第四節(jié) 巖體特征
巖體和巖石的概念不同,巖石是礦物的集合體,其特征可以用巖塊來表征。巖體是由一種巖石或多種巖石甚至可以是不同成因巖石的組合體?,F(xiàn)成的巖體已經(jīng)受了構(gòu)造變動(dòng)、風(fēng)化作用、卸荷作用等各種內(nèi)外力地質(zhì)作用的破壞和改造,是經(jīng)常被節(jié)理、斷層、層面及片理面等結(jié)構(gòu)面所切割,具有一定結(jié)構(gòu)的、受地下水影響的多裂隙綜合體。
工程巖體有地基巖體、邊坡巖體和地下洞室圍巖三類。在工程施工和使用過程中,工程巖體的穩(wěn)定性直接影響部分工程甚至整個(gè)工程的安全與穩(wěn)定,決定工程的成功與失敗,應(yīng)高度重視。
一、巖體結(jié)構(gòu)分析
巖體是由結(jié)構(gòu)面和結(jié)構(gòu)體兩部分組成的。結(jié)構(gòu)面是指切割巖體的各種地質(zhì)界面的統(tǒng)稱,如層面、沉積間斷面、節(jié)理、斷層、軟弱夾層等。由數(shù)組結(jié)構(gòu)面切割而成的巖石塊體稱為結(jié)構(gòu)體。結(jié)構(gòu)面強(qiáng)度及其他性能對(duì)工程建設(shè)影響很大,結(jié)構(gòu)面的工程性質(zhì)取決于結(jié)構(gòu)面的方位(產(chǎn)狀)、延續(xù)性、粗糙度、側(cè)壁強(qiáng)度、兩壁間的張開度和充填物、相鄰結(jié)構(gòu)面的間距、節(jié)理組數(shù)、結(jié)構(gòu)體塊體的形狀和大小,以及巖體內(nèi)的滲流。巖體結(jié)構(gòu)是指巖體中結(jié)構(gòu)面與結(jié)構(gòu)體的組合方式。巖體結(jié)構(gòu)的基本類型可分為整體塊狀結(jié)構(gòu)、層狀結(jié)構(gòu)、碎裂結(jié)構(gòu)和散體結(jié)構(gòu)。
(1)整體塊狀結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)面稀疏、延展性差、結(jié)構(gòu)體塊度大且常為硬質(zhì)巖石,整體強(qiáng)度高,變形特征接近于各向同性的均質(zhì)彈性體,變形模量、承載能力與抗滑能力均較高,抗風(fēng)化能力一般也較強(qiáng)。因而,這類巖體具有良好的工程地質(zhì)性質(zhì),往往是較理想的各類工程建筑地基、邊坡巖體及洞室圍巖。
(2)層狀結(jié)構(gòu)。巖體中結(jié)構(gòu)面以層面與不密集的節(jié)理為主,結(jié)構(gòu)面多閉合或微張狀、一般風(fēng)化微弱、結(jié)合力較弱,結(jié)構(gòu)體塊度較大且保持著母巖巖塊性質(zhì),故這類巖體總體變形模量和承載能力均較高。作為工程建筑地基時(shí),其變形模量和承載能力一般均能滿足要求。但當(dāng)結(jié)構(gòu)面結(jié)合力不強(qiáng),有時(shí)又有層間錯(cuò)動(dòng)面或軟弱夾層存在,則其強(qiáng)度和變形特}生均具各向異性特點(diǎn),一般沿層面方向的抗剪強(qiáng)度明顯低于垂直層面方向的,當(dāng)有軟弱結(jié)構(gòu)面存在時(shí)更甚。這類巖體作為邊坡巖體時(shí),結(jié)構(gòu)面傾向坡外比傾向坡里的工程地質(zhì)性質(zhì)差得多。
