岩体结构面性质对边坡的稳定性影响(假日专题)

岩体是由结构面和结构体构成,而结构面对岩质边坡的稳定性具有至关重要的影响,但不同性质的结构面对边坡的稳定性具有不同的影响。
结构面的性质主要受结构面的结合状态、结构面的形态、结构面间的充填物性质、结构面贯通性和结构面的含量水率与水敏性等几方面决定。
1、结构面的结合状态
结构面的结合状态主要包括结构面的闭合情况和胶结特征。
1)结构面的闭合情况主要指结构面的张开或闭合程度。如果结构面是闭合的,则其力学性质往往相对较好,尤其是对于强度较高的岩体,结构面闭合则上下岩体往往表现为刚性接触,因此结构面具有较高的抗剪力,也就是说坡体的稳定性也较高。
如果坡体的结构面是不同程度不同张开的,且其中充填有不同性质、不同厚度的原生或次生的充填物,则其力学性质则会出现不同程度不同的降低。如结构面的矿物薄膜、锈斑、泥化夹层等都会造成岩体结构面力学性质大为降低。当结构面张开后有厚度较大的充填物时,结构面的力学性质就取决于充填物的力学性质而与岩体无关。
2)结构面的胶结情况
不同胶结物胶结的结构面,其力学性质完全不同。如最为常见的钙质胶结、铁质胶结、泥质胶结、硅质胶结等。其中以硅质胶结形成的结构面力学性质最好,水稳性最好。铁质和钙质胶结形成的结构面力学性质次之,且钙质胶结物水稳性较好而耐酸性较差;铁质胶结水稳性较差、易风化。泥质胶结力学性质最低,但其强度与含水量有着较直接的关系。
此外,还有一种相较少的盐类胶结,其力学性质较低,在水的作用下易出现溶蚀现象而导致岩体稳定性较差。
2、结构面的形态
不同的结构面形态对结构面的力学性质具有不同的影响,也就对边坡的稳定性具有不同的控制作用。
对于由平直层面、片理面等形成的结构面,其力学性质一般较差;对于呈现不同起伏状态的结构面,如原生沉积波痕和缝合线、构造作用形成的锯齿状结构面等,其力学性质明显较平直型结构面好,故边坡稳定性也相对较高。这也就是层面贯通、平直的顺层边坡稳定性明显较依附于追踪结构面形成的边坡稳定性差的原因。
3、结构面间的充填物性质
在自然界中常见到同样为顺层边坡,有的边坡开挖后直接形成工程滑坡,而有的则稳定性良好,甚至不需要设置支挡加固工程。就其原因主要是由于结构面间的充填物程度与性质不同所致。
一般来说泥质充填形成的结构面力学性质较差,尤其是弃填物抗剪性能较低或厚度较大的物质充填时,结构面的力学性质将不同程度不同的降低。
1)依据结构面充填物的性质,可分为由抗剪性能很低绢云母、蒙脱石、伊犁石等充填的软弱结构面,以及由石英、方解石等强度较高物质充填的硬性结构面。充填物性质越好,则结构面强度就高,边坡的稳定性就相对较好,反之亦然。
2)依据结构面充填物厚度,可分为薄膜层、夹泥层、薄层夹泥和厚层夹层四类。
薄膜充填物多为蚀变矿物组成,薄膜的存在使结构面力学性质大为降低,特别是水稳性较差的矿物薄膜;夹泥层充填物主要指充填物厚度小于结构面起伏度,结构面的力学性质除与夹泥层性质有关外,也与上下盘的岩体结构面形态和结构体强度有差;薄层夹泥主要指充填物厚度大于结构面起伏度,因此,结构面的强度主要取决于充填物的性质;厚层夹层指充填物的厚度远大于结构面起伏度,岩体随充填物的厚度不同而呈现依附于结构面的滑移剪切或依附于结构面的挤出变形,如平推式和错落式边坡变形就是结构面充填物不同所致。
4、结构面贯通性
结构面的越贯通,边坡追踪形成潜在滑移面时需要剪断的结构体抗体就越少,边坡的稳定性相对就越差,反之亦然。说的极限一点,如平直形沉积岩层面,一旦沉积面的综合内摩擦角小于层面倾角,就往往可能形成不稳定性坡体;而结构面贯通度较差的岩体,由于结构追踪形成的过程中需克服抗剪能力较大的结构体(岩块)的抗剪强度,因此,结构面上的抗剪力往往大于坡体的下滑力而稳定性较好。
5、结构面的含水率与水敏性
结构面含水率越高,一般来说将导致结构面的软化、泥化、潜蚀等物理现象越严重,故造成结构面的力学性质恶化而影响边坡的稳定性;结构面的水敏性越强,将造成结构面物质的腐蚀、溶蚀等化学现象越严重,故造成结构面的力学性质不断降低而影响边坡的稳定性。
综上,一般来说,结构面的张开度越大、平直性越好、充填物越厚、贯通度越好、水敏性越高和含水量越大,则其力学性质越差,所构成的边坡稳定性应越差,反之亦然。换句话说,结构面对边坡的稳定性影响取决于以上几个因素的综合作用,而不应单纯的以其中一个因素进行边坡的稳定性分析。也就是说,工程实践中有些技术人员遇见什么样的顺层边坡就施加强大的工程措施可能是不合理的。
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