典型紅層巖體結構面對邊坡穩固性的影響

鄭敏梁

摘要：巖體是由結構面和結構體所構成，巖體結構面對于巖質邊坡的穩定性具有重要的影響。不同性質的結構面對于邊坡的穩定性具有不同程度的影響。紅層邊坡巖體作為一種典型的巖體結構，其形成發展特點以及結構等對于巖體的穩固性有著十分重要的影響。本文通過分析紅層邊坡巖體的背景、基本類型、特征等，分析了對穩固性的影響，從而為建筑工程施工提供參考。

關鍵詞：紅層邊坡巖體；結構面穩固性

1.研究背景

1.1紅層邊坡巖體的簡要介紹

紅層重點是由紅色的沉積巖構成，表象特點為陸相，巖石的性質重點為頁巖，砂質巖石以及泥性巖石。巖體特點為軟硬互層，軟弱構型面形成發展。紅層巖體軟弱構型面的形成發展特點以及構型形狀對紅層巖體的穩固性有著影響。經過研究侏羅紀時期紅層軟弱夾層的性狀，探究了在建筑工程的施工過程中，紅層的構型穩固性和形變特點[1]。本文對不同類型紅色邊坡巖體對于穩固性的影響，提出了提升穩固性的一些措施，探究了在建筑工程邊坡的施工過程中，紅層的構型穩固性和形變特點。

1.2紅層邊坡巖體對穩固性影響的意義

邊坡的質地在山體和丘陵區域一般為巖質，在建筑兩旁的邊坡大多也是如此。這種質地邊坡構型穩定的測算和評估，在施工建造中是十分關鍵的問題。紅層邊坡構型的穩固程度，對于建筑施工非常關鍵。它是建筑規劃設計依照的前提之一。

在我國基礎設施修筑過程中，尤其是在關鍵的修筑項目中，建筑兩旁的地質和地形特點十分繁雜。地形高低不平，地質構型紛繁復雜。巖質邊坡的數量龐大，在又高又陡的邊坡中裂隙、節理等情況非常容易引發施工事故。邊坡中高危險性巖體對施工建設以至日常使用也都產生嚴重的影響。所以，弄清兩側的紅層邊坡組成面特點和構型關聯，評估邊坡的穩固性，對其進行精準可靠的防治，在建筑工程的安全問題中就顯得十分關鍵。

2.紅層邊坡巖體構型的基本類別及特點

紅層中松軟巖體的組成由巖體的結構形式區分，并具有以下特點：關于超厚砂石巖層，當構型面之間的距離超過1m，可看作一個整體：當兩個接近垂直的超厚砂巖陡節理形成發展，構型面之間的距離從0.5m到1m，可看作板柱狀的構型。紅層中其他的松軟巖體成分一般為層狀巖體構型。當每層的高度超過0.3m，是層狀構型；當每層的厚度不足0.3m時，是薄層構型；在軟巖體的外層，因為風化情況較為嚴重，形成的縫隙發展，導致了該巖體的外層構型表現為層狀碎裂的特征[2]。通過分析以上紅層邊坡的巖體構型的辨別條件并參照紅層邊坡巖體構型的基本狀態，可分為六種類別：近水平緩傾斜邊坡巖體、傾斜邊坡巖體、陡坡、垂直、仰坡巖體和上覆紅層邊坡巖體。此外，參考巖性組合的基本特征，可以將水平緩傾斜邊坡巖體分為四類邊坡巖體構型；而參考傾斜邊坡巖體依據巖層產狀與坡面產狀之間的聯系可分為四類，依據巖層傾角、巖層與邊坡的關系、構型面形成發展程度，將這四種類別區分為六個亞種型，陡坡、直坡、仰坡巖體只有一種構型類別；上覆沖積層巖體只有一種構型類別，依據坡頂線的形狀和巖土組合的特點，邊坡巖體可分為兩種類別，分別為M形堆積土和層狀邊坡巖體二元結構和雙M形堆積土和層狀邊坡巖體二元結構。

3.區分紅層巖邊坡巖體構型類別的說明及穩固性

區分紅層軟巖邊坡巖體構型是以邊坡巖體的構型狀態為條件的，重點依據紅層軟巖的傾角將其區分為四種類型——近水平緩傾的邊坡巖體（傾角小于15°），傾斜的邊坡巖體（傾角在15°與65°之間的），陡傾、直立、倒轉的邊坡巖體（傾角大于65°的）和上覆堆積層的邊坡巖體一共4類。由于該四種邊坡巖體構型類別不一樣，也決定了邊坡穩固性的水平不一樣，導致了邊坡的破壞模式與破壞原理也是不一樣的。

3.1近水平緩傾的邊坡巖體構型和邊坡穩固性

重點受巖性組合影響，但巖層及層間軟弱夾層產狀近水平緩傾，該類邊坡巖體的穩固性重點受巖性組合影響，其次受構型面和軟弱夾層的因素影響。綜上所述，上述邊坡巖體通過參考巖性組合以及構造的特征可以將其分為塊狀板柱狀砂巖的巖體構型、塊狀板柱狀砂巖蓋層層狀構型以泥巖為主的層狀構型，以及砂巖、泥巖等巖體結構的巖互層構型的四種。

3.2傾斜的邊坡巖體構型和邊坡穩固性

在巖體構型類別和亞種區分中，突出了巖層、層間軟弱面、層間軟弱夾層和構型面的作用。依據巖層與坡面的關系，將順層邊坡和反傾順層邊坡（順坡節理形成發展的巨型巖體構型）的巖體構型進行了區分，巖體構型重點由厚砂巖、砂泥巖互層和斜層狀巖體構型組成——即指的是順層斜層狀邊坡巖體構型、反斜層狀邊坡巖體構型以及正交層狀邊坡巖體構型[3]。