(3)碎裂結(jié)構(gòu)。巖體中節(jié)理、裂隙發(fā)育、常有泥質(zhì)充填物質(zhì),結(jié)合力不強(qiáng),其中層狀巖體常有平行層面的軟弱結(jié)構(gòu)面發(fā)育,結(jié)構(gòu)體塊度不大,巖體完整性破壞較大。其中鑲嵌結(jié)構(gòu)巖體為硬質(zhì)巖石,具有較高的變形模量和承載能力,工程地質(zhì)性能尚好。而層狀碎裂結(jié)構(gòu)和碎裂結(jié)構(gòu)巖體變形模量、承載能力均不高,工程地質(zhì)性質(zhì)較差。
(4)散體結(jié)構(gòu)。巖體節(jié)理、裂隙很發(fā)育,巖體十分破碎,巖石手捏即碎,屬于碎石土類,可按碎石土類考慮。
二、巖體力學(xué)特征
巖體的力學(xué)特征不僅取決于巖石的性質(zhì),更受結(jié)構(gòu)面工程性質(zhì)的影響。巖體的力學(xué)特征主要是巖體的變形、流變和強(qiáng)度特征。
(1)巖體的變形特征。就大多數(shù)巖體而言,一般建筑物的荷載遠(yuǎn)達(dá)不到巖體的極限強(qiáng)度值。因此,設(shè)計(jì)人員所關(guān)心的主要是巖體的變形特性。巖體變形參數(shù)是由變形模量或彈性模量來反映的。由二于:巖體中發(fā)育有各種結(jié)構(gòu)面,所以巖體的彈塑性變形較巖石更為顯著。
(2)巖體的流變特征。試驗(yàn)和工程實(shí)踐表明,巖石和巖體均具有流變性。特別是軟弱巖石、軟弱夾層、碎裂及散體結(jié)構(gòu)巖體,其變形的時(shí)間效應(yīng)明顯,蠕變特征顯著。有些工程建筑的失事,往往不是因?yàn)楹奢d過高,而是在應(yīng)力較低的情況下巖體產(chǎn)生了蠕變。
(3)巖體的強(qiáng)度特征。一般情況下,巖體的強(qiáng)度既不等于巖塊巖石的強(qiáng)度,也不等于結(jié)構(gòu)面的強(qiáng)度,而是二者共同影響表現(xiàn)出來的強(qiáng)度。但在某些情況下,可以用巖石或結(jié)構(gòu)面的強(qiáng)度來代替。如當(dāng)巖體中結(jié)構(gòu)面不發(fā)育,呈完整結(jié)構(gòu)時(shí),可以巖石的強(qiáng)度代替巖體強(qiáng)度;如果巖體沿某一結(jié)構(gòu)面產(chǎn)生整體滑動(dòng)時(shí),則巖體強(qiáng)度完全受結(jié)構(gòu)面強(qiáng)度控制。
三、地下水特征
地下水也往往給工程建設(shè)帶來一定的困難和危害。根據(jù)埋藏條件,地下水分為包氣帶水、潛水、承壓水三大類。根據(jù)含水層的空隙性質(zhì),地下水又分為孔隙水、裂隙水和巖溶水三個(gè)亞類。包氣帶水處于地表面以下潛水位以上的包氣帶巖土層中,雨季水量多,旱季水量少;潛水是埋藏在地表以下第一層較穩(wěn)定的隔水層以上具有自由水面的重力水,受氣候條件影響,季節(jié)性變化明顯,也受地形、地質(zhì)、氣象、水文等自然因素控制,并常與地形有一定程度的一致性;承壓水是地表以下充滿兩個(gè)穩(wěn)定隔水層之間具有一定壓力的重力水,不受氣候的影響,動(dòng)態(tài)較穩(wěn)定。向斜構(gòu)造盆地和單斜構(gòu)造適宜形成承壓水;裂隙水是指埋藏在基巖裂隙中的地下水,這種水運(yùn)動(dòng)復(fù)雜,水量變化較大,與裂隙發(fā)育及成因有密切關(guān)系。根據(jù)基巖裂隙成因,裂隙水分為風(fēng)化裂隙水、成巖裂隙水、構(gòu)造裂隙水。