公路路基邊坡的質(zhì)量和狀態(tài)能否持久而穩(wěn)定、能否經(jīng)得住各種因素的影響而不損壞,通常用邊坡穩(wěn)定性來評價。邊坡的地質(zhì)條件、水文條件、地形地貌和新構(gòu)造運動等自然因素是對邊坡穩(wěn)定性起決定作用的關(guān)鍵因素,而地下采掘、開挖坡腳、人工削坡等人類的工程活動對邊坡穩(wěn)定性負(fù)有重大影響。路基邊坡穩(wěn)定性(或狀態(tài)改變及損壞)是上述因素綜合作用的反映,邊坡穩(wěn)定性和各種因素構(gòu)成一個相互聯(lián)系、相互影響的整體、其中任何一個因素的改變往往會誘導(dǎo)其它因素改變,進(jìn)而引起邊坡原有穩(wěn)定狀態(tài)發(fā)生改變。
1 路基邊坡?lián)p壞形式及特點
路基邊坡在自然條件下的損壞,有多種形式和各自的特點。
1.1 滑坡
部分巖(土)體在重力作用下沿著一定的軟弱面(帶)緩慢地、整體地向下移動,一般分蠕動變形、滑動破壞和漸趨穩(wěn)定等三個階段。
因下伏巖層壓縮,邊坡沿巖(土)體內(nèi)較陡的結(jié)構(gòu)面發(fā)生整體下坐(錯)位移,稱為坐(錯)落。組成邊坡的巖(土)體常不發(fā)展為連續(xù)的滑動面,而順著邊坡方向發(fā)生塑性變形,則稱為傾倒。
1.2 崩塌
整體巖(土)塊脫離母體、突然從較陡的邊坡上崩落下來,并順著邊坡猛烈翻轉(zhuǎn)、跳躍,最后堆積在坡底,稱為崩塌。懸崖陡坡上的個別巖塊突然下落,稱為墜落的巖塊或危石。
1.3 剝落
邊坡表層巖(土)體長期遭受風(fēng)化,在沖刷和重力作用下巖(土)屑(塊)不斷地沿著邊坡滾落、堆積在坡底,即為剝落。
2 影響路基邊坡穩(wěn)定性的主要因素
影響路基邊坡穩(wěn)定性的因素包括地質(zhì)條件、水文條件、新構(gòu)造運動、地形地貌、自然氣候和人類的工程活動等。
2.1 地質(zhì)條件
2.1.1 巖(土)體的地質(zhì)性質(zhì)
巖(土)體的力學(xué)性質(zhì)決定了邊坡穩(wěn)定性的喪失方式,如堅硬巖石邊坡失穩(wěn)以崩塌和結(jié)構(gòu)面控制型失穩(wěn)為主,而軟弱巖石則以應(yīng)力控制型失穩(wěn)為主。巖(土)體的工程地質(zhì)性能越好,邊坡穩(wěn)定性越高。
2.1.2 地質(zhì)構(gòu)造
因地質(zhì)構(gòu)造關(guān)系到巖(土)體結(jié)構(gòu)面的發(fā)育程度、規(guī)模、連通性、充填程度和充填物成分、以及結(jié)構(gòu)面的產(chǎn)出狀態(tài)對邊坡穩(wěn)定性的影響,因此在分析巖(土)體結(jié)構(gòu)面對邊坡穩(wěn)定性的影響時,要充分注意巖(土)體結(jié)構(gòu)面的產(chǎn)出狀態(tài)與邊坡面的相互關(guān)系,亦即結(jié)構(gòu)面與邊坡面的組合不同,邊坡穩(wěn)定性分為反傾穩(wěn)定、順傾穩(wěn)定等不同形式。
2.2 水文條件
"十個邊坡九個水"形象地說明了邊坡穩(wěn)定性與地下水的活動關(guān)系。由于巖(土)體的力學(xué)性質(zhì)受水的影響很大,地下水富集程度的提高不僅增大邊體下滑力,而且降低軟弱夾層和結(jié)構(gòu)面的抗剪強度,導(dǎo)致滑動面的抗滑力減小。因此,治理邊坡也往往是由于改善了水文(地質(zhì))條件而獲得成功。
