三、邊坡穩(wěn)定

　　(一)影響邊坡穩(wěn)定的因素

　　影響邊坡穩(wěn)定性的因素有內(nèi)在因素與外在因素兩個(gè)方面。

　　內(nèi)在因素有組成邊坡巖體的性質(zhì)、地質(zhì)構(gòu)造、巖體結(jié)構(gòu)、地應(yīng)力等，它們常常起著主要的控制作用;外在因素有地表水和地下水的作用、地震、風(fēng)化作用、人工挖掘、爆破以及工程荷載等。

　　1.地貌條件

　　深切峽谷地區(qū)，陡峭的岸坡是容易發(fā)生邊坡變形和破壞的地形條件。崩塌現(xiàn)象均發(fā)生在坡度大于 60°的斜坡上。

　　2.地層巖性

　　(1)深成侵入巖、厚層堅(jiān)硬的沉積巖以及片麻巖、石英巖等構(gòu)成的邊坡，一般穩(wěn)定程度是較高的。只有在節(jié)理發(fā)育、有軟弱結(jié)構(gòu)面穿插且邊坡高陡時(shí)，才易發(fā)生崩塌或滑坡現(xiàn)象。

　　(2)噴出巖邊坡，如玄武巖、凝灰?guī)r、火山角礫巖、安山巖等，其原生的節(jié)理，尤其是柱狀節(jié)理發(fā)育時(shí)，易形成直立邊坡并易發(fā)生崩塌。

　　(3)含有黏土質(zhì)頁(yè)巖、泥巖、煤層、泥灰?guī)r、石膏等夾層的沉積巖邊坡，最易發(fā)生順層滑動(dòng)，或因下部蠕滑而造成上部巖體的崩塌。

　　(4)千枚巖、板巖及片巖，巖性較軟弱且易風(fēng)化，在產(chǎn)狀陡立的地段，臨近斜坡表部容易出現(xiàn)蠕動(dòng)變形現(xiàn)象。當(dāng)受節(jié)理切割遭風(fēng)化后，常出現(xiàn)順層(或片理)滑坡。

　　(5)具有垂直節(jié)理且疏松透水性強(qiáng)的黃土，浸水后易崩解濕陷。當(dāng)受水浸泡或作為水庫(kù)岸邊時(shí)，極易發(fā)生崩塌或塌滑現(xiàn)象。

　　(6)崩塌堆積、坡積及殘積層地區(qū)，其下伏基巖面常常是一個(gè)傾向河谷的斜坡面。當(dāng)有地下水在此受阻，并有黏土質(zhì)成分沿其分布時(shí)，極易形成滑動(dòng)面，從而使上部松散堆積物形成滑坡。

　　3.地質(zhì)構(gòu)造與巖體結(jié)構(gòu)

　　4.地下水

　　地下水是影響邊坡穩(wěn)定最重要、最活躍的外在因素，絕大多數(shù)滑坡都與地下水的活動(dòng)有關(guān)。地下水的作用是很復(fù)雜的，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

　　(1)地下水會(huì)使巖石軟化或溶蝕，導(dǎo)致上覆巖體塌陷，進(jìn)而發(fā)生崩塌或滑坡。

　　(2)地下水產(chǎn)生靜水壓力或動(dòng)水壓力，促使巖體下滑或崩倒。

　　(3)地下水增加了巖體重量，可使下滑力增大。

　　(4)在寒冷地區(qū)，滲入裂隙中的水結(jié)冰，產(chǎn)生膨脹壓力，促使巖體破壞傾倒。

　　(5)地下水產(chǎn)生浮托力，使巖體有效重量減輕，穩(wěn)定性下降。

　　(二)不穩(wěn)定邊坡的防治措施

　　1.防滲和排水

　　防滲和排水是整治滑坡的一種重要手段，只要布置得當(dāng)、合理，均能取得較好效果。為了防止大氣降水向巖體中滲透，一般是在滑坡體外圍布置截水溝槽，以截?cái)嗔髦粱麦w上的水流。應(yīng)在大的滑坡體上布置一些排水溝，同時(shí)要整平坡面，防止有積水的坑洼，以利于降水迅速排走。針對(duì)已滲入滑坡體的水，通常是采用地下排水廊道，截住滲透的水流或?qū)⒒麦w中的積水排出滑坡體以外。

　　2.削坡

　　削坡是將陡傾的邊坡上部的巖體挖除，一部分使邊坡變緩，同時(shí)也可使滑體重量減輕，以達(dá)到穩(wěn)定的目的。削減下來(lái)的土石，可填在坡腳，起反壓作用，更有利于穩(wěn)定。

　　3.支擋建筑

　　支擋建筑主要是在不穩(wěn)定巖體的下部修建擋墻或支撐墻(或墩)，也是一種應(yīng)用廣泛而有效的方法。材料用混凝土、鋼筋混凝土或砌石。支擋建筑物的基礎(chǔ)要砌置在滑動(dòng)面以下。若在擋墻后增加排水措施，效果更好。

