孔军
中铁二院工程集团有限责任公司 四川成都 610031
摘要：本文通过现场调查测绘分析及运用赤平投影方法，从河谷两岸的岸坡岩体及其结构面特征等方面对渝黔线乌江特大桥岸坡稳定性进行分析研究。
关键词：渝黔线；岸坡；赤平投影；稳定性分析
在铁路工程建设的发展下，特大桥岸坡稳定性的众多影响因素对铁路工程建设提出了较多的难题。因此，在铁路工程建设中充分考虑特大桥的岸坡稳定性影响因素，做出合适的建设方法是十分有必要的，本文将着重探讨渝黔线乌江特大桥岸坡稳定性分析研究。
一、工程环境质地以及岩体结构特征
（一）工程概况
拟建桥位北岸属贵州省遵义县乌江镇所辖；南岸属贵阳市息烽县养龙司乡所辖。南岸有乡村水泥公路相通，北岸则仅有山间小路，桥址区交通条件一般。乌江镇坐落于即将修建的乌江大桥的上游，大型村庄一般有公路通达。
桥址区为黔北中低山溶蚀地貌，地面高程605～826m，相对高差221m。拟建桥位横跨乌江，乌江为深切河谷地貌。在乌江大桥桥址选择地段的流向为正东向，河床呈“V”字型，岸坡陡峭，局部达70°。两侧坡体基岩大量出露，坡体表面植被较发育，桥址区范围内无居民点分布。（如图1.1、图1.2、图1.3）
（二）地层岩性
桥位区出露地层有第四系（Q4）坡残积层、冲积层，三叠系下统茅草铺组四段（T1m4）、三段（T1m3）。桥址区内地层由新到老分述如下：
<4-3>红黏土(Q4dl+el)
褐黄色，硬塑，含少量风化残余的灰岩、白云岩、泥岩质碎石及角砾，土质均匀，分布于桥址两侧斜坡坡面，厚0～2m，属Ⅱ级普通土。
<2-7>卵石土(Q4al)
灰褐色，中密，饱和，卵石占80%，直径20-150mm，石质成份为灰岩质、砂岩质，余为砂充填，分布于乌江内，厚2～10m，属Ⅳ级软石。
<10-19-1>白云岩（T1m4）
白云岩为灰色，中厚层状，质硬、性脆，表面发育刀砍纹，有溶孔、溶槽现象，岩溶发育强烈，分布于DK262+735至贵阳端。强风化层（W3）厚0～2m，属Ⅳ级软石，B组填料；弱风化层（W2）属Ⅴ级次坚石。
<10-20-1>灰岩、白云岩（T1m3）
灰色，中厚层状，质硬、性脆，局部夹薄层状泥岩及薄层状白云岩。灰岩质硬、性脆。分布于DK262+735至重庆端（乌江以北的桥位区及乌江北岸）。强风化层（W3）厚0～2m，属Ⅳ级软石，B组填料；弱风化层（W2）属Ⅴ级次坚石。
<10-20-2>泥岩、泥质灰岩（T1m3）
灰色，薄层状，泥质胶结，遇水易软化，风化易剥落。岩质较软，岩芯破碎，呈饼状及碎块状。泥质灰岩呈薄层状，质较软，岩芯呈碎块状。强风化层（W3）厚0～2m，属Ⅳ级软石；弱风化层（W2），属Ⅳ级软石。
<10-20-3>角砾状白云岩夹碎屑灰岩（T1m3）
灰色中厚层状角砾白云岩夹灰色中厚层状碎屑灰岩。岩质较软，岩芯破碎，呈饼状及碎块状。分布于乌江北岸。强风化层（W3）厚0～2m，属Ⅳ级软石，C组填料；弱风化层（W2）属Ⅴ级次坚石。
1.左岸（遵义岸）
左岸桥址处岩层主要为灰岩。桥址处顶层为巨厚层状、厚层状灰岩，岩石强度大，层理面明显，局部裂隙发育，主要为卸荷裂隙，顶部植被茂密。中部以风化的泥岩为主，强风化，局部风化成粘土，植被茂密，表层基本被植被及粘土覆盖，难以辨认基岩，一条简易便道贯穿泥岩。中下部为中厚层状白云岩，弱风化，局部裂隙发育，与层面交错，有落石现象发生。中厚层下面为薄层灰岩，层面明显，裂隙发育，岩体较破碎，竖直裂隙与层面交错，形成凌空面。底部岩体为薄-中厚层白云岩，刀砍状构造，层理明显，裂隙发育，靠近乌江水边溶蚀现象明显。
2.右岸（贵阳岸）
