岩土体稳定性影响因素分析

2019-11-29彭立威

科技与创新 2019年1期

关键词：岩体岩土稳定性

彭立威

岩土体稳定性影响因素分析

彭立威

（南水北调中线干线工程建设管理局，河南郑州 450018）

随着施工设备、材料和理论技术的进步，我国岩土体工程质量取得了较大的提升，但由于施工条件、后期的破坏因素的多样性和复杂性，岩土体工程稳定性还是难以满足现今的需求，因此对岩土体稳定性影响因素进行系统研究，总结薄弱面，具有十分重要的现实意义。

岩土体；稳定性；影响因素；施工保障

1 岩土体简介

岩土体是人类生活中十分常见的一种地理环境形式，和人们的许多活动联系紧密，尤其是在土木工程行业中，建筑岩土体、基坑岩土体等常常出现在各种工程项目建设当中。随着近些年的经济建设事业不断扩大，岩土体方面的工程也越来越多，而岩土体的稳定性及其自然灾害问题一直是工程领域中的热点问题。中国社会经济的发展带动各种建筑事业的兴起，在经济一体化环境下，建筑行业作为国民经济重要的支柱产业之一，在建设中迎来了新的机遇和挑战。

1.1 岩土体稳定的重要性

岩土体工程涉及多个学科，主要包括工程力学、岩体力学、支护结构、施工管理和技术、建筑材料与测量等，研究时对学科的交叉性要求较高。与此同时，岩土体具有在自然状态下自动向下运动的趋势，加上压力、粒间流体减摩作用、裂隙导致的不完整性等因素，岩土体十分容易失稳发生滑塌。岩土体失稳会诱发泥石流、山崩等一系列的自然灾害，在山区十分普遍。在施工过程中，如果岩土体支护不当，很容易出现失稳的情况，这会对人们生命和财产造成巨大的损失，增加社会不安定因素。由于地方经济的发展，土地的过度开发、植被的破坏、山石的大量开采等，使得岩土体地质灾害日益普遍，国家和人民蒙受了重大的损失。由于岩土体治理因素的复杂性、作用机制的多样性，使得岩土体治理仍然是一个重点和难点。

1.2 岩土体的分类

岩土体的分类如表1所示。

2 岩土体稳定的影响因素分析

从影响岩土体稳定性的因素来看，主要分为内因和外因。其中，内因主要包括岩土体的基本特点，比如地质构造类型、岩土体结构特点等。从影响时间来看，这些影响因素往往是比较长期的，也是造成岩土体失去稳定性的最主要因素。从本质上看，这些内在因素对岩土体的形式、规模有着决定性影响。不仅如此，这些因素还对岩土体的风化作用、形态、振动荷载、气象条件和植物的生长情况造成很大影响。

2.1 地层与岩性

地层和岩性的差异会影响岩土体，时期以及成因的差异会导致岩土体被破坏所呈现出不同的形式。因为其都拥有各自不同的物理化学性质，岩土介质抗剪强度的降低和剪应力的增加，最终会导致的结果就是岩土体失稳遭受破坏。

2.2 岩体结构

影响岩土体的重要因素之一就是岩体的自身结构。我们通常将岩体的结构分为多个方面，包括层状、块状和散体和碎裂网状等结构。其不同的结构形式会存在一定的物理性质的差异，而最终导致岩土体遭受破坏的性质也各不相同。

2.3 风化作用

长期暴露于自然环境中，受到风雨的侵蚀，岩土体会慢慢产生相应的风化现象，岩土体的稳定性也随之慢慢降低。

表1 岩土体的分类

分类依据岩土体名称岩土体类型概述岩体类型岩质型建筑岩土体此种建筑岩土体多为岩石，并且可以根据岩体类型进行细分土质型建筑岩土体此种建筑坡构成成分为土，按照土质类型有土石重叠类型、土石混合类型等岩土体稳定性稳定型建筑岩土体此类岩土体稳定性较高，不会变形，属于岩土体防护的目标类型不稳定型建筑岩土体局部已经发生破坏，需要进行防护处理失稳型建筑岩土体岩土体稳定性已经完全破坏，需要彻底防护或者重新施工岩土体坡度缓和型建筑岩土体坡度小于15° 中陡型建筑岩土体坡度介于15°～30°之间急陡型建筑岩土体坡度在60°以上

2.4 地下水

地下水对于岩土体的稳定性影响是不可忽略的，其有冲刷、软化、动静水压力。顾名思义，地下水对岩土体有着浮托力作用，会降低岩土体稳定性，失去原本的支撑力，导致最后的失稳。地下水可以软化岩土体滑动带的岩土，降低岩土整体强度，进而造成岩土体失稳。岩土体内部的水主要来源于降雨，通过入渗形成地下水，这些地下水充满了岩土之间的空隙，增加了单位体积土体的自重，同时缝隙和孔隙内的水压上升，加剧动静水压作用，这是另一种形式的地下水。从其他作用来看，地下水对土体有润滑作用，也就是说，地下水对岩土体形成复杂的作用力，即形成水和岩土的相互作用。从某种意义上来说，地下水不仅是诱发岩土体失稳的内因，同时在坡体逐步变形破坏中也起着负面的影响。

