工程技术 Ｃｈｉｎａ Ｎｅｗ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ ａｎｄ Ｐｒｏｄｕ： ｃｔｓ 影响岩质边坡稳定性的工程地质因素浅析 张应能 （漳州市建工程勘察院，福建漳州３６３０００） 摘要：本文阐述了岩质边坡形成以后影响其稳定性的各种因素，说明了岩质边坡的变形破坏是各种内在和外在地质因素综合作用 的结果，并细述各种地质因素对其稳定性的影响。在研究各种单一因素的基础上找出它们之间的彼此的内在联系，进而对岩质边坡 的稳定做出评价。 关键词：岩质边坡；稳定性；地质因素 中图分类号：Ｕ４１８．５＋２ １前言 文献标识码：Ａ 定性的影响是比较直观的，主要有以下几个 现为亲水性很弱，膨胀性较小，因而稳定性较 边坡的变形往往是及其复杂的，影响因 方面：临空面是边坡失稳的基本条件，山体临 好，相反粘土矿物中的蒙脱石在浸水时表现 素很多。归纳起来可以分为内在因素和外在 空面数量越多，边坡稳定性越差，对边坡临空 为亲水性很强，膨胀性较大，因而稳定性较 因素两个方面： 面来讲，工程地质相类似的情况下，平面呈凸 差。 内在因素，包括地貌条件、岩石性质、岩 形的边坡较呈凹形的边坡稳定性差；边坡所 岩石性质的差异是影响边坡稳定的基本 体结构面与岩体结构等。他们的变化虽然十 处的地貌单元部位与边坡稳定的关系则为： 因素，因而形成了不同岩性的岩层组成的边 分缓慢，但决定着岩质边坡变形的形式和规 陡坡、陡崖、阶地前沿、河流凹岸等地带的岩 坡有其常见的破坏形式。例如，第三系红色页 模，对其稳定性起着控制性的作用，是岩质边 质边坡稳定性较差。 岩、泥岩、裂隙粘土、二叠系煤系岩组以及古 坡变形的先决条件。 岩石性质：岩石的性质主要从以下几个 老的泥质变质岩系都是易滑坡的地层，很难 外在因素，包括风化作用，水的作用，地 方面影响：不同成因形成的岩石在外界条件 形成高度较高的陡立自然边坡。相反，由某些 震及人为因素等。这些因素的变化是很快的， 相同的情况下其边坡的稳定性不同，具体表 质地较为坚硬的岩层（如花岗岩）组成的边坡 但是它们只有通过内在因素才能对边坡的变 现为岩质较软、强度较低，浸水易软化及抗风 易形成高度较高的陡立自然边坡，该类边坡 形和破坏起作用，或者促进边坡变形的进一 化能力低的岩石形成的边坡稳定性较差；岩 失稳破坏多以崩塌为主。 步加快。 石矿物的成分不同也往往对边坡的稳定性影 岩体结构面与岩体结构：岩质边坡的稳 ２影响边坡稳定性的内在因素 响不同，例如当岩质边坡软弱夹层中的粘土 定性研究中，岩体结构类型、结构面性状及其 地貌条件：地貌是由于地球内外应力作 矿物为高岭石和蒙脱石时边坡的稳定性则相 坡面的关系是其控制因素。 用而形成的地表起伏形态。它对岩质边坡稳 差较大，因粘土矿物中的高岭石在浸水时表 岩体结构面包括层理面、假整合面、不整 稳定性，避免地层沉降的发生。对于特殊情况 合同段的施工过程汇总，施工企业还应注重 的准确性，检验施工质量是否达到设计要求。 的隧道开挖，还应采用特殊施工方式预防地 躲着那个施工方式的结合应用。针对地层条 在检测过程中，施工企业还应将检测结果、施 层沉降的产生。例如：管棚法、挡墙施工法等。 件的不同以及周边建筑情况的擦会议，选择 工方式与控制要点等进行综合分析与归档。 通过特殊施工方式的应用提高墙壁稳定性， 适宜的施工方式，避免沉降的发生。为了有效 通过综合评价分析与归档为企业沉降控制水 避免地层沉降的发生。 控制地层应力的释放。地铁施工单位还应在 平的提高奠定基础，为企业后期工程的施工 小结：通过上述分析可以看出，施工技术 工程进度与工作面施工速度上加以控制，缩 以及其他工程施工提供可借鉴的资料。