术依据(王刚,2 0 17;李冬阳,2 0 17;李玉瑞等,2 0 18;陈文涛,2 0 19;李昆鹏,2 0 2 0)。某高速公路路堑边坡
4、失稳因素有结构面的不利组合关系、工程地质条件、大气降雨和施工开挖(李春花,2 0 2 0),其中施工是边坡失稳的直接诱因,设计人员有针对性地布置抗滑桩和截水沟,并取得良好的治理效果。某学者通过底摩擦实验,研究不同产状条件下硬岩岩质边坡的破坏模式(李任杰等,2 0 2 2),为其稳定性分析和治理提供参考。广安市某小区边坡局部变形,设计人员认为是回填土在强降雨作用下抗剪强度降低引起,通过稳定性计算发现暴雨工况下边坡局部欠稳定(李双江等,2 0 2 2)。但对于缓倾岩质边坡稳定性研究较少,通常认为缓倾岩质边坡稳定性较好,几乎不会发生变形破坏,但若缓倾岩质边坡存在外倾软弱夹层,软弱夹层不仅切断了上下岩
5、层,同时在岩层间提供“润滑剂”,使得原本稳定的坡体具有滑动的可能(李利丹,2 0 2 1;刘杨等,2 0 2 2)。泸州市栖云路路堑边坡是典型的缓倾岩质边坡,岩层虽外倾,但倾角仅为7 9,勘察阶段认为边坡稳定,但开挖过程中发现岩层中存在软弱夹层,厚度约0.5m,该夹层遇水易崩解,手捏易碎,抗剪强度低,该层少量出露时边坡并未出现明显变形,当其完全出露后,上部岩体沿软弱夹层开始滑动,在降雨、地形地貌、地质构造和人为因素促进下失稳。对比有无软弱夹层的边坡模型稳定性发现,该边坡失稳主要原因是软弱夹层,其他因素起着促进作用,若勘察时发现该层则能准确评价边坡稳定性,采取合理的支护措施,避免边坡失稳。对于未
6、开挖段,查明软弱夹层位置是复核稳定性的关键,本文建议采用几何法推测软弱夹层的位置,几何法曾被用于隧道超前地质预报(曹放,2 0 17),根据隧道掌子面围岩的产状,通过三角函数计算出观测点和目标的高差,从而确定目标位置,是一种原理简单,可操作性强的推测方法,在该边坡中的应用验证了该法的准确性,但是只适用于单斜产出的地层,对于产状变化的地层不适用。于是对于存在类似软弱夹层且产状变化的岩层中,建议引进钻孔摄像技术,可将钻孔内地质情况以视频或图片的形式全面且清晰地呈现。文献标识码:A文章编号:10 0 6-0 995(2 0 2 3)S1-0040-07收稿日期:2 0 2 3-0 5-2 2作者简介
7、:伍小刚(1994一),男,四川泸州人,助理工程师,主要从事岩土工程勘察、地质灾害勘查设计工作通讯作者:周世文(198 8 一),男,四川仁寿人,高级工程师,注册土木工程师,主要从事岩土工程勘察、地质灾害调查评估等工作40泸州市栖云路缓倾岩质边坡变形成因分析及勘察方法改进建议1工程概况1.1 工程背景栖云路为城市支路,位于泸州高铁站北西侧约50 0 m,全长约10 9 0 m,设计红线宽度为18 m,设计速度为30 km/h,是连接九狮路和福阳路的交通要道,项目位置见图1。沿线分布耕地和灌木林,陡坡和丘顶通常基岩出露,为砂岩或泥质砂岩,冲沟分布少量水田,若干鱼塘,冲沟宽缓,坡降平缓,一般分布软
8、土。全段进行路堑开挖,最高开挖高度可达到14m,使公路施工面临严峻考验。1.2工程地质概况栖云路桩号范围K0+000K 1+0 90,工程区属于丘陵地带。拟建场地所处大地构造为阳高寺背斜南端。场地范围内构造简单,为单斜构造,场地内及附近无断裂构造带通过,属基本稳定区。岩体裂隙主要发育在浅部强风化带中,属风化裂隙,呈不规则网状,不具方向性,延伸短,多被泥质充填。场地内出露地层为侏罗系上沙溪庙组(J2s)砂岩及泥岩地层,地层产状平缓,倾向约2 532 7 8,倾角约7 9,基岩的构造节理和裂隙较发育,新构造运动表现为大面积间歇性升。2边坡变形特征2.1 变形历史栖云路K0+460K0+590段左侧