右岸桥址处顶部为厚层状～巨厚层状灰岩，层理不发育，岩层产状：257°∠24°，局部垂直裂隙发育，两组发育的裂隙面产状：137°∠57°、105°∠73°，局部与层面交错，弱风化，表面有溶蚀现象，岩层顶部植被茂密，植被即加固了岩体，也加速了表面的风化作用及根劈作用使裂隙扩大。
与厚层状白云岩接壤的为泥岩，层理不发育，垂直裂隙发育，中风化至强风化，容易剥蚀形成凌空面，使上部厚层状白云岩失稳崩落下来，河边散落了些大块落石，就是这样形成的，其崩落的危害性还是不能忽略的。泥岩表面植被茂密，覆盖率高。
中部为中厚层状白云岩，灰白色，弱风化至中风化，层理发育，岩层产状：282°∠14°，垂直裂隙局部发育，主要为卸荷裂隙，裂隙延伸2m～3m、5m～6m不等，裂隙间距0.3m～2.5m不等，裂隙张开度＜0.5cm，泥质半充填，裂隙与层面交错，岩体自然边坡基本稳定，局部岩体破碎。
中下部为薄层状灰岩，灰白色，浅红色，弱风化，层理发育，野外测量了166cm高的岩层共有18个层面，岩层厚度2cm～22cm不等，层面产状：283°∠16°，垂直裂隙局部发育，主要为卸荷裂隙，裂隙间距20 cm～50cm不等，裂隙张开度0.5cm～1cm，泥质半充填，裂隙与层面交错，书页状构造，岩体局部破碎，岩石强度较大。
底部岩层为中厚层状灰岩，弱风化，层理明显，层面产状：247°∠29°，卸荷裂隙发育，与层理交错切割岩体，河边溶蚀现象明显，靠水边灰岩溶蚀风化成灰黑色。
（三）地质构造环境
桥址区为一单斜构造，未见断层及褶皱发育，总体构造较简单。区内地层倾角相对较缓，乌江左岸岩层产状275°∠15°；右岸岩层产状275°∠16°。岩层走向与线路呈小角度相交。区内岩体受构造影响较严重。
桥址区内发育3组构造节理：
J1：335～350°∠ 81～88°，节理走向与线路呈大角度斜交；
J2：285～292°∠ 62～75°，节理走向与线路呈小角度斜交；
J3：35～60°∠ 62～86°，节理走向与线路呈大角度相交。
桥位区构造节理多为陡倾角状，节理面多呈闭合状，间距0.3～1.0m，延伸长度一般0.5～3.0m，部分大于10m。
据现场调查在乌江北岸线路右侧的岸坡中发育有2条较大的贯通性裂隙，距线路50m左右；线路左侧发育有1条较大的贯通性裂隙，距线路50～60m。这3条贯通性裂隙节理走向与线路呈小角度斜交，开度5～10mm，间距0.3～1.0m，延伸长度大于3m，现场可见裂隙宽3～5m，长度大于50m，裂隙带内见较多的松散岩体，其下方有大量的块碎石堆积，在坡顶处形成相应的沟槽地貌。拟建大桥的墩台即位于这几条贯通性裂隙之间，对其桥体稳定性有较大的影响。
（四）地震动参数
根据《中国地震动参数区划图》GB18306－2001及《乌江特大桥场地地震安全评价》，桥址区地震动峰值加速度为0.05g，（对应的地震基本烈度为Ⅵ度），地震动反应谱特征周期为0.35s。
（五）水化学特征
据钻孔水、地表水4组（取样里程DK262+430右5.5、DK262+550、DK262+674.6左2.3m、DK262+717右5）分析试验，水质类型为HCO3-—Ca2+·Mg2+型水，根据《铁路混凝土结构耐久性设计规范》（TB10005-2010），水对混凝土结构无侵蚀性。
据区域同类地层水质分析结果，根据《铁路混凝土结构耐久性设计规范》（TB10005-2010），（T1m4）地层地下水在环境类别为化学侵蚀环境时，水中SO42-、Mg2+对混凝土结构的环境作用等级为H1。
本桥按H1等级考虑设计。
二、稳定性分析
（一）赤平投影法稳定性分析
1、遵义岸岸坡