風(fēng)化裂隙水分布在風(fēng)化裂隙中,相互連通,若上覆透水性很差的巖層,也可能形成一定的承壓性,主要受大氣降水的補(bǔ)給,有明顯季節(jié)性循環(huán)交替,常以泉水的形式排泄于河流中;成巖裂隙水是具有成巖裂隙的巖層出露地表時(shí)所賦存的成巖裂隙潛水,多呈層狀,在一定范圍內(nèi)相互連通;構(gòu)造裂隙水,在比較密集均勻且相互連通的張開性構(gòu)造裂隙中,多為層狀構(gòu)造裂隙水,層狀構(gòu)造裂隙水可以是潛水,也可以是承壓水。在不連續(xù)、不連通的張開性構(gòu)造裂隙中,則為脈狀構(gòu)造裂隙水。脈狀構(gòu)造裂隙水各有自己獨(dú)立的系統(tǒng)、補(bǔ)給源及排泄條件;巖溶水賦存和運(yùn)移于可熔巖的溶隙溶洞(洞穴、管道、暗河)中。地下水對(duì)建設(shè)工程可能造成很大的影響,必須予以重視。
(1)地下水位下降引起軟土地基沉降。一般在沿海軟土層中進(jìn)行基礎(chǔ)施工時(shí),需要人工降低地下水位。若降水措施不當(dāng),輕者造成鄰近建筑物或地下管線的不均勻沉降,重者使建筑物基礎(chǔ)下的土體顆粒流失,甚至掏空,導(dǎo)致建筑物開裂,進(jìn)而危及安全使用。
(2)動(dòng)水壓力產(chǎn)生流砂和潛蝕。流砂是在地下滲流動(dòng)水壓力作用下細(xì)小顆粒隨著地下水滲漏穿過縫隙而流失,造成地層塌陷或崩潰的破壞現(xiàn)象。當(dāng)?shù)叵聺B流動(dòng)水壓力不足以導(dǎo)致流砂,但細(xì)小顆粒仍有可能穿過粗顆粒之間的孔隙被滲流攜帶走,在土層中形成管狀空洞,使土體結(jié)構(gòu)破壞,強(qiáng)度降低,壓縮性增加,這就是機(jī)械潛蝕。
(3)地下水的浮托作用。當(dāng)建筑物基礎(chǔ)底面位于地下水位以下時(shí),地下水對(duì)基礎(chǔ)底面產(chǎn)生靜水浮托力。浮托力減少地基對(duì)基礎(chǔ)底面的正壓力,即減小對(duì)基礎(chǔ)滑動(dòng)的抗滑力,嚴(yán)重影響基礎(chǔ)的抗滑穩(wěn)定性。
(4)承壓水對(duì)基坑的作用。當(dāng)深基坑下部有承壓含水層時(shí),承壓水頭可能會(huì)沖毀基坑底部的黏性土層,破壞地基。
(5)地下水對(duì)鋼筋混凝土的腐蝕?;炷梁弯摻疃紩?huì)受到地下水的腐蝕,造成結(jié)構(gòu)破壞。
四、地下洞室圍巖穩(wěn)定性
要高度重視地下洞室圍巖的穩(wěn)定性問題,防止圍巖掉塊、片幫乃至塌方等事件。圍巖穩(wěn)定受區(qū)域、山體穩(wěn)定性和地形、巖性、地質(zhì)構(gòu)造、地下水及地應(yīng)力等多方面的影響。例如,山體完整性差、洞頂及傍山側(cè)山體厚度不足、洞口地段的邊坡上陡下緩甚至有滑坡、崩塌等現(xiàn)象存在、巖層傾向山外,圍巖是黏土巖、頁巖、膠結(jié)不好的砂礫巖、千枚巖及某些片巖、破碎松散及風(fēng)化巖體、吸水易膨脹的巖體,圍巖處于向斜褶曲核部、斷層破碎帶及斷層交匯區(qū),洞室軸線沿充填膠結(jié)差的大斷層或斷層帶布置,洞室走向與緩傾巖層走向平行,圍巖處于地下水量大、有高壓含水層的巖體內(nèi),圍巖內(nèi)壓應(yīng)力集中或出現(xiàn)拉應(yīng)力,這些都對(duì)圍巖的穩(wěn)定性不利。
五、邊坡巖體穩(wěn)定性
(一)影響邊坡穩(wěn)定因素
影響邊坡穩(wěn)定性的因素有內(nèi)在因素與外在因素兩個(gè)方面。內(nèi)在因素有組成邊坡巖土體的性質(zhì)、地質(zhì)構(gòu)造、巖體結(jié)構(gòu)、地應(yīng)力等,它們常常起著主要的控制作用;外在因素有地表水和地下水的作用、地震、風(fēng)化作用、人工挖掘、爆破以及工程荷載等。
