巖土體穩定性影響因素分析

彭立威

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巖土體穩定性影響因素分析

彭立威

（南水北調中線干線工程建設管理局，河南 鄭州 450018）

隨著施工設備、材料和理論技術的進步，我國巖土體工程質量取得了較大的提升，但由于施工條件、后期的破壞因素的多樣性和復雜性，巖土體工程穩定性還是難以滿足現今的需求，因此對巖土體穩定性影響因素進行系統研究，總結薄弱面，具有十分重要的現實意義。

巖土體；穩定性；影響因素；施工保障

1 巖土體簡介

巖土體是人類生活中十分常見的一種地理環境形式，和人們的許多活動聯系緊密，尤其是在土木工程行業中，建筑巖土體、基坑巖土體等常常出現在各種工程項目建設當中。隨著近些年的經濟建設事業不斷擴大，巖土體方面的工程也越來越多，而巖土體的穩定性及其自然災害問題一直是工程領域中的熱點問題。中國社會經濟的發展帶動各種建筑事業的興起，在經濟一體化環境下，建筑行業作為國民經濟重要的支柱產業之一，在建設中迎來了新的機遇和挑戰。

1.1 巖土體穩定的重要性

巖土體工程涉及多個學科，主要包括工程力學、巖體力學、支護結構、施工管理和技術、建筑材料與測量等，研究時對學科的交叉性要求較高。與此同時，巖土體具有在自然狀態下自動向下運動的趨勢，加上壓力、粒間流體減摩作用、裂隙導致的不完整性等因素，巖土體十分容易失穩發生滑塌。巖土體失穩會誘發泥石流、山崩等一系列的自然災害，在山區十分普遍。在施工過程中，如果巖土體支護不當，很容易出現失穩的情況，這會對人們生命和財產造成巨大的損失，增加社會不安定因素。由于地方經濟的發展，土地的過度開發、植被的破壞、山石的大量開采等，使得巖土體地質災害日益普遍，國家和人民蒙受了重大的損失。由于巖土體治理因素的復雜性、作用機制的多樣性，使得巖土體治理仍然是一個重點和難點。

1.2 巖土體的分類

巖土體的分類如表1所示。

2 巖土體穩定的影響因素分析

從影響巖土體穩定性的因素來看，主要分為內因和外因。其中，內因主要包括巖土體的基本特點，比如地質構造類型、巖土體結構特點等。從影響時間來看，這些影響因素往往是比較長期的，也是造成巖土體失去穩定性的最主要因素。從本質上看，這些內在因素對巖土體的形式、規模有著決定性影響。不僅如此，這些因素還對巖土體的風化作用、形態、振動荷載、氣象條件和植物的生長情況造成很大影響。

2.1 地層與巖性

地層和巖性的差異會影響巖土體，時期以及成因的差異會導致巖土體被破壞所呈現出不同的形式。因為其都擁有各自不同的物理化學性質，巖土介質抗剪強度的降低和剪應力的增加，最終會導致的結果就是巖土體失穩遭受破壞。

2.2 巖體結構

影響巖土體的重要因素之一就是巖體的自身結構。我們通常將巖體的結構分為多個方面，包括層狀、塊狀和散體和碎裂網狀等結構。其不同的結構形式會存在一定的物理性質的差異，而最終導致巖土體遭受破壞的性質也各不相同。

2.3 風化作用

長期暴露于自然環境中，受到風雨的侵蝕，巖土體會慢慢產生相應的風化現象，巖土體的穩定性也隨之慢慢降低。

表1 巖土體的分類

分類依據巖土體名稱巖土體類型概述 巖體類型巖質型建筑巖土體此種建筑巖土體多為巖石，并且可以根據巖體類型進行細分 土質型建筑巖土體此種建筑坡構成成分為土，按照土質類型有土石重疊類型、土石混合類型等 巖土體穩定性穩定型建筑巖土體此類巖土體穩定性較高，不會變形，屬于巖土體防護的目標類型 不穩定型建筑巖土體局部已經發生破壞，需要進行防護處理 失穩型建筑巖土體巖土體穩定性已經完全破壞，需要徹底防護或者重新施工 巖土體坡度緩和型建筑巖土體坡度小于15° 中陡型建筑巖土體坡度介于15°～30°之間 急陡型建筑巖土體坡度在60°以上

2.4 地下水

地下水對于巖土體的穩定性影響是不可忽略的，其有沖刷、軟化、動靜水壓力。顧名思義，地下水對巖土體有著浮托力作用，會降低巖土體穩定性，失去原本的支撐力，導致最后的失穩。地下水可以軟化巖土體滑動帶的巖土，降低巖土整體強度，進而造成巖土體失穩。巖土體內部的水主要來源于降雨，通過入滲形成地下水，這些地下水充滿了巖土之間的空隙，增加了單位體積土體的自重，同時縫隙和孔隙內的水壓上升，加劇動靜水壓作用，這是另一種形式的地下水。從其他作用來看，地下水對土體有潤滑作用，也就是說，地下水對巖土體形成復雜的作用力，即形成水和巖土的相互作用。從某種意義上來說，地下水不僅是誘發巖土體失穩的內因，同時在坡體逐步變形破壞中也起著負面的影響。

2.5 振動作用

自然的地震、人為的爆破等因素會產生一定的振動，其對于巖土體穩定性的破壞是非常嚴重的，各種強烈振動中所產生的橫波以及縱波都將導致巖土體自身的結構發生變化，造成了滑坡現象，降低了巖土體的穩定性。