该侧岸坡坡体陡立，岩层产状275°∠15°，基坑开挖左侧边坡顺层。路线与地层走向小角度相交，岩层倾向与坡向相反，对线路有利；节理规律性明显，主要为两组构造节理，J1、J2组节理与岸坡走向呈小角度相交，其中J1组节理与坡向相同，但节面倾角大于岸坡坡度，对岸坡相对有利，该节理与岩层组合为不利结构面，岩体临空易出现掉快、垮塌现象，J2组节理与岸坡走向呈小角度相交，且倾向坡外，对岸坡稳定有利。岸坡区总体处于稳定状态，但可能存在局部崩塌现象。该岸线路右侧岸坡中发育有2条较大的贯通性裂隙、线路左侧发育有1条较大的贯通性裂隙。裂隙宽3～5m，长度大于50m，裂隙带内见较多的松散岩体，其下方有大量的块碎石堆积，在坡顶处形成相应的沟槽地貌。结构面组合关系见赤平投影图（图2.1）。
2、贵阳岸岸坡
该侧岸坡主要为岩质坡体，坡体较陡，岩层产状275°∠16°，墩台基坑开挖左侧边坡顺层。墩台处主要发育2组节理：285°∠75°、60°，未贯通，延伸不长，路线与地层走向小角度相交，岩层倾向与坡向相反，总体对线路有利；节理规律性明显，主要为两组构造节理，J1、J2组节理与岸坡走向呈小角度相交，倾向与坡向相反，节面倾向坡外，且节面倾角较大，对岸坡稳定有利，不存在整体滑塌，但可能存在局部崩塌现象，整体稳定。结构面组合关系见赤平投影图（图2.2）。
桥位区属单斜构造，地层单一，岩溶中等发育，主要发育三组构造节理，遵义岸贯通裂隙发育，裂隙对岸坡稳定性有一定影响。工程地质条件一般。
野外调查及初步分析结果表明，乌江大桥两岸岩体结构受贯通裂隙影响较大，坡面崩塌落石是两岸边坡破坏的主要形式，且遵义岸桥位附近存在楔形危岩体破坏的可能；通过赤平极射投影法进行稳定性初步分析表明，被不同数量的贯通裂隙切割的坡体的稳定性系数有显著的不同。
结论:
渝黔线乌江特大桥岸坡岩体结构特征分析表明：峡谷岸坡在天然状态下，由于风化和重力作用，引起岸坡岩体中应力状态调整和变化，造成岸坡坡面可能产生崩塌落石。天然岸坡在长期自然条件下，遵义岸的自然稳定坡角为54，贵阳岸的自然稳定坡角为55，稳定状态差，需要采取相应的工程措施。
两岸边坡基本稳定，自然状态下遵义岸、贵阳岸安全系数分别为1.70、1.88，桥梁荷载作用下遵义岸、贵阳岸安全系数分别为1.40、1.50。
结束语:
综上所述，遵义岸整体上是稳定的，坡面岩体会产生崩塌落石，建议清除墩台基础以上坡面危岩落石，必要时对坡面岩体进行防护。
贵阳岸整体稳定性高于遵义岸，坡面岩体会产生崩塌落石，并且在桥梁荷载作用下桥基下方岩体产生局部塑性区，可能发生破坏，建议适当注意；最后，建议清除墩台基础以上边坡坡面危岩落石，必要时对坡面岩体进行防护。
参考文献:
[1]黄有堂.云桂高铁西洋河特大桥岸坡稳定性分析[J].铁道建筑,2014,02:25-27.
[2]王东.山西中南部沁河特大桥岸坡稳定性分析[J].铁道勘察,2010,01:51-54.
[3]何文勇,龙万学,罗勇.六冲河特大桥岸坡稳定性评价参数反演分析[J].工程勘察,2010,S1:540-545.
[4]谢和平.岩石节理的分形描述[J].岩土工程学报,1995,1.
[5]铁道部第一勘测设计院.铁路工程地质手册[K].北京:中国铁道出版社,2002.
[6]TB10012-2007，铁路工程地质勘察规范[S].
[7]TB10027-2012，铁路工程不良地质勘察规程[S].
[8] TB10038-2012，铁路工程特殊岩土勘察规程[S].
作者简介：
姓名：孔军，男，1971年出生.工程师
论文作者:孔军
论文发表刊物:《基层建设》2015年5期供稿
论文发表时间:2015/10/8
标签：裂隙论文; 乌江论文; 节理论文; 岩层论文; 层状论文; 白云岩论文; 产状论文; 《基层建设》2015年5期供稿论文;