4.地下水來
地下水是影響邊坡穩(wěn)定較為重要的外在因素,絕大多數(shù)滑坡都與地下水的活動(dòng)有關(guān)。
許多滑坡、崩塌均發(fā)生在降雨之后,原因在于降水滲入巖土體后,產(chǎn)生不良影響所致。地下水的作用是很復(fù)雜的,主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:
(1)地下水會(huì)使巖石軟化或溶蝕,導(dǎo)致上覆巖體塌陷,進(jìn)而發(fā)生崩塌或滑坡。
(2)地下水產(chǎn)生靜水壓力或動(dòng)水壓力,促使巖體下滑或崩倒。
(3)地下水增加了巖體重量,可使下滑力增大。
(4)在寒冷地區(qū),滲入裂隙中的水結(jié)冰,產(chǎn)生膨脹壓力,促使巖體破壞傾倒。
(5)地下水產(chǎn)生浮托力,使巖體有效重量減輕,穩(wěn)定性下降。
(二)不穩(wěn)定邊坡防治措施
為了確保工程的安全,針對(duì)不穩(wěn)定的邊坡,必須采取一些有效的防治措施。目前國內(nèi)外常用的方法有:防止地表水向巖體中滲透與排除不穩(wěn)定巖體中的地下水,削緩斜坡、上部減重,修建支擋建筑,錨固等。
1.防滲和排水
防滲和排水是整治滑坡的一種重要手段,只要布置得當(dāng)、合理,均能取得較好效果。
為了防止大氣降水向巖體中滲透,一般是在滑坡體外圍布置截水溝槽,以截?cái)嗔髦粱麦w上的水流。大的滑坡體尚應(yīng)在其上布置一些排水溝,同時(shí)要整平坡面,防止有積水的坑洼,以利于降水迅速排走。針對(duì)已滲入滑坡體的水,通常是采用地下排水廊道,利用它可截住滲透的水流或?qū)⒒麦w中的積水排出滑坡體以外。另外也有采用鉆孔排水的方法,即利用若干個(gè)垂直鉆孔,打穿滑坡體下部的不透水層,將滑坡體中的水流到其下伏的另一個(gè)透水性較強(qiáng)的巖層中去。
2.削坡
削坡是將陡傾的邊坡上部的巖體挖除,一部分使邊坡變緩,同時(shí)也可使滑體重量減輕,以達(dá)到穩(wěn)定的目的。削減下來的土石,可填在坡腳,起反壓作用,更有利于穩(wěn)定。
采用這種方法時(shí),要注意滑動(dòng)面的位置,否則不僅效果不顯著,甚至更會(huì)促使巖體不穩(wěn)。
3.支擋建筑
支擋建筑主要是在不穩(wěn)定巖體的下部修建擋墻或支撐墻(或墩),也是一種應(yīng)用廣泛而有效的方法。材料用混凝土、鋼筋混凝土或砌石。支擋建筑物的基礎(chǔ)要砌置在滑動(dòng)面以下。若在擋墻后增加排水措施,效果更好。
4.錨固措施
錨固措施,有錨桿(或錨索)和混凝土錨固樁兩種類型,其原理都是提高巖體抗滑(或抗傾倒)能力。預(yù)應(yīng)力錨索或錨桿錨固不穩(wěn)定巖體的方法,適用于加固巖體邊坡和不穩(wěn)定巖塊。錨固樁(或稱抗滑樁)適用于淺層或中厚層的滑坡體滑動(dòng)。它是在滑坡體的中、下部開挖豎井或大口徑鉆孔,然后澆灌鋼筋混凝土。垂直于滑動(dòng)方向布置一排或兩排,樁徑通常為1~3m,深度一般要求滑動(dòng)面以下樁長(zhǎng)占全樁長(zhǎng)的1/4~1/3。
除上述幾項(xiàng)較多采用的防治措施外,還可采用噴混凝土護(hù)面、注漿及改善滑動(dòng)帶土石的力學(xué)性質(zhì)等措施。在進(jìn)行邊坡防治處理時(shí),如數(shù)種措施同時(shí)采用,效果更為顯著。