通过 的选择与应用需要根据工程的实际地址情况 短工序间的时间间隔，减少土体位移以实现 综合资料的研究与分析为企业地铁施工水平 以及现场场地需求进行选择。通过施工技术 地层沉降控制。 的提高奠定基础，促进企业综合施工水平的 选择与相关参数改进、控制达到地层沉降控 ５关于地铁地层沉降的检测分析 提高。 制的目的。 地铁地层沉降的检测是保障地铁施工建 ６结论 ４优化施工环节，有效控制地层沉降 设质量、沿线建筑安全与车辆行驶安全的关 综上所述，地铁施工过程中，地层沉降是 现代地铁工程施工研究中指出，探查、设 键。在地铁工程建设施工过程中，需要通过对 关系到施工安全与施工成本控制的重点。在 计、施工的紧密结合与优化是减少土体松动、 基层沉降的检测、周边建筑变形观测以及隧 现代地铁施工过程中，应从投资主体开始由 控制沉降的关键。在现代地铁工程施工企业 道内拱顶、底部沉降监测评价工程施工质量， 设计单位、施工单位、监理单位共同对地质勘 的施工管理体系建立与完善中，应针对地层 保障工程安全。 探报告进行分析。选择适合的施工方式以避 沉降控制工作进行管理体系的优化。通过对 针对地铁施工过程地层沉降检测的重要 免地层沉降的发生。通过科学的沉降控制与 地质勘探工作的重视、隧道施工结构与方式 性，现代地铁工程施工企业应在注重施工管 检测为地铁工程施工质量的提高、施工企业 设计以及施工过程控制等多个环节的优化， 理、质量控制、沉降控制、成本控制等工作的 成本控制工作的开展、施工过程的安全管理 有效控制地层沉降。在这一过程中，不仅需要 基础上，强化对沉降检测的认识。针对沉降检 等奠定基础，实现施工控制与管理的根本目 施工企业提高对地层沉降的认识。同时还要 测重要性，完善自身的检测体系。必要时借助 的。 求投资建设企业、地质勘探企业以及设计单 社会专业服务企业对其进行检测，以此实现 参考文献 ’ 位共同提高认识，为施工过程的地层沉降控 检测的根本目的。 【１】王玉萍．地铁施工中地表沉降成因分析［Ｊ１． 制奠定基础，保障地铁工程施工安全。 按照现代地铁变形监测与检测的要求可 隧道工程，２ｏ０８，１２． 为了有效控制地铁地层沉降，工程施工 以将地检测内容分为三大部分。支护结构变 ［２］马立国．针对浅埋暗挖地铁沉降成因进行 企业还应通过合理设计与巧妙施工实现对施 形测量、地表环境变形测量以及地下隧道变 施工控制与管理［Ｊ】．隧道施工管理，２００９，１２． 工过程的强化管理与控制。施工企业应加强 形测量三部分。根据检测内容的不同其每一 ［３】刘志辉．以科学的管理预防地铁施工中沉 对管超前、严注浆、短开挖、强支护、快封闭、 项又分为若干小项。支护结构变形的检测是 降事故的发生 ．公共交通资讯，２００８，ｌ１． 勤量测的理解与执行。通过上述地铁施工方 通过边坡支护桩墙位移测量、结构拱顶下沉 『４］程国强．地铁工程地表沉降的预防与控制 针的林辉与执行有效预防地层沉降的发生。 及水平收敛测量、结构与支护的应变测量、锚 ｆＪ１．西安交通信息，２００９，８． 另外，施工企业还应在地铁施工过程中 杆锚股力测量、钢架内力与承受荷载测量等 【５】彭宏伟．盾构隧道施工中沉降控制方式探 进行地下水的适度排放。通过地下水的适度 得以实现。地表环境变形测量则是通过为围 讨［Ｊ］．隧道资讯，２００８，６． 排放气高近地层的刚度与固结程度，提高土 岩变形测量、沿线地表沉降测量、沿线地下管 【６】杨忠．地铁隧道施工中沉降检测的意义与 体稳定性。以此实现地铁地层沉降控制的最 线变形测量以及重要建筑物变形测量得到最 方式探讨『Ｊ】．现代工程施工快报，２００９，４． 终目的。为了提高地层沉降控制效果，在同一 终结果。