摘要：山区变质岩公路边坡变形破坏现象较为普遍。本文总结了块状结构边坡、层状结构边坡、碎裂结构边坡、散体结构边坡和基座式结构边坡变形特点。块状结构边坡可能发生楔形破坏，顺倾向层状结构边坡可能发生顺层滑动，反倾向层状结构边坡可能发生切层滑动或倾倒破坏，碎裂结构、散体结构、基座式结构的边坡可能发生圆弧滑动。分析了不同坡体结构边坡的破坏机理，可作为滑坡稳定性分析和治理的依据。
关键词：变质岩；公路边坡；坡体结构；变形破坏；有限元模拟
1 引言
变质岩组岩性软弱、裂隙发育、风化强烈，组成的斜坡极不稳定。复杂的地质环境变质岩地区公路边坡变形破坏问题尤为突出，严重影响了公路的建设和正常运营[1，2]。
根据坡体结构的发育特征将边坡分为块状结构边坡、层状结构边坡、碎裂结构边坡、散体结构边坡和基座式结构边坡。
2 变质岩边坡坡体结构与破坏规律
岩体结构控制论认为岩体内的结构面及其控制下形成的岩体结构控制着岩体的变形、破坏机制及其力学法则。坡体结构除了具有岩性和地质构造特征外，还具有临空面的特性。
2.1 块状结构边坡
块状结构边坡主要是岩体中发育有两组“X”型节理。节理面及层面共同将岩体切割成立方体、菱形体。边坡一般整体稳定性较好，结构面与坡面的组合关系控制着边坡稳定性。被切割的分离体有可能发生滑动或崩塌，使边坡局部失稳破坏，容易发生的破坏类型为楔形破坏。其破坏机理是两组结构面倾向相反，交线倾向与坡向相同，当其倾角小于坡角大于滑动面的摩擦角时，就会发生楔形滑动。或者由于存在倾向坡外的层面或节理面，当多组结构面所切割形成的楔形体松动时，就沿倾向坡外的结构面发生滑动或崩塌。
边坡岩体中发育“X”型节理，节理多呈闭合状，局部张开。边坡局部岩体发生楔形破坏。
2.2 层状结构边坡
层状结构边坡由层状、板状的岩体构成。控制性结构面一般为岩层层面。根据岩层倾向与边坡坡向的不同组合，进一步划分为顺倾向层状结构边坡、反倾向层状结构边坡和斜交-正交层状结构边坡。
2.2.1 顺倾向层状结构边坡
顺倾向层状结构边坡的岩层倾向坡外，岩体呈板状、层状结构，变形破坏受变质岩面理、层理及结构面控制。根据岩层倾角大小及其与坡面的关系可细分为顺倾向缓倾层状结构边坡和顺倾向陡倾层状结构边坡。顺倾向层状结构边坡开挖之后容易发生顺层滑动。顺倾向缓倾和顺倾向陡倾层状结构的边坡中顺层滑动发生的机理不同，分别为滑移拉裂模式和溃曲变形模式。
（1）滑移拉裂模式
顺倾向缓倾层状结构边坡中发生的边坡破坏多为滑移拉裂模式，边坡岩体在重力作用下沿层理面或软弱结构面向坡前临空方向发生变形或层间滑动，使变形体后缘出现拉张裂缝。随着变形进一步发展，拉张裂缝不断增宽加深，降雨时雨水的入渗使潜在的滑移面被软化，抗剪强度降低，最终结构面被剪断而发生顺层滑动。
（2）溃曲变形模式
溃曲变形模式主要发生在顺倾向陡倾层状结构边坡中，控滑结构面为岩层层面或软弱结构面。其变形破坏机理是，当边坡控滑结构面的倾角大于该面的摩擦角时，控滑结构面上覆岩体具备下滑条件，但由于滑移面未临空，下滑受阻，造成坡脚附近岩层承受纵向压应力[13]。若存在切穿岩层的结构面，则松动岩层会由结构面剪出。薄层状的岩体或较软弱的岩体，坡脚处可能会发生弯曲变形，并逐渐发生错动，最终剪断岩体发生顺层滑动。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
2.2.2 反倾向层状结构边坡
反倾向层状结构边坡的岩层倾向坡内，岩体呈板状、层状结构，变形破坏受变质岩面理、层理及结构面控制。研究区反倾层状结构边坡倾角一般都大于40°，边坡发育有厚度相对较大的松动带。岩层容易发生弯折、倾倒破坏。