巖體和巖石的概念不同,巖石是礦物的集合體,其特征可以用巖塊來表征。巖體是由一種巖石或多種巖石甚至可以是不同成因巖石的組合體?,F(xiàn)成的巖體已經(jīng)受了構(gòu)造變動(dòng)、風(fēng)化作用、卸荷作用等各種內(nèi)外力地質(zhì)作用的破壞和改造,是經(jīng)常被節(jié)理、斷層、層面及片理面等結(jié)構(gòu)面所切割,具有一定結(jié)構(gòu)的、受地下水影響的多裂隙綜合體。
工程巖體有地基巖體、邊坡巖體和地下洞室圍巖三類。在工程施工和使用過程中,工程巖體的穩(wěn)定性直接影響部分工程甚至整個(gè)工程的安全與穩(wěn)定,決定工程的成功與失敗,應(yīng)高度重視。
一、巖體結(jié)構(gòu)分析
巖體是由結(jié)構(gòu)面和結(jié)構(gòu)體兩部分組成的。結(jié)構(gòu)面是指切割巖體的各種地質(zhì)界面的統(tǒng)稱,如層面、沉積間斷面、節(jié)理、斷層、軟弱夾層等。由數(shù)組結(jié)構(gòu)面切割而成的巖石塊體稱為結(jié)構(gòu)體。結(jié)構(gòu)面強(qiáng)度及其他性能對(duì)工程建設(shè)影響很大,結(jié)構(gòu)面的工程性質(zhì)取決于結(jié)構(gòu)面的方位(產(chǎn)狀)、延續(xù)性、粗糙度、側(cè)壁強(qiáng)度、兩壁間的張開度和充填物、相鄰結(jié)構(gòu)面的間距、節(jié)理組數(shù)、結(jié)構(gòu)體塊體的形狀和大小,以及巖體內(nèi)的滲流。巖體結(jié)構(gòu)是指巖體中結(jié)構(gòu)面與結(jié)構(gòu)體的組合方式。巖體結(jié)構(gòu)的基本類型可分為整體塊狀結(jié)構(gòu)、層狀結(jié)構(gòu)、碎裂結(jié)構(gòu)和散體結(jié)構(gòu)。
(1)整體塊狀結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)面稀疏、延展性差、結(jié)構(gòu)體塊度大且常為硬質(zhì)巖石,整體強(qiáng)度高,變形特征接近于各向同性的均質(zhì)彈性體,變形模量、承載能力與抗滑能力均較高,抗風(fēng)化能力一般也較強(qiáng)。因而,這類巖體具有良好的工程地質(zhì)性質(zhì),往往是較理想的各類工程建筑地基、邊坡巖體及洞室圍巖。
(2)層狀結(jié)構(gòu)。巖體中結(jié)構(gòu)面以層面與不密集的節(jié)理為主,結(jié)構(gòu)面多閉合或微張狀、一般風(fēng)化微弱、結(jié)合力較弱,結(jié)構(gòu)體塊度較大且保持著母巖巖塊性質(zhì),故這類巖體總體變形模量和承載能力均較高。作為工程建筑地基時(shí),其變形模量和承載能力一般均能滿足要求。但當(dāng)結(jié)構(gòu)面結(jié)合力不強(qiáng),有時(shí)又有層間錯(cuò)動(dòng)面或軟弱夾層存在,則其強(qiáng)度和變形特}生均具各向異性特點(diǎn),一般沿層面方向的抗剪強(qiáng)度明顯低于垂直層面方向的,當(dāng)有軟弱結(jié)構(gòu)面存在時(shí)更甚。這類巖體作為邊坡巖體時(shí),結(jié)構(gòu)面傾向坡外比傾向坡里的工程地質(zhì)性質(zhì)差得多。