2.3 新構(gòu)造運動
新構(gòu)造運動(地震)最容易引起邊坡形態(tài)、產(chǎn)出狀態(tài)及水文(地質(zhì))條件發(fā)生改變而導(dǎo)致邊坡失穩(wěn),其原因是地震產(chǎn)生的水平地震附加力促使邊坡的下滑力增大、滑動面的抗滑力減小。
2.4 地形地貌
邊坡的形態(tài)和規(guī)模等地貌因素對邊坡穩(wěn)定性的影響較為明顯,即不利形態(tài)和規(guī)模的邊坡往往在坡頂產(chǎn)生張應(yīng)力,并引起坡頂出現(xiàn)裂縫;在坡底產(chǎn)生剪切應(yīng)力而促成剪切破壞帶,這些作用均極大地降低邊坡的穩(wěn)定性。此外,邊坡面與地質(zhì)結(jié)構(gòu)面的不利組合還會導(dǎo)致邊坡結(jié)構(gòu)控制型失穩(wěn)。
2.5 自然氣候
大氣降雨是地下水的主要補給源,氣候類型不同時大氣降雨量也不同。因此在不同的地區(qū),由于大氣降雨量不同,即使其它條件相同,邊坡穩(wěn)定性也不相同。例如,暴雨或長期降雨以及融雪一方面降低巖(土)體的強度、增大孔隙水的壓力,使邊坡滑動面的抗滑能力降低,另一方面增大邊坡下滑力,兩者結(jié)合起來極大地降低了邊坡的穩(wěn)定性。
風(fēng)化作用使巖(土)體的抗剪強度減弱,裂縫增加、擴大,影響邊坡的形狀和坡度。此外,沿裂縫風(fēng)化時可以使巖(土)體脫落或沿邊坡崩塌、堆積和滑移等。
2.6 人類的工程活動
隨著人類工程活動的次數(shù)頻繁和規(guī)模擴大,對公路邊坡穩(wěn)定性的影響越來越顯著,特別是不當(dāng)?shù)娜祟惞こ袒顒右鸬倪吰率Х€(wěn)事故經(jīng)常發(fā)生。對邊坡穩(wěn)定性產(chǎn)生明顯影響的人類工程活動包括削坡、坡頂加載、地下開挖等。
1 路基邊坡?lián)p壞形式及特點
路基邊坡在自然條件下的損壞,有多種形式和各自的特點。
1.1 滑坡
部分巖(土)體在重力作用下沿著一定的軟弱面(帶)緩慢地、整體地向下移動,一般分蠕動變形、滑動破壞和漸趨穩(wěn)定等三個階段。
因下伏巖層壓縮,邊坡沿巖(土)體內(nèi)較陡的結(jié)構(gòu)面發(fā)生整體下坐(錯)位移,稱為坐(錯)落。組成邊坡的巖(土)體常不發(fā)展為連續(xù)的滑動面,而順著邊坡方向發(fā)生塑性變形,則稱為傾倒。
1.2 崩塌
整體巖(土)塊脫離母體、突然從較陡的邊坡上崩落下來,并順著邊坡猛烈翻轉(zhuǎn)、跳躍,最后堆積在坡底,稱為崩塌。懸崖陡坡上的個別巖塊突然下落,稱為墜落的巖塊或危石。
1.3 剝落
邊坡表層巖(土)體長期遭受風(fēng)化,在沖刷和重力作用下巖(土)屑(塊)不斷地沿著邊坡滾落、堆積在坡底,即為剝落。
2 影響路基邊坡穩(wěn)定性的主要因素
影響路基邊坡穩(wěn)定性的因素包括地質(zhì)條件、水文條件、新構(gòu)造運動、地形地貌、自然氣候和人類的工程活動等。
2.1 地質(zhì)條件
2.1.1 巖(土)體的地質(zhì)性質(zhì)