岩性较坚硬的反倾向层状结构边坡如风化较弱的反倾向板岩边坡稳定性较好，岩性较软，强度较差的反倾向层状结构边坡如风化较强烈的反倾向千枚岩、片岩边坡可能发生切层滑动或倾倒破坏。
（1）切层滑动
切层滑动一般发生在反倾向层状结构的千枚岩、片岩边坡中，边坡岩体一般裂隙较发育，结构较破碎，力学性质较差。反倾向层状结构的边坡，一般会向临空方向即与岩层倾向相反的方向发生不同程度的弯折，在岩层中形成裂隙或软弱带。随着边坡岩体变形的发展，裂隙或软弱带不断延伸并连通，形成潜在滑动面。当坡脚受侵蚀或开挖，潜在滑动面的抗滑力不足以抵抗边坡下滑力时，边坡发生切层滑动。
（2）倾倒破坏
倾倒破坏主要发生于反倾向陡倾的层状结构边坡中，主要由强-中等风化的片岩、千枚岩构成。由于边坡临空一侧的岩体容易受到侵蚀，受卸荷作用的影响，边坡岩层向临空方向弯曲，并逐渐向坡内发展。弯曲的岩层后缘出现拉裂缝，并向临空一侧倾倒。当边坡坡脚受侵蚀或开挖时，边坡就会发生倾倒破坏。
2.2.3 斜交-正交层状结构边坡
斜交-正交层状结构边坡的岩层倾向与坡向正交或大角度斜交，岩体呈层状、板状。研究区内此类边坡较少。此类边坡的稳定性相对较好，破坏类型主要为局部落石或崩塌。其破坏机理是开挖边坡的卸荷作用使得岩体发生向临空方向的变形，表层岩体松动，发生局部崩塌。
2.3 碎裂结构边坡
主要由强-中等风化的片岩、千枚岩组成。边坡受构造作用影响强烈，构造节理及风化裂隙发育。受构造作用而形成碎裂的岩体结构。坡体中常发育有褶皱，边坡岩体结构不均，裂隙发育，整体性差，强风化带较厚。岩体裂隙发育使雨水容易入渗，片岩、千枚岩具有遇水软化的特点。因此碎裂结构的边坡稳定性较差，尤其是在雨季容易发生滑动。
2.4 散体结构边坡
散体结构边坡的特点是松散体厚度较大，结构松散，力学性质差。容易发生在松散体内的整体滑动，一般为圆弧滑动。
2.5 基座式结构边坡
基座式结构边坡在开挖面上出露两种性质差异明显的岩土体。研究区内的基座式结构边坡均为上软下硬的坡体结构。坡体上部地层为全-强风化的片岩、千枚岩、残坡积粘土、冲洪积物或滑坡堆积物等松散体，下部为中等-弱风化的片岩、千枚岩、板岩等较硬的岩层。上部松散体胶结较差，强度较低，某些土体具有膨胀性。基座式结构的边坡，由地表入渗的雨水容易在土-岩接触面富集，形成泥化夹层，容易使边坡沿土-岩接触面或已有滑面发生滑动。
3 结论
将变质岩边坡按坡体结构类型分为块状结构边坡、层状结构边坡、碎裂结构边坡、散体结构边坡和基座式结构边坡五大类。其中层状结构边坡又可细分为顺倾向层状结构边坡反倾向层状结构边坡和斜交-正交层状结构边坡。块状结构边坡稳定性较好，容易发生的破坏类型为楔形破坏。顺倾向层状结构边坡容易发生顺层滑动。反倾向层状结构边坡可能发生切层滑动或倾倒破坏。斜交-正交层状结构稳定性较好，发生的破坏类型主要为局部落石或崩塌。碎裂结构、散体结构、基座式结构的边坡稳定性较差，容易发生的破坏类型为圆弧滑动。
参考文献：
[1]谷德振．岩体工程地质力学基础[M]．北京：科学出版社，1979．
[2]孙玉科，牟会宠，姚宝魁．边坡岩体稳定性分析[M]．北京：科学出版社，1988．
[3]孙广忠．岩体结构力学[M]．北京：科学出版社，1988．
论文作者:孙茉
论文发表刊物:《基层建设》2019年第23期
论文发表时间:2019/11/6
标签：结构论文; 层状论文; 倾向论文; 岩层论文; 发生论文; 变质岩论文; 散体论文; 《基层建设》2019年第23期论文;