3.3陡傾、直立、倒轉的紅層邊坡巖體

此種類型的邊坡巖體出現較少——雖然構型面相對形成發展，但巖層彎曲、錯動、破碎、陡峭，巖層傾角通常大于邊坡傾角，所以構型面對邊坡穩固性不起作用。巖性組合特點及巖層與邊坡的夾角關系對邊坡穩固性影響不明顯。所以，這類邊坡巖體沒有細分為類別和亞種。

3.4上覆堆積層的紅層邊坡巖體

這是一種特殊的二元構型。這種邊坡巖體的穩固性與上覆巖層性質和坡頂形狀之間的關聯性很大。因此可以參考堆積土和坡頂的特征，區分為兩種類別——M形堆積土與層狀邊坡巖體的二元構型和雙M形堆積土與層狀邊坡巖體的二元構型。區分簡單明了，易于工程應用。所以，分類中包括巖體工程地質評價（含邊坡病害）和工程建議兩部分內容。

4.基于紅層邊坡巖體構型面對穩固性的測量分析

4.1構型面對巖坡穩固性影響

由于巖體中大部分地質結構面都存在差異，其形成原因也各不相同。并且在巖體穩定性的研究中，結構面的產狀、規模情況以及類型的差異，都將對其以及巖體的穩定程度形成干擾（見圖1所示）。例如，在對巖體穩定性邊界條件進行解析時，作為結構面而言，緩傾角的滑面通常情況下在控制穩定性中最為危險[4]。唯有進行豐富的地質實地考察，和完整的工程地質探究（結構面理論以及優勢面理論等），才能夠精確地確定可能性滑動面。因此能夠確定，結構面產狀和巖坡失穩破壞緊密相連。對結構面和坡面進行空間位置分析的必要性不言而喻。然而，在現實工程施工時，巖體結構面的相關參數并不穩定，存在一定的變化，并且較為離散。所以，對實際結構面而言，需要經過周密的測算與統計，才可以對其優勢數量和邊坡穩定性的影響做出準確判斷。

4.2赤平極射投影

對于上述測量分析，是效果最為明顯的辦法。這一手段的操作原理為，在等體積網上對節理等相關實際測量結果以正常產狀進行投影。逐漸向中心增大，圓點為90°，以使極圖，然后用密度計測量等容網絡上每一個點。然后，運用插入法對節理密度百分比等值線進行描繪。參照其中密度極高點的方位，能夠獲得優勢結構面的統計產狀。在赤平投影中，參照邊坡產狀以及也許會滑動面的綜合摩擦角，繪制出邊坡的摩擦圓和大圓。這時的邊坡滑動條件應為滑動面傾角或兩滑動面的交線應小于邊坡傾角，且比綜合摩擦角要大。在這種投影方法中，邊坡大圓和摩擦圓之間的陰影表示為存在滑動隱患的部分（危險區）。依據構型面是否處于危險區及其走向，可以推斷構型面對巖體穩固性的影響。兩個構型面的結合能否形成楔形，取決于兩個構型面的交線是否落在危險區域。它可能在該區域滑動，但在外面是安全的。如果兩個構型面傾角與邊坡大體上無差異（不排除在安全區內）。然而，若一個結構面的傾角比另一個要大，那么會造成折線滑動[5]。

4.3巖質邊坡穩固性評價

巖質邊坡破壞多為滑動破壞。所以，依據滑動面的形狀和組合，巖質邊坡的破壞類別可分為平面滑動、楔體滑動和折線滑動。巖體穩固性評價通常也采用安全系數法的計算方法進行測算。

由于在建筑施工中，所處的環境不同，遭遇巖體環境的情況比較多，巖石邊坡更是在施工過程中常見的情形，因此針對不同的環境，通過科學的手段進行系統的測量分析，有助于施工人員更好地掌握現場的詳細信息。

5.結語

綜上所述，通過紅層邊坡對于巖體穩定性的分析可以得出以下結論：

5.1對于巖質邊坡，尤其是堅硬巖質邊坡，應通過分析巖體構型面的傾斜產狀和形成發展程度，分析邊坡的潛在破壞模式；

5.2赤平投影法計算巖體構型，方便有效，能準確預測構型面邊坡的破壞模式；

5.3在結構面的研究中融入了巖石強度相關數據進行測算，評判結果無誤，符合實際勘探結果；

通過上述研究，一方面基于不同的方法進行精準測量，其次在建筑施工過程中，結合現場的實際情況，通過籌劃與設計，提升紅層邊坡巖體結構的穩固性。

參考文獻：

[1]宋嬸，郭建，等；基于優勢構型理論的高陡巖質邊坡穩固性分析[J].水文地質工程地質， 2010. （37）：83-8.

[2]胡厚田，劉涌江，等； M形路塹邊坡病害及其勘察設計問題[J].公路交通科， 2001， 4（18）： 1-3.

[3]習汝華，樊衛花，等；馬家巖水庫壩基軟弱夾層剪切特點及強度[J].巖石力學與工程學報， 2004（22）： 3761-3764.

[4]許建瑞.構造裂面圓分析巖質邊坡穩定性的方法[J].工程勘察， 2019， 47（11）： 29-34.

[5]李占航.土質邊坡穩定性技術分析探討[J].四川水泥， 2017， （01）： 221.