巖(土)體的力學(xué)性質(zhì)決定了邊坡穩(wěn)定性的喪失方式,如堅硬巖石邊坡失穩(wěn)以崩塌和結(jié)構(gòu)面控制型失穩(wěn)為主,而軟弱巖石則以應(yīng)力控制型失穩(wěn)為主。巖(土)體的工程地質(zhì)性能越好,邊坡穩(wěn)定性越高。
2.1.2 地質(zhì)構(gòu)造
因地質(zhì)構(gòu)造關(guān)系到巖(土)體結(jié)構(gòu)面的發(fā)育程度、規(guī)模、連通性、充填程度和充填物成分、以及結(jié)構(gòu)面的產(chǎn)出狀態(tài)對邊坡穩(wěn)定性的影響,因此在分析巖(土)體結(jié)構(gòu)面對邊坡穩(wěn)定性的影響時,要充分注意巖(土)體結(jié)構(gòu)面的產(chǎn)出狀態(tài)與邊坡面的相互關(guān)系,亦即結(jié)構(gòu)面與邊坡面的組合不同,邊坡穩(wěn)定性分為反傾穩(wěn)定、順傾穩(wěn)定等不同形式。
2.2 水文條件
"十個邊坡九個水"形象地說明了邊坡穩(wěn)定性與地下水的活動關(guān)系。由于巖(土)體的力學(xué)性質(zhì)受水的影響很大,地下水富集程度的提高不僅增大邊體下滑力,而且降低軟弱夾層和結(jié)構(gòu)面的抗剪強度,導(dǎo)致滑動面的抗滑力減小。因此,治理邊坡也往往是由于改善了水文(地質(zhì))條件而獲得成功。
2.3 新構(gòu)造運動
新構(gòu)造運動(地震)最容易引起邊坡形態(tài)、產(chǎn)出狀態(tài)及水文(地質(zhì))條件發(fā)生改變而導(dǎo)致邊坡失穩(wěn),其原因是地震產(chǎn)生的水平地震附加力促使邊坡的下滑力增大、滑動面的抗滑力減小。
2.4 地形地貌
邊坡的形態(tài)和規(guī)模等地貌因素對邊坡穩(wěn)定性的影響較為明顯,即不利形態(tài)和規(guī)模的邊坡往往在坡頂產(chǎn)生張應(yīng)力,并引起坡頂出現(xiàn)裂縫;在坡底產(chǎn)生剪切應(yīng)力而促成剪切破壞帶,這些作用均極大地降低邊坡的穩(wěn)定性。此外,邊坡面與地質(zhì)結(jié)構(gòu)面的不利組合還會導(dǎo)致邊坡結(jié)構(gòu)控制型失穩(wěn)。
2.5 自然氣候
大氣降雨是地下水的主要補給源,氣候類型不同時大氣降雨量也不同。因此在不同的地區(qū),由于大氣降雨量不同,即使其它條件相同,邊坡穩(wěn)定性也不相同。例如,暴雨或長期降雨以及融雪一方面降低巖(土)體的強度、增大孔隙水的壓力,使邊坡滑動面的抗滑能力降低,另一方面增大邊坡下滑力,兩者結(jié)合起來極大地降低了邊坡的穩(wěn)定性。
風(fēng)化作用使巖(土)體的抗剪強度減弱,裂縫增加、擴大,影響邊坡的形狀和坡度。此外,沿裂縫風(fēng)化時可以使巖(土)體脫落或沿邊坡崩塌、堆積和滑移等。
2.6 人類的工程活動
隨著人類工程活動的次數(shù)頻繁和規(guī)模擴大,對公路邊坡穩(wěn)定性的影響越來越顯著,特別是不當(dāng)?shù)娜祟惞こ袒顒右鸬倪吰率Х€(wěn)事故經(jīng)常發(fā)生。對邊坡穩(wěn)定性產(chǎn)生明顯影響的人類工程活動包括削坡、坡頂加載、地下開挖等。