9、路堑边坡于2 0 2 1年11月2 1日坡顶开始出现张拉裂缝,裂缝快速延伸和扩展,并不断形成新的拉张裂缝,其中主拉张裂缝延伸长度达91m,岩体向临空一侧倾倒,裂缝宽度约0.28.0 m,深度最深处可达7 m。形成小型浅层岩质滑坡(图2),进行放坡后,其处于基本稳定状态。2022年4月1517 日,场地连续降雨,18 日上午K0+310K 0+52 0 段左侧路堑边坡出现张拉裂缝,之后边坡变形加剧,裂缝不断延伸扩展,截止2 0 2 2 年5月10 日,边坡前缘岩体局部垮塌,中部和后缘出现数条张拉裂缝,形成小型浅层岩质滑坡(图2)。栖云路柏杨满村柏杨村广仁堂老房子福林村S307北Om250m500
10、m图1项目地理位置图23600m25m50mOm20m40m(a)K 0+46 0 K 0+590 段滑坡2.2边坡现状截止2 0 2 2 年5月31日,K0+460K 0+590 段左侧路堑边坡未见明显变形迹象,处于基本稳定状态。而K0+310K 0+52 0 段左侧路堑边坡已经失稳,并持续变形,相对高差约14m,坡向为2 36,坡度为2344,横向宽度2 10 m,纵向长度2 0 40 m,滑坡面积为42 0 0 m,滑体厚度为2 7 m,滑坡体积为1.8 910 m。前缘局部岩体垮塌,中部和后缘出现数条张拉裂缝(图3),其中2 条主裂缝延伸长度分别达到39m和42 m,宽度约0.4m,最
11、深处可达5m,为小型浅层岩质滑坡。岩层产状2 7 0 2 7 5L741(b)K 0+310 K 0+52 0 段滑坡图 2 滑坡航拍图宽0.4m2023年8 月第43卷增刊第1期9;除岩层面还发育2 组优势结构面,产状分别为2 45乙7 8 和2 7 0 乙9。5m2.5m四川地质学报236宽0.4mVol.43 Suppl.No.1Aug.,2023-0m236(a)前缘跨塌3边坡变形原因分析3.1地层岩性栖云路左侧路堑边坡岩层外倾,滑体和滑床均为强风化砂岩,滑带为厚约0.5m的软弱夹层(图4),分布于K0+310K 0+59 0,遇水易崩解为薄片状,手捏易散;当雨水渗流至软弱夹层,迅速降
12、低其抗剪强度。路基开挖后造成坡面岩体应力释放松弛,坡体易沿泥化软弱夹层蠕动变形;加之雨水下渗,弱化和饱和岩体,造成软弱夹层强度降低、岩土体容重和孔隙水压力增加,当开挖深度接近或超过泥化软弱夹层时边坡前缘抗力不足以抵抗滑坡推力,发生失稳破坏。3.2地质构造滑坡位于阳高山断层西南延伸线上,受阳高寺背斜影响,场地地层呈单斜产出,岩层倾向坡外,为顺向坡;此外,场地岩体可能受阳高山断层影响,岩体结构面发育,岩体被结构面切割成条块状,为滑坡形成提供了有利的构造条件。3.3地形地貌滑坡区开挖之前为水田和鱼塘,地表水和地下水较丰富,加之栖云路汇水面积较大。路堑边坡开挖形成高约10 14m的临空面,破坏了地下水
13、补给、径流和排泄路径,路堑边坡区的结构面成为地下水优势排泄通道,部分雨水顺坡面向栖云路排泄,部分则通过坡面裂缝渗人坡体。富集的地下水对边坡岩体软化泥化,降低其物理力学性质。滑坡区开挖后形成顺层边坡,不利于边坡稳定。此外,形成较高的不利临空面,坡面强风化岩体因开挖卸载,应力重新分布,坡面岩体应力释放而松弛,具有向临空面蠕动的趋势,为滑坡形成提供了有利地形条件。3.4降雨作用边坡岩体发育的节理裂隙为地表雨水入渗提供了有利的条件,地表雨水渗入坡体对强风化岩体进行软化的同时,增加了岩土体的容重和孔隙水压力,降低滑带的抗剪强度,造成岩体内部结构状态发生改变,从而使滑坡的稳定性降低。3.5 人为因素勘察未
14、揭露软弱夹层,导致边坡稳定性系数计算值偏大,进而导致开挖时边坡失稳。若勘察揭露该层,并采取应对措施,可避免边坡失稳,42(b)后缘裂缝图3变形特征2360.5m厚软弱夹层图4坡脚出露的软弱夹层泸州市栖云路缓倾岩质边坡变形成因分析及勘察方法改进建议4边坡稳定性分析及勘察方法改进建议4.1稳定性计算参数取6 组坡体岩样测其饱和密度psat,取6 组软弱夹层样品进行饱和直剪试验,试验数据见表1,边坡岩体在暴雨工况下饱和密度psal=2.40g/cm,软弱夹层饱和内聚力c=6.9kPa,软弱夹层饱和内摩擦角=5.6,岩体饱和内聚力c=1.6MPa,岩体饱和内摩擦角=37.7表1室内试验结果统计表参数统
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