　　4.錨固

　　錨固措施，有錨桿(或錨索)和混凝土錨固樁兩種類型，其原理都是提高巖體抗滑(或抗傾倒)能力。

　　預(yù)應(yīng)力錨索或錨桿錨固不穩(wěn)定巖體的方法，適用于加固巖體邊坡和不穩(wěn)定巖塊。錨固樁(或稱抗滑樁)適用于淺層或中厚層的滑坡體。它是在滑坡體的中、下部開(kāi)挖豎井或大口徑鉆孔，然后澆灌鋼筋混凝土。垂直于滑動(dòng)方向布置一排或兩排，樁徑通常為 1～3m，深度一般要求滑動(dòng)面以下樁長(zhǎng)占全樁長(zhǎng)的 1/4—1/3。

　　四、圍巖穩(wěn)定

　　(一)地下工程位置選則的影響因素

　　地下工程位置的選擇，除取決于工程目的要求外，還需要考慮區(qū)域穩(wěn)定、山體穩(wěn)定及地形、巖性、地質(zhì)構(gòu)造、地下水、地應(yīng)力等五個(gè)因素的影響。

　　(1)地形條件

　　在地形上要求山體完整，地下工程周?chē)ǘ错敿鞍絺?cè)應(yīng)有足夠的山體厚度。如選擇隧洞位置時(shí)，隧洞進(jìn)出口地段的邊坡應(yīng)下陡上緩，無(wú)滑坡、崩塌等現(xiàn)象存在。洞口巖石應(yīng)直接出露或坡積層薄，巖層最好傾向山里以保證洞口坡的安全。

　　(2)巖性條件

　　堅(jiān)硬完整的巖體，圍巖一般是穩(wěn)定的，能適應(yīng)各種斷面形狀的地下工程。而軟弱巖體，如黏土巖類、破碎及風(fēng)化巖體、吸水易膨脹的巖體等，通常力學(xué)強(qiáng)度低，遇水易軟化、崩解及膨脹等，不利于圍巖的穩(wěn)定。

　　因此，地下工程位置應(yīng)盡量選在堅(jiān)硬完整巖石中。一般而言，巖漿巖、厚層堅(jiān)硬的沉積巖及變質(zhì)巖，圍巖的穩(wěn)定性好，適于修建大型的地下工程。凝灰?guī)r、黏土巖、頁(yè)巖、膠結(jié)不好的砂礫巖、千枚巖及某些片巖，穩(wěn)定性差，不宜建大型地下工程。

　　(3)地質(zhì)構(gòu)造條件

　　1)褶皺的影響。在背斜核部，巖層呈上拱形，有利于洞頂?shù)姆�(wěn)定。向斜核部巖層呈倒拱形，易于塌落。原則上應(yīng)避開(kāi)褶皺核部，若必須在褶皺巖層地段修建地下工程，可以將地下工程放在褶皺的兩側(cè)。

　　2)斷裂的影響。斷層破碎帶及斷層交匯區(qū)穩(wěn)定性極差，地下工程開(kāi)挖如遇較大規(guī)模的斷層，基本上都會(huì)產(chǎn)生塌方甚至冒頂(洞頂大規(guī)模突然坍塌破壞)。一般而言，應(yīng)避免地下工程軸線沿?cái)鄬訋Р贾谩６叵鹿こ梯S線垂直或近于垂直斷裂帶，所需穿越的不穩(wěn)定地段較短，但也可能產(chǎn)生塌方。因此，在選址時(shí)應(yīng)盡量避開(kāi)大斷層。

　　3)巖層產(chǎn)狀的影響。對(duì)于地下工程軸線與巖層走向垂直的情況，圍巖的穩(wěn)定性較好，特別是對(duì)邊墻穩(wěn)定有利。在水平巖層中布置地下工程時(shí)，應(yīng)盡量使地下工程位于均質(zhì)厚層的堅(jiān)硬巖層中。當(dāng)洞身穿過(guò)軟硬相間或破碎的傾斜巖層時(shí)，順傾向一側(cè)的圍巖易于變形或滑動(dòng)，造成很大的偏壓，逆傾向一側(cè)圍巖側(cè)壓力小，有利于穩(wěn)定。

　　(4)地下水

　　在選址時(shí)最好選在地下水位以上的干燥巖體內(nèi)，或地下水量不大、無(wú)高壓含水層的巖體內(nèi)。

　　(5)地應(yīng)力

　　初始應(yīng)力狀態(tài)是決定圍巖應(yīng)力重分布的主要因素。

　　(二)圍巖的工程地質(zhì)分析

　　(1)圍巖穩(wěn)定性分析

　　變形與破壞的五種形式：

　　1)脆性破裂，經(jīng)常產(chǎn)生于高地應(yīng)力地區(qū)。存儲(chǔ)有很大彈性應(yīng)變能的巖體，在開(kāi)挖卸荷后，能量突然釋放形成的。

　　2)塊體滑移，是塊狀結(jié)構(gòu)圍巖常見(jiàn)的破壞形式，常以結(jié)構(gòu)面交匯切割組合成不同形狀的塊體滑移、塌落等形式出現(xiàn)。