(3)碎裂結(jié)構(gòu)。巖體中節(jié)理、裂隙發(fā)育、常有泥質(zhì)充填物質(zhì),結(jié)合力不強(qiáng),其中層狀巖體常有平行層面的軟弱結(jié)構(gòu)面發(fā)育,結(jié)構(gòu)體塊度不大,巖體完整性破壞較大。其中鑲嵌結(jié)構(gòu)巖體為硬質(zhì)巖石,具有較高的變形模量和承載能力,工程地質(zhì)性能尚好。而層狀碎裂結(jié)構(gòu)和碎裂結(jié)構(gòu)巖體變形模量、承載能力均不高,工程地質(zhì)性質(zhì)較差。
(4)散體結(jié)構(gòu)。巖體節(jié)理、裂隙很發(fā)育,巖體十分破碎,巖石手捏即碎,屬于碎石土類,可按碎石土類考慮。
二、巖體力學(xué)特征
巖體的力學(xué)特征不僅取決于巖石的性質(zhì),更受結(jié)構(gòu)面工程性質(zhì)的影響。巖體的力學(xué)特征主要是巖體的變形、流變和強(qiáng)度特征。
(1)巖體的變形特征。就大多數(shù)巖體而言,一般建筑物的荷載遠(yuǎn)達(dá)不到巖體的極限強(qiáng)度值。因此,設(shè)計(jì)人員所關(guān)心的主要是巖體的變形特性。巖體變形參數(shù)是由變形模量或彈性模量來反映的。由二于:巖體中發(fā)育有各種結(jié)構(gòu)面,所以巖體的彈塑性變形較巖石更為顯著。
(2)巖體的流變特征。試驗(yàn)和工程實(shí)踐表明,巖石和巖體均具有流變性。特別是軟弱巖石、軟弱夾層、碎裂及散體結(jié)構(gòu)巖體,其變形的時(shí)間效應(yīng)明顯,蠕變特征顯著。有些工程建筑的失事,往往不是因?yàn)楹奢d過高,而是在應(yīng)力較低的情況下巖體產(chǎn)生了蠕變。
(3)巖體的強(qiáng)度特征。一般情況下,巖體的強(qiáng)度既不等于巖塊巖石的強(qiáng)度,也不等于結(jié)構(gòu)面的強(qiáng)度,而是二者共同影響表現(xiàn)出來的強(qiáng)度。但在某些情況下,可以用巖石或結(jié)構(gòu)面的強(qiáng)度來代替。如當(dāng)巖體中結(jié)構(gòu)面不發(fā)育,呈完整結(jié)構(gòu)時(shí),可以巖石的強(qiáng)度代替巖體強(qiáng)度;如果巖體沿某一結(jié)構(gòu)面產(chǎn)生整體滑動(dòng)時(shí),則巖體強(qiáng)度完全受結(jié)構(gòu)面強(qiáng)度控制。
三、地下水特征
地下水也往往給工程建設(shè)帶來一定的困難和危害。根據(jù)埋藏條件,地下水分為包氣帶水、潛水、承壓水三大類。根據(jù)含水層的空隙性質(zhì),地下水又分為孔隙水、裂隙水和巖溶水三個(gè)亞類。包氣帶水處于地表面以下潛水位以上的包氣帶巖土層中,雨季水量多,旱季水量少;潛水是埋藏在地表以下第一層較穩(wěn)定的隔水層以上具有自由水面的重力水,受氣候條件影響,季節(jié)性變化明顯,也受地形、地質(zhì)、氣象、水文等自然因素控制,并常與地形有一定程度的一致性;承壓水是地表以下充滿兩個(gè)穩(wěn)定隔水層之間具有一定壓力的重力水,不受氣候的影響,動(dòng)態(tài)較穩(wěn)定。向斜構(gòu)造盆地和單斜構(gòu)造適宜形成承壓水;裂隙水是指埋藏在基巖裂隙中的地下水,這種水運(yùn)動(dòng)復(fù)雜,水量變化較大,與裂隙發(fā)育及成因有密切關(guān)系。根據(jù)基巖裂隙成因,裂隙水分為風(fēng)化裂隙水、成巖裂隙水、構(gòu)造裂隙水。