岩质边坡变形破坏模式分析

2023-08-24 理论教育版权反馈

【摘要】：边坡开挖中的变形破坏类型归纳起来有:平面型、弧面型、楔型体滑动,倾倒、侧向张裂、溃屈蠕变破坏等,其典型实例见表9-6。表9-6 人工高边坡典型破坏实例表沿层间错动带的侧向张裂破坏。1号导流洞进口上部7号公路边坡发现的多条宽大拉裂缝亦与下部层间剪切错动带等软层压缩变形有关。是岩质边坡变形破坏的基本形式之一,根据结构面的组合形式及发育规模,楔形体可分为“定位楔体”和“随机楔体”两种型式。

紫坪铺工程大多属于岩质边坡开挖,各边坡中大都会遇到1至2条厚度较大的层间剪切错动带,边坡坡面与岩层走向大角相交或岩层反倾山内,且地层倾角较陡。边坡开挖中的变形破坏类型归纳起来有:平面型、弧面型、楔型体滑动,倾倒、侧向张裂、溃屈蠕变破坏等,其典型实例见表9-6。

表9-6 人工高边坡典型破坏实例表

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(1)沿层间错动带的侧向张裂破坏。是指逆向边坡上有软弱的层间剪切错动带(L)分布时,在重力作用下,上部硬岩因软层的压缩、塑流或挤出而出现顺层面或顺坡向结构面拉裂变形破坏现象,少数斜向边坡有厚度较大的软层时亦可出现此种情况,但规模一般较小。当上覆岩体整体性较好时可表现为倾倒(弯曲)——拉裂形式的变形破坏；当上覆岩体完整性较差时,产生岩块式转动或倾倒；当上覆岩体亦较破碎,且其层间弱面(带)发育,岩坡即表现为浅表层的岩块式倾倒及表生时效变形。此种变形往往具有时效性,但在开挖边坡过陡时具有变形与开挖同步或稍后的特点。如2号导流洞进口边坡中部分布有一条厚10余米的层间剪切错动带(L9)开挖坡比1∶0.75,开挖揭露后仅数天就出现拉裂现象,20余天即沿上部砂岩层面出现一条长近20m,最宽处1.5m,深1～2m的拉裂缝。1号导流洞进口上部7号公路边坡发现的多条宽大拉裂缝亦与下部层间剪切错动带等软层压缩变形有关。又如左岸坝肩以上边坡因为负地形原因部分属于斜向结构边坡,地形坡度较陡,将表面的覆盖层挖除后,在层间剪切错动带L12上部较完整砂岩中发现了顺层面和顺坡方向的数条古拉裂缝,长度20～30m,宽1～10cm。

(2)强风化卸荷带破碎岩体的弧面型滑动。散体结构、碎裂结构的岩质边坡沿弧形滑动面滑动,这种现象在边坡开挖过程中较为常见,多在边坡开挖后坡度较陡,暴露时间较长,未及时支护情况下发生。如引水发电洞进口边坡发生的垮塌属于此类。

(3)倾倒破坏。是指层状反向结构边坡岩体沿着层面开裂、倾倒、折断(拉断)、形成不规则底面而产生倾倒性坍塌破坏,往往具有开挖与变形同步的特点。如1号导流洞出口正向边坡地层产状N50°～60°E/NW∠50°～60°,边坡走向N52°E,为典型的层状结构反向边坡,岩性为中—厚层状砂岩,层面有煤线或次生泥分布,又处于强卸荷岩体内,岩体松弛,层面变成了弱面,2002年4月中旬开挖坡高约15m,开挖后仅一个星期左右即开始产生顺层倾倒坍塌现象,从坡脚开始逐渐向上扩展。

(4)楔体滑动。是岩质边坡变形破坏的基本形式之一,根据结构面的组合形式及发育规模,楔形体可分为“定位楔体”和“随机楔体”两种型式。

“定位楔体”指特定结构面相互组合形成的块体,在边坡上具有明显的出露位置和确定的边界条件,可采用块体分析方法,一般有双面滑动型和单面滑动型。如左岸坝顶高程上游靠近趾板线附近的由倾向坡外的长大节理、坝顶公路面、L12所组成的三角体属于此类。

“随机楔体”系双面滑动楔体中一个面、甚至是两个面,是由比较低级别的结构面组合而成的楔体。这种楔体的组合边界在边坡上的出露位置、组合形式和连通情况都具有不确定性,其破坏概率与出露位置、施工方法和楔体块度等是紧密相关的,边坡岩体结构面调查统计与计算机网络模拟分析理论在这方面有较广阔的应用前景。

(5)向斜核部的顺层滑动。顺层滑动破坏主要受层间弱面控制,是在无侧向约束条件下发生的平面滑动,当开挖边坡多面临空或具侧向弱面切割,开挖坡角大于岩层倾角时,边坡则失稳。在开敞式溢洪道通过向斜核部时,内侧边坡为顺向坡,岩层倾角30°～35°,分布的层间剪切错动带L12将在内侧边坡上完全出露,软弱的层间剪切错动带(L12)自身构成了一个完整的顺层滑移边界,其岩层倾角已经大于层间剪切错动带的内摩擦角,会引起边坡的失稳,对此需采取工程处理措施。又如处于向斜核部的高压铁塔下部边坡亦为顺向边坡,地层倾角40°左右,开挖过程中切断了下部和侧向的岩层面,由于地形坡角远大于层面的内摩擦角,上部未能及时进行工程处理,故由于层面滑动引起了局部岩体的变形开裂。

岩质边坡变形破坏模式分析

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