通过多重测量与检测实现沉降测量 中国新技术新产品 一５７— 三—一 Ｃｈｉｎａ Ｎｅｗ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ ａｎｄ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ 工程技术 处于水下的透水边坡，边坡岩体受到水 托浮力的作用，使边坡岩体的有效重量减轻， 从而使得岩体滑动结构面上的法向正应力减 小，对边坡稳定不利。如水库蓄水时岸坡岩体 发生的变形破坏。这就是为什么岩质边坡当 台风强降雨过后易出现不同程度的失稳现 象，主要为地表水对岩质边坡的影响而导致。 地震：地震是边坡失稳的触发因素，地震对边 坡稳定的影响是因为水平地震力使岩体滑动 结构面的法向正应力减弱和下滑力增强所 致。强烈的地震使岩体结构发生破坏，震中则 由于地震力的作用较强，常常引起山崩、滑 坡。弱震或强震波及区，由于震动冲击常常使 原来处于极限平衡状态的边坡因荷载增加而 边坡岩体的结构遭到破 坏，降低岩石强度，从而 使岩块松动脱落；使岩 体构造裂隙进一步扩 ａ ｂ ｃ ｃｔ 大，从而增大岩体的透 图１ 岩体结构面倾角和倾向与边坡稳定性关系 水性；使岩体孔隙度增 加，含水量增多，加速岩 合面、断层面、节理面、劈理面、风化界面、覆 体中亲水成分软化，寒冷地区的冰劈作用及 盖层与基岩接触面、岩体中的软弱面等。在进 地表岩体裂隙中生长植物的根劈作用（见图 行稳定计算和稳定性预测时，应首先找出影 ２）。以上作用使得岩体更加破碎或岩体结构 响边坡变形的控制结构面。 面进一步扩大，从而减小了岩体滑动面上的 结构面的倾角和倾向与边坡稳定性的关 法向正应力或降低岩体的阻滑力。进而降低 系为：当岩体稳定性控制结构面的倾向与边 了岩质边坡的稳定性。 坡方向相同并且小于边坡角度时的稳定性较 漳浦县祖妈林水库溢洪道闸前左岸岩质 差（图ｌｂ），当岩体稳定性控制结构面的倾向 边坡的稳定破坏。风化作用对岩质边坡稳定 与边坡方向相反且大于边坡角度时的稳定性 性的影响一般在岩体破碎带表现尤为突出， 较好（图ｌａ）；在结构面的倾向与边坡方向相 因为在岩体破碎带岩体结构面较岩体其余部 同的缓倾边坡中，结构面倾角越陡，稳定性越 位发育，该作用在此位置能促使破坏岩体稳 好（图１ｃ的稳定性较图１ｂ好）；结构面水平 定性的其余因素充分发挥其破坏作用。 的岩层组成的边坡稳定性亦好（图１ ｄ ｏ 不同风化带对岩质边坡的稳定影响不 结构面的组数和数量与边坡稳定性的关 同，整体表现为：随岩体风化作用的减弱（风 系为：边坡岩体所具有的切割面越多，使得边 化作用随着岩石的埋深增大而逐渐减弱）其 坡岩体的临空面和滑动面增多，整个边坡变 边坡稳定性越来越好。当然由于岩石性质，组 形破坏的自由度变大，组成滑动块体的机会 织结构和完整性不一，及各处的风化因素不 也增大，从而边坡稳定性差；边坡岩体的结构 同，因此风化带的厚度和分布状况都有极大 面较多时，为地下水及地表水的活动提供了 差别。自然界的风化作用总是不停止继续进 较多的通道，此时，当地表水或地下水进入通 行着的，岩石性质和边坡的稳定性在不断地 道后，降低了结构面的抗剪强度，从而边坡稳 恶化。 定性降低；边坡岩体的结构面较多时，岩体被 水的作用：地表水和地下水对岩质边坡 切割得越破碎，稳定性越差。 的稳定性有显著影响，主要表现在冲刷作用、 各种岩体结构也是影响边坡稳定性的重 溶解作用、软化作用、潜蚀作用、静水压力作 要因素。大型侵入岩（如花岗岩，闪长岩）一般 用、动水压力作用及浮托力作用等。 岩性均一、坚硬完整，其岩体结构多以整体结 地表水冲刷河谷岸坡使斜坡变陡、变高， 构或块状结构为主，尽管野外常见自然边坡 从边坡岩体失去支撑而导致边坡失稳。例如： 虽然陡峻但其稳定性较好。当组成边坡的岩 一般水库蓄水初期，库岸坍滑极为普遍；溢洪 体结构为层状结构、网状结构及散体结构时 道下游岩基在高速水流冲刷下形成冲刷坑， 其稳定性较整体结构差。