2.6 巖土體破壞的基本形式

從破壞形態分類，巖坡失穩分為巖石崩塌和滑坡兩種。

崩塌發生在巖土體過陡的巖坡中，大塊的巖體和巖坡分離而向前傾倒，或者坡頂巖體因某種原因脫落翻滾而下在坡腳處堆積，常產生于坡頂裂隙發育的地方。主要是由于風化原因減弱了節理面的黏聚力，或者是由于雨水滲入裂隙中，產生裂隙水壓所致；也可能是氣溫變化、凍融松動巖石的原因。其他偶然因素還有植物根造成膨脹壓力、地震、雷擊。

滑坡為巖石在重力作用下，沿著坡內軟弱結構面產生的整體滑動。滑坡型式主要有平面滑動、楔形滑動、旋轉滑動。巖坡滑動過程大致可以分3個階段：①蠕動變形階段。坡面或者坡頂出現裂隙并逐漸加長、加寬，坡前緣出現擠出現象，地下水位發生變化，有時會有響聲。②滑動破壞階段。坡后緣迅速下陷，巖體以極大的速度向下滑動；③逐漸穩定階段。疏松的滑體逐漸壓密，滑體上草木逐漸生長，地下水滲出由渾變清。

3 巖土體施工技術問題及解決方法

3.1 巖土體勘察方面

在建筑巖土體工程進行支護設計前，工作人員要對巖土體巖土性質進行充分了解，建設單位應提供巖土工程資料。在勘察過程中應根據巖土體的特點和實際情況進行有效補充，確保巖土體勘察資料滿足設計和施工的需要。在進行巖土體工程施工時，要明確目的，對水文地質條件和工程基本情況做詳細勘察，確定巖土體的類型和可能發生的破壞形式，進而對巖土體的穩定性做出科學合理評價。

巖土體勘察的一般步驟是：查明巖土體工程地質情況，確定巖土體的類別，進一步提供巖土體穩定性驗算過程中所需要的各個參數值，提出潛在的影響巖土體穩定性的處理方案措施，進而得出巖土體的整治設計注意事項，對于安全等級為一、二級的巖土體工程，有必要繪制巖土體地質縱橫剖面圖，對整個巖土體的地質進行詳細了解勘察。

3.2 土質巖土體工程方面

土質巖土體工程失穩是巖土體工程中首要解決的問題，我們通常通過以下措施來改善土質巖土體工程失穩現象： ①植樹。通過在巖土體上增加植被措施，可以有效加固土質邊坡，期間也可以配合其他的綠化共同使用，這樣就可以使得坡面形成較為完善的防護層。②漿砌片石防護。對于坡比小于1∶1的土質邊坡采用該方法，漿砌片石厚度一般為0.2～0.5 m，其間應設置伸縮縫和泄水孔，對于路堤巖土體，如果路基沉降不穩定，那么砌漿砌片石護坡方法不宜采用。③混凝土預制塊防護。其主要用于缺乏塊石材料的地區，并且能到達一定的美觀度。④護面墻防護。對于表面風化比較嚴重的巖層，包括綠泥片巖、干枚巖以及其他類似的軟質巖，護面墻防護顯得尤為重要，其主要承受的外力就是自身的重力，不承擔其余的荷載，包括墻后的土壓力。護面墻防護的挖方坡度應符合巖土體的極限穩定要求，護面墻的底寬一般要求為0.4～0.6 m，頂寬0.4～0.6 m，墻高/10～/20.

3.3 巖土體工程安全監測

目前，對于巖土體工程監測而言，可選用的監測儀器種類比較多，其主要監測的方法包括了大地測量法、地面攝影測量、機電測量和內部變形監測等，各監測方法所選用的儀器不盡相同，精度也不一樣。在巖土體工程的實施過程中，需要嚴格記錄爆破、挖方、堆載和氣象等條件。在進行爆破工程的監測時，要充分考慮爆破可能對周圍環境造成的影響。對于土石方工程，在進行監測時要確保水平和豎向位移監測符合要求，監測時間不少于3年。在進行巖土體工程施工時，設計單位應提出監測要求，建設單位宜委托有資質的單位編制監測方法，經審核合格后方可進行下一步的施工。

4 結束語

工程建設中一直存在巖土體穩定性問題，巖土體失穩引起的滑坡、崩塌災害往往帶來巨大的生命和財產損失，影響邊坡穩定性的因素非常多，情況也都較為復雜，在工程施工中要做好工程環境對巖土體穩定性的影響分析，為工程的施工提供可靠的保障。

［1］尹曉萌，晏鄂川，劉旭耀，等.對土體穩定性計算中地下水作用力的探討［J］.巖土力學，2018（7）.

［2］劉昌鑫，潘健，鄧羽松，等.干濕循環對崩崗土體穩定性的影響［J］.水土保持學報，2016（6）.

［3］方金剛，林曉慶.巖土高邊坡土體穩定性控制［J］.廣東建材，2015（8）.

［4］周玉利，周少林，高尚達，等.泥巖邊坡巖土體穩定性分析［J］.華東公路，2014（02）.

2095－6835（2019）01－0078－02

TU43

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10.15913/j.cnki.kjycx.2019.01.078

〔編輯：嚴麗琴〕