斜坡倾倒变形的工程地质分析论文_沈勇

斜坡倾倒变形的工程地质分析论文_沈勇

四川吉奥冶金地质工程公司 四川广元 628017

摘要:随着时代的发展,我国也加强了对斜坡倾斜变形的分析,从中发现,岩质边坡的变形基本存在“倾倒”问题,且出现的频率以及导致的地质危害和“滑动”破坏不相上下,是大多数工作者想要解决的又一难题。解决这类问题主要面临的难题在于以往针对“滑动”为基础的分析方法无法使用在这类边坡问题上。基于此,本文主要对斜坡倾倒变形研究面临的问题和基本类型、边坡倾倒的工程地质模型这几个方面进行了分析,望可以为后续相关工作提供参考依据。

关键词:斜坡倾倒;变形;地质

1引言

随着时代的发展,人们对地球的探索不断深化,活动范围也进一步扩大,在一些地质灾害问题中,较为突出的当属反倾向斜坡的相关问题。就斜坡的破坏而言,可以分为五类,分别是扩离、楔形体破坏、崩塌、倾倒和滑动等。倾倒主要在反倾向的层状结构的斜坡中发生,和顺倾向斜坡相比,更为稳定,因而被大多数人忽视,但最近的调查显示,反倾向斜坡更为复杂,且在大多数巨型滑坡中通常会出现反倾向斜坡,一般在某一河段会集中分布倾倒变形和破坏,因此,研究人员开始重点对深层倾倒变形的破坏问题进行研究。

2斜坡倾倒变形研究面临的问题和基本类型

2.1斜坡倾倒变形研究面临的问题

斜坡倾倒变形面临的问题主要有以下三个方面,其一,怎么对倾斜边坡的稳定性进行控制,即如何控制倾斜边坡的发生,这就需要采取适当的变形控制指标;其二,采取合适的工程地质模型和稳定性评价方法。由于滑动和倾倒不同,倾斜没有预先的滑动面,怎样对倾倒边坡的稳定性进行评价成为了需要解决的问题之一;其三,大规模深层倾倒变形发生的地质机理,如在我国西南为什么会出现很多大规模的倾倒变形?怎样在最开始就将这类潜在的危害识别?

2.2斜坡倾倒变形的基本类型

2.2.1斜坡浅层倾倒变形-破坏

这种类型的斜坡倾倒是指如果岩体边坡发生的变形比较小时,岩层也会发生倾倒的情况,这类变形的主要特点如下。

(1)斜坡浅层倾倒变形-破坏

这类变形一般会在地形比较陡的地方看到,也会在岸坡被横向冲沟切割而形成的山梁位置附近出现。在青藏高原东侧的峡谷中这种倾倒变形出现的情况比较多。在青藏高原快速升高的过程中,深切峡谷能够将区域构造应力和河谷天然应力聚集起来,形成高低应力区域。相关研究表明,如果岸坡初始应力比较高,那河流下切卸荷的速度也就越快,岩体的板裂化就越强,因而,发生倾倒变形的可能性就更大。由于只会在浅表层的一定深度中,即水平距坡面30米到50米的范围内发生岸坡卸荷裂缝情况,发育密度和强度随着距坡体内部距离减少而降低。由此可见,对边坡岩体进行改造的深度也会受到限制。

(2)折断面展现的形态比较复杂,一般是锯齿状,从而不会出现滑动情况,出现的主要情况为下部在开挖后没有支撑而出现的后退式破坏。这就需要在开挖过程中国注意维护边坡的稳定性。