　　3)巖層的彎曲折斷，是層狀圍巖變形失穩(wěn)的主要形式。在傾斜層狀圍巖中，當(dāng)層間結(jié)合不良時(shí)，順傾向一側(cè)拱腳以上部分巖層易彎曲折斷，逆傾向一側(cè)邊墻或頂拱易滑落掉塊。在陡傾或直立巖層中，因洞周的切向應(yīng)力與邊墻巖層近于平行，所以邊墻容易凸邦彎曲。

　　4)碎裂結(jié)構(gòu)巖體在張力和振動(dòng)力作用下容易松動(dòng)、解脫，在洞頂則產(chǎn)生崩落，在邊墻上則表現(xiàn)為滑塌或碎塊的坍塌。當(dāng)結(jié)構(gòu)面間夾泥時(shí)，往往會(huì)產(chǎn)生大規(guī)模的塌方，如不及時(shí)支護(hù)，將愈演愈烈，直至冒頂。

　　5)一般強(qiáng)烈風(fēng)化、強(qiáng)烈構(gòu)造破碎或新近堆積的土體，在重力、圍巖應(yīng)力和地下水作用下常產(chǎn)生冒落及塑性變形。

　　(2)圍巖的分類

　　主要是鑒于圍巖的穩(wěn)定性對(duì)圍巖進(jìn)行分類，不同建設(shè)行業(yè)對(duì)圍巖的分類尚不盡相同。例如，水利建設(shè)行業(yè)將圍巖分為五類，交通建設(shè)行業(yè)將圍巖分為六類。

　　(三)提高圍巖穩(wěn)定性的措施

　　(1)支撐與襯砌。

　　支撐是在地下工程開(kāi)挖過(guò)程中用以穩(wěn)定圍巖用的臨時(shí)性措施。按照選用材料的不同，有木支撐、鋼支撐及混凝土支撐等。在不太穩(wěn)定的巖體中開(kāi)挖，需及時(shí)支撐以防止圍巖早期松動(dòng)。

　　襯砌是加固圍巖的永久性結(jié)構(gòu)，其作用主要是承受?chē)鷰r壓力及內(nèi)水壓力，有混凝土及鋼筋混凝土襯砌，也可以用漿砌條石襯砌。

　　(2)噴錨支護(hù)。噴錨支護(hù)是在地下工程開(kāi)挖后，及時(shí)地向圍巖表面噴--薄層混凝土(一般厚度為 5～20cm)，有時(shí)再增加一些錨桿，從而部分地阻止圍巖向洞內(nèi)變形，以達(dá)到支護(hù)的目的。

　　噴錨支護(hù)能使混凝土噴層與圍巖緊密結(jié)合，并且噴層本身具有一定的柔性和變形特性，因而能及時(shí)有效地控制和調(diào)整圍巖應(yīng)力的重分布，最大限度地保護(hù)巖體的結(jié)構(gòu)和力學(xué)性質(zhì)，防止圍巖的松動(dòng)和坍塌。如果噴混凝土再配合錨桿加固圍巖，則會(huì)更有效地提高圍巖自身的承載力和穩(wěn)定性。

　　(四)各類圍巖的具體處理方法

　　(1)對(duì)于堅(jiān)硬的整體圍巖，巖塊強(qiáng)度高，整體性好，在下工程開(kāi)挖后自身穩(wěn)定性好，基本上不存在支護(hù)向題。這種情況下噴混凝土的作用主要防止圍巖表面風(fēng)化，消除開(kāi)挖后表面的凹凸不平及防止個(gè)別巖塊掉落，其噴層厚度一般 3～5cm。當(dāng)?shù)叵鹿こ虈鷰r中出現(xiàn)拉應(yīng)力區(qū)時(shí)，應(yīng)采用錨桿穩(wěn)定圍巖。

　　(2)對(duì)于塊狀圍巖，這類圍巖的坍塌總是從個(gè)別石塊——“危石”掉落開(kāi)始，再逐漸發(fā)展擴(kuò)大，只要及時(shí)有效地防止個(gè)別“危石”掉落，就能保證圍巖整體的穩(wěn)定性。一般而言，對(duì)于此類圍巖，噴混凝土支護(hù)即可，但對(duì)于邊墻部分巖塊可能沿某一結(jié)構(gòu)面出現(xiàn)滑動(dòng)時(shí)，應(yīng)該用錨桿加固。

　　(3)對(duì)于層狀圍巖，在開(kāi)挖地下工程時(shí)，往往不易打成拱形(或圓形)，爆破后頂面經(jīng)常成平板狀，如不加支護(hù)，圍巖常常先發(fā)生彎曲張開(kāi)，然后逐漸坍塌。因此對(duì)于此類圍巖，應(yīng)以錨桿為主要的支護(hù)手段。

　　(4)對(duì)于軟弱圍巖，相當(dāng)于圍巖分類中的 IV 類和 V 類圍巖，一般強(qiáng)度低、成巖不牢固的軟巖，破碎及強(qiáng)烈風(fēng)化的巖石。該類圍巖在地下工程開(kāi)挖后一般都不能自穩(wěn)，所以必須立即噴射混凝土，有時(shí)還要加鋼筋網(wǎng)，然后打描桿才能穩(wěn)定圍巖。

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