風(fēng)化裂隙水分布在風(fēng)化裂隙中,相互連通,若上覆透水性很差的巖層,也可能形成一定的承壓性,主要受大氣降水的補(bǔ)給,有明顯季節(jié)性循環(huán)交替,常以泉水的形式排泄于河流中;成巖裂隙水是具有成巖裂隙的巖層出露地表時(shí)所賦存的成巖裂隙潛水,多呈層狀,在一定范圍內(nèi)相互連通;構(gòu)造裂隙水,在比較密集均勻且相互連通的張開性構(gòu)造裂隙中,多為層狀構(gòu)造裂隙水,層狀構(gòu)造裂隙水可以是潛水,也可以是承壓水。在不連續(xù)、不連通的張開性構(gòu)造裂隙中,則為脈狀構(gòu)造裂隙水。脈狀構(gòu)造裂隙水各有自己獨(dú)立的系統(tǒng)、補(bǔ)給源及排泄條件;巖溶水賦存和運(yùn)移于可熔巖的溶隙溶洞(洞穴、管道、暗河)中。地下水對(duì)建設(shè)工程可能造成很大的影響,必須予以重視。
(1)地下水位下降引起軟土地基沉降。一般在沿海軟土層中進(jìn)行基礎(chǔ)施工時(shí),需要人工降低地下水位。若降水措施不當(dāng),輕者造成鄰近建筑物或地下管線的不均勻沉降,重者使建筑物基礎(chǔ)下的土體顆粒流失,甚至掏空,導(dǎo)致建筑物開裂,進(jìn)而危及安全使用。
(2)動(dòng)水壓力產(chǎn)生流砂和潛蝕。流砂是在地下滲流動(dòng)水壓力作用下細(xì)小顆粒隨著地下水滲漏穿過縫隙而流失,造成地層塌陷或崩潰的破壞現(xiàn)象。當(dāng)?shù)叵聺B流動(dòng)水壓力不足以導(dǎo)致流砂,但細(xì)小顆粒仍有可能穿過粗顆粒之間的孔隙被滲流攜帶走,在土層中形成管狀空洞,使土體結(jié)構(gòu)破壞,強(qiáng)度降低,壓縮性增加,這就是機(jī)械潛蝕。
(3)地下水的浮托作用。當(dāng)建筑物基礎(chǔ)底面位于地下水位以下時(shí),地下水對(duì)基礎(chǔ)底面產(chǎn)生靜水浮托力。浮托力減少地基對(duì)基礎(chǔ)底面的正壓力,即減小對(duì)基礎(chǔ)滑動(dòng)的抗滑力,嚴(yán)重影響基礎(chǔ)的抗滑穩(wěn)定性。
(4)承壓水對(duì)基坑的作用。當(dāng)深基坑下部有承壓含水層時(shí),承壓水頭可能會(huì)沖毀基坑底部的黏性土層,破壞地基。
(5)地下水對(duì)鋼筋混凝土的腐蝕?;炷梁弯摻疃紩?huì)受到地下水的腐蝕,造成結(jié)構(gòu)破壞。
四、地下洞室圍巖穩(wěn)定性
要高度重視地下洞室圍巖的穩(wěn)定性問題,防止圍巖掉塊、片幫乃至塌方等事件。圍巖穩(wěn)定受區(qū)域、山體穩(wěn)定性和地形、巖性、地質(zhì)構(gòu)造、地下水及地應(yīng)力等多方面的影響。例如,山體完整性差、洞頂及傍山側(cè)山體厚度不足、洞口地段的邊坡上陡下緩甚至有滑坡、崩塌等現(xiàn)象存在、巖層傾向山外,圍巖是黏土巖、頁巖、膠結(jié)不好的砂礫巖、千枚巖及某些片巖、破碎松散及風(fēng)化巖體、吸水易膨脹的巖體,圍巖處于向斜褶曲核部、斷層破碎帶及斷層交匯區(qū),洞室軸線沿充填膠結(jié)差的大斷層或斷層帶布置,洞室走向與緩傾巖層走向平行,圍巖處于地下水量大、有高壓含水層的巖體內(nèi),圍巖內(nèi)壓應(yīng)力集中或出現(xiàn)拉應(yīng)力,這些都對(duì)圍巖的穩(wěn)定性不利。
五、邊坡巖體穩(wěn)定性
(一)影響邊坡穩(wěn)定因素
影響邊坡穩(wěn)定性的因素有內(nèi)在因素與外在因素兩個(gè)方面。內(nèi)在因素有組成邊坡巖土體的性質(zhì)、地質(zhì)構(gòu)造、巖體結(jié)構(gòu)、地應(yīng)力等,它們常常起著主要的控制作用;外在因素有地表水和地下水的作用、地震、風(fēng)化作用、人工挖掘、爆破以及工程荷載等。