(3)这种类型的折断深度比较小,一般在1米到30米之间,在折断之后的倾倒体部分会出现崩塌,一般留在斜坡浅部,形成层叠状,出现浅层稳定问题。

(4)这种变形属于脆性结构变形,由于脆性结构变形比较容易折断,所以这种变形一般会在岩层弯曲较小的情况下就出现折断情况,进而出现根部折断面。

(5)这种变形的最根本原因是由于岩体的结构出现变形亦或者是由于岩层出现脆性折断。因此,这种变形属于结构变形的范畴,其中基本没有岩层的蠕变。

(6)这种倾倒变形一般发生在坚硬层状岩体中,基本是中厚层状的岩体,如花岗闪长岩和英安岩等。

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2.2.2斜坡深层倾倒变形-破坏

这种斜坡倾倒的类型以往的研究比较少,但在工程建设下,青藏高原的东侧深切峡谷中出现了很多,表明这是这个地区斜坡变形的主要类型之一,这种倾倒变形有下个几个特点。

(1)这种倾倒变形的主要原因由于受到重力弯矩的作用下,岩体出现弯曲蠕变时效变形,也就是材料变形。也正是由于这个特点,使得这种表型需要较长的时间进行演化,且演化的深度比较大。如果是处于自然条件下,这种变形需要很长的过程,在这个过程当中,岩层即使处于长时间的弯曲状态也不会出现折断的情况,和脆性倾倒恰恰相反。也正是这个原因,使得这种变形存在很大的发育深度,进一步形成深层滑动面,从而采购员选深层大型滑坡。

(2)这种变形发生变质岩层由三个特点,是“柔性”的,且这种岩层的强度低、单层厚度比较小。这种变形出现的位置在近直立的中-薄层状变质岩地层中,如变质砂岩、云母片岩等。在实际研究中发现,片岩和千枚岩地质层中,都会出现向临空面倾倒变形的情况,所以,发生这类变形的必要条件为岩层需要具备单层厚度小、柔性和陡倾坡内的岩层这三个条件。具备这三种条件的岩层在我国青藏高原东侧分布较为多,这也解释了为什么在这一地带会出现大规模的深层倾倒变形。需要注意,如果一些坚硬的地层中包含软弱的千枚岩和片岩,也会出现深层倾斜变形问题。

(3)这种变形的倾倒变形深度比较大,深度都在一百米之上,甚至一些可以达到两百米或者三百米。其中,边坡的高度和倾倒深度密切相关。

2.2.3边坡倾倒-滑移复合型变形破坏

这种变形是指边坡不仅会出现倾倒,还会出现滑移变形,如果倾倒达到了临界值,就会出现结构面的滑移破坏。本文主要介绍的是在坡体下部软弱基座控制下的倾倒滑移变形。这类变形的特点主要有以下几个。

(1)沿顺倾结构面滑移。受到坡面倾倒和基座压缩的影响,上部分的坡面开始向顺坡向结构面出现剪切错动,从而导致结构面的剪切扩容。

(2)上部坡面倾倒。这是因为下部软弱基座的变形不断增加,使得上部没有支撑,从而出现倾倒变形。

(3)软弱基座变形。软弱基座的构成包括页岩、片岩和泥岩等,在上部自重的作用下,软弱基座会出现蠕变变形,这种变形在坡面表现为最大,且逐渐向坡内减弱。

3边坡倾倒的工程地质模型

根据边坡倾倒变形的特点,可以从以下两种方法对其进行分析。

(1)工程地质模型方法。这种方法是认真分析了倾倒变形体的地质特点和相应的力学行为,形成完善的边坡倾倒地质模型,并对其进行分析,从而对边坡的稳定性情况进行分析。

(2)变形稳定性分析方法,这种方法和刚性体的分析方法不同,其可以在工程地质模型的基础上,实现对倾倒变形的时间效应量化,并根据不同阶段的变形稳定性,对倾倒边坡的稳定性进行分析。

就上述两种方法而言,第一种方法虽然倾向于定性评价,但比较适用与工程地质的实际情况,能够有效解决工程中存在的实际问题,但这种方法需要较强的斜坡深部勘测技术的支持;第二种方法是建立在一种方法的基础上,在理论的层面上其可以发挥一定的作用,能够实现一定的量化,还可以展现变形的内部过程,但会受到地质体结构的影响。除此之外,由于倾倒过程非常复杂,原型和模拟不能完全一致,因此,第二种方法单独使用较少,可以和第一种方法配合使用。

4结束语

综上所述,反倾向边坡的倾倒在我国西部较为常见,其变形问题大约占到了所有边坡问题的三分之一,大多数反倾边坡都会涉及深层滑坡问题,这就需要选择有效的工程地质评价模型对其进行分析,确保工程的正常建设。

参考文献

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[3]刘浩.开挖条件对反倾斜坡变形的影响及开挖变形规律研究[D].成都理工大学,2018.

论文作者:沈勇

论文发表刊物:《基层建设》2019年第24期

论文发表时间:2019/11/26

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