2.5 振动作用

自然的地震、人为的爆破等因素会产生一定的振动，其对于岩土体稳定性的破坏是非常严重的，各种强烈振动中所产生的横波以及纵波都将导致岩土体自身的结构发生变化，造成了滑坡现象，降低了岩土体的稳定性。

2.6 岩土体破坏的基本形式

从破坏形态分类，岩坡失稳分为岩石崩塌和滑坡两种。

崩塌发生在岩土体过陡的岩坡中，大块的岩体和岩坡分离而向前倾倒，或者坡顶岩体因某种原因脱落翻滚而下在坡脚处堆积，常产生于坡顶裂隙发育的地方。主要是由于风化原因减弱了节理面的黏聚力，或者是由于雨水渗入裂隙中，产生裂隙水压所致；也可能是气温变化、冻融松动岩石的原因。其他偶然因素还有植物根造成膨胀压力、地震、雷击。

滑坡为岩石在重力作用下，沿着坡内软弱结构面产生的整体滑动。滑坡型式主要有平面滑动、楔形滑动、旋转滑动。岩坡滑动过程大致可以分3个阶段：①蠕动变形阶段。坡面或者坡顶出现裂隙并逐渐加长、加宽，坡前缘出现挤出现象，地下水位发生变化，有时会有响声。②滑动破坏阶段。坡后缘迅速下陷，岩体以极大的速度向下滑动；③逐渐稳定阶段。疏松的滑体逐渐压密，滑体上草木逐渐生长，地下水渗出由浑变清。

3 岩土体施工技术问题及解决方法

3.1 岩土体勘察方面

在建筑岩土体工程进行支护设计前，工作人员要对岩土体岩土性质进行充分了解，建设单位应提供岩土工程资料。在勘察过程中应根据岩土体的特点和实际情况进行有效补充，确保岩土体勘察资料满足设计和施工的需要。在进行岩土体工程施工时，要明确目的，对水文地质条件和工程基本情况做详细勘察，确定岩土体的类型和可能发生的破坏形式，进而对岩土体的稳定性做出科学合理评价。

岩土体勘察的一般步骤是：查明岩土体工程地质情况，确定岩土体的类别，进一步提供岩土体稳定性验算过程中所需要的各个参数值，提出潜在的影响岩土体稳定性的处理方案措施，进而得出岩土体的整治设计注意事项，对于安全等级为一、二级的岩土体工程，有必要绘制岩土体地质纵横剖面图，对整个岩土体的地质进行详细了解勘察。

3.2 土质岩土体工程方面

土质岩土体工程失稳是岩土体工程中首要解决的问题，我们通常通过以下措施来改善土质岩土体工程失稳现象： ①植树。通过在岩土体上增加植被措施，可以有效加固土质边坡，期间也可以配合其他的绿化共同使用，这样就可以使得坡面形成较为完善的防护层。②浆砌片石防护。对于坡比小于1∶1的土质边坡采用该方法，浆砌片石厚度一般为0.2～0.5 m，其间应设置伸缩缝和泄水孔，对于路堤岩土体，如果路基沉降不稳定，那么砌浆砌片石护坡方法不宜采用。③混凝土预制块防护。其主要用于缺乏块石材料的地区，并且能到达一定的美观度。④护面墙防护。对于表面风化比较严重的岩层，包括绿泥片岩、干枚岩以及其他类似的软质岩，护面墙防护显得尤为重要，其主要承受的外力就是自身的重力，不承担其余的荷载，包括墙后的土压力。护面墙防护的挖方坡度应符合岩土体的极限稳定要求，护面墙的底宽一般要求为0.4～0.6 m，顶宽0.4～0.6 m，墙高/10～/20.

3.3 岩土体工程安全监测

目前，对于岩土体工程监测而言，可选用的监测仪器种类比较多，其主要监测的方法包括了大地测量法、地面摄影测量、机电测量和内部变形监测等，各监测方法所选用的仪器不尽相同，精度也不一样。在岩土体工程的实施过程中，需要严格记录爆破、挖方、堆载和气象等条件。在进行爆破工程的监测时，要充分考虑爆破可能对周围环境造成的影响。对于土石方工程，在进行监测时要确保水平和竖向位移监测符合要求，监测时间不少于3年。在进行岩土体工程施工时，设计单位应提出监测要求，建设单位宜委托有资质的单位编制监测方法，经审核合格后方可进行下一步的施工。