4.地下水來
地下水是影響邊坡穩(wěn)定較為重要的外在因素,絕大多數(shù)滑坡都與地下水的活動(dòng)有關(guān)。
許多滑坡、崩塌均發(fā)生在降雨之后,原因在于降水滲入巖土體后,產(chǎn)生不良影響所致。地下水的作用是很復(fù)雜的,主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:
(1)地下水會(huì)使巖石軟化或溶蝕,導(dǎo)致上覆巖體塌陷,進(jìn)而發(fā)生崩塌或滑坡。
(2)地下水產(chǎn)生靜水壓力或動(dòng)水壓力,促使巖體下滑或崩倒。
(3)地下水增加了巖體重量,可使下滑力增大。
(4)在寒冷地區(qū),滲入裂隙中的水結(jié)冰,產(chǎn)生膨脹壓力,促使巖體破壞傾倒。
(5)地下水產(chǎn)生浮托力,使巖體有效重量減輕,穩(wěn)定性下降。
(二)不穩(wěn)定邊坡防治措施
為了確保工程的安全,針對(duì)不穩(wěn)定的邊坡,必須采取一些有效的防治措施。目前國內(nèi)外常用的方法有:防止地表水向巖體中滲透與排除不穩(wěn)定巖體中的地下水,削緩斜坡、上部減重,修建支擋建筑,錨固等。
1.防滲和排水
防滲和排水是整治滑坡的一種重要手段,只要布置得當(dāng)、合理,均能取得較好效果。
為了防止大氣降水向巖體中滲透,一般是在滑坡體外圍布置截水溝槽,以截?cái)嗔髦粱麦w上的水流。大的滑坡體尚應(yīng)在其上布置一些排水溝,同時(shí)要整平坡面,防止有積水的坑洼,以利于降水迅速排走。針對(duì)已滲入滑坡體的水,通常是采用地下排水廊道,利用它可截住滲透的水流或?qū)⒒麦w中的積水排出滑坡體以外。另外也有采用鉆孔排水的方法,即利用若干個(gè)垂直鉆孔,打穿滑坡體下部的不透水層,將滑坡體中的水流到其下伏的另一個(gè)透水性較強(qiáng)的巖層中去。
2.削坡
削坡是將陡傾的邊坡上部的巖體挖除,一部分使邊坡變緩,同時(shí)也可使滑體重量減輕,以達(dá)到穩(wěn)定的目的。削減下來的土石,可填在坡腳,起反壓作用,更有利于穩(wěn)定。
采用這種方法時(shí),要注意滑動(dòng)面的位置,否則不僅效果不顯著,甚至更會(huì)促使巖體不穩(wěn)。
3.支擋建筑
支擋建筑主要是在不穩(wěn)定巖體的下部修建擋墻或支撐墻(或墩),也是一種應(yīng)用廣泛而有效的方法。材料用混凝土、鋼筋混凝土或砌石。支擋建筑物的基礎(chǔ)要砌置在滑動(dòng)面以下。若在擋墻后增加排水措施,效果更好。
4.錨固措施
錨固措施,有錨桿(或錨索)和混凝土錨固樁兩種類型,其原理都是提高巖體抗滑(或抗傾倒)能力。預(yù)應(yīng)力錨索或錨桿錨固不穩(wěn)定巖體的方法,適用于加固巖體邊坡和不穩(wěn)定巖塊。錨固樁(或稱抗滑樁)適用于淺層或中厚層的滑坡體滑動(dòng)。它是在滑坡體的中、下部開挖豎井或大口徑鉆孔,然后澆灌鋼筋混凝土。垂直于滑動(dòng)方向布置一排或兩排,樁徑通常為1~3m,深度一般要求滑動(dòng)面以下樁長(zhǎng)占全樁長(zhǎng)的1/4~1/3。
除上述幾項(xiàng)較多采用的防治措施外,還可采用噴混凝土護(hù)面、注漿及改善滑動(dòng)帶土石的力學(xué)性質(zhì)等措施。在進(jìn)行邊坡防治處理時(shí),如數(shù)種措施同時(shí)采用,效果更為顯著。