各种岩体在其余影 其发展的结果会使冲刷坑边坡不断崩落。 响稳定的因素相同的情况下其稳定关系为： 易溶矿物或软弱夹层由于地下水的溶滤 整体结构的岩体＞层状结构岩体＞网状结构岩 作用，造成化学管涌或机械潜蚀。如岩体裂隙 体＞散体结构岩体。导致这一关系的主要原因 中石膏、硬石膏在地下水循环的作用下，逐渐 为从整体结构岩体到散体结构岩体，在相同 溶解或潜蚀，造成空穴，使上浮岩体失稳、变 的岩体体积内岩体的结构面的组数与数量增 形。有时因水的长期化学作用，而引起边坡岩 多，从而使得整个岩质边坡的变形破坏自由 体物理力学性质的变化。 度依次增大的结果。 对于岩质边坡来说，当岩体或其中的软 ３影响边坡稳定性的外在因素 弱夹层亲水性较强、有易溶于水的矿物存在 风化作用：组成边坡的地表岩体受到水 时，浸水后岩石或岩体结构遭到破坏，发生崩 文、气象、生物等作用，发生物理和化学风化， 解泥化现象，从而降低岩石的抗剪强度，使阻 从而使岩质边坡的稳定性降低。实测资料说 滑力降低，造成边坡失稳。 明，岩石风化越深，边坡的稳定性越差，稳定 作用于岩质边坡上的静水压力可分为三 坡角越小。风化作用对边坡的影响情况为：使 种不同的情况：其一是当边坡被水淹没而边 坡表部相对不透水时，该静水压力指向坡面 并且与其正交，对边坡稳定有利。其二是岩质 边坡中的张裂隙因降雨或地下水活动时裂隙 充水，则裂隙将受静水压力作用。该裂隙静水 压力为：Ｐｗ＝ｌ／２・Ｈ・Ｌ－ｐｗ・ｇ式中Ｈ为裂隙 水的水头高度，Ｌ为充水裂隙的长度，ｐｗ为 水的密度，ｇ为重力加速度。该静水压力的方 向指向边坡临空方向，相当于施予边坡～个 向临空面方向的侧向推力，对边坡稳定不利。 动水压力则主要表现为：地下水在岩石 孔隙中渗流时，由于水力梯度作用，会对边坡 产生动水压力，其方向与渗流方向一致，指向 临空面，对边坡稳定不利。水库水位骤降以及 河谷地段洪水过后水位迅速下降时，因地下 水来不及排泄而形成动水压力，导致岸坡失 图２根劈作用对岩质边坡稳定的影响 稳。 一５８～ 中国新技术新产品 发生边坡失稳。距震中距越近，地震震级越 大，高陡边坡的变形破坏越大。例如１９６５年 智利８．４～８．６级地震，曾造成数以千计的滑坡 和崩塌。１９７６年７月唐山地震时距震中１５０ 公里左右的６度地区，也曾发生边坡坍滑。 人为因素：岩质边坡的变形，除各种自然 地质因素外，人为活动因素对其影响也是比 较显著的，主要包括以下几个方面：其一是爆 破开挖影响，其影响与地震作用相似，只是影 响深度和范围较小罢了。施工中爆破震动造 成岩体破坏、松动、裂隙扩大，其影响程度随 爆破装药量的多少、离爆炸处的远近而不同。 其二是人工削坡的影响，由于有时边坡开挖 设计的不合理而导致边坡原有的稳定条件受 到破坏，形成新的滑动临空面，使边坡岩体失 去原有的支撑而发生变形破坏，该类情况多 见于路堑及溢洪道边坡的开挖。其二是人Ｔ 水补给的影响，其影响与水的作用相同，只是 不如强降雨影响范围广罢了。施工用水的不 良排水及水库、引水渠道的渗水等补给地下 水，从而使地下水位壅高，或者泥化岩体内的 软弱夹层，使其抗滑力很快降低，以致发生边 坡失稳。 ４结语 影响岩质边坡稳定性的因素是多种多样 的。通常情况下，各处岩质边坡的变形破坏并 非单一因素所至，而是以某种因素为破坏的 主要原因，同时也伴随其他因素共同作用的 结果，因此，对各处边坡的稳定性，应从其所 处环境的控制因素出发，从而具体分析。 由于各影响因素对岩质边坡的稳定性的 定量计算是一个及其复杂的过程，本文只是 对各因素对其稳定性的影响作相对的定性的 说明，至于各影响因素对岩质边坡的危害程 度，变化规律及其发展趋势等未作出定量的 评价。 参考文献 …徐伟，华锡昌．论环境边坡工程的设计与防 治措施ｆＪ］．资源环境与工程，２００９—０８—２５．
