川藏高速公路某高大陡崖病害属性分析

一、川藏高速公路地质环境
川藏高速公路(雅康段和汶马段)地处四川盆地到青藏高原的过渡地带,线路标高从约580m抬升至3000m左右,先后跨越构造剥蚀低山丘陵及河流侵蚀堆积地貌、构造剥蚀中高山地貌及河流侵蚀堆积及构造剥蚀高中山峡谷地貌。构造运动剧烈,岩层强烈褶皱,山高谷深,地形陡峻,峰峦叠嶂。江河溪流纵横交错,岷江、大渡河河道狭窄,多呈“V”字型,汇百川至东南奔腾出山。高速公路多位于基本地震烈度为Ⅶ、Ⅷ、Ⅸ度的地区,其中Ⅶ度区占线路总长的57%,Ⅷ区占线路总长的37%,Ⅸ度区占线路总长的6%。
二、某工点地质环境

1、基础地质资料

某工点陡崖坡脚至坡口线高差约190m,近直立状,其后部自然坡度约30~40°,高约500m。坡脚为河流阶地,坡体位于倒转背斜的核部,由千枚岩为主夹少量条带~薄层状变质细砂岩构成,岩体节理裂隙发育,稳定的基岩片理产状为350°∠75°,边坡走向为N50°W,倾向为40°,层面与坡面走向呈约50°角度相交,为陡倾斜交结构边坡。地震基本烈度为Ⅷ度。

图1 陡崖全貌

图2 坡体中的挤压揉皱现象

坡体施工过程中发现陡崖顶部斜坡上发育2条宽张裂缝,裂缝平均宽约5m,长50~80m,可探深度约6m左右。

图3 线路所在高大陡崖顶部裂缝分布俯视图

图4 高大陡崖上面所在裂缝特征

图5 高大陡崖地质剖面图
2、病害分析
2.1、该段坡体的病害争论焦点是陡崖上部平均宽约5m,长50~80m的裂缝是整个坡体变形导致的张拉裂缝还是坡体局部变形的张拉裂缝。如裂缝为坡体整体变形所致,则技术人员拟采用全坡面锚索工程加固。
2.2、裂缝成因分析:
1)该高大陡崖由千枚岩较软岩构成,边坡高陡,河流下切严重。在长期的卸荷作用下,高大陡崖顶部受拉产生卸荷裂缝。即坡体卸荷引起卸荷面附近岩体应力重分布,造成局部应力集中,导致坡顶拉应力集中带产生拉裂面。
图6 坡顶拉裂缝呈锯齿状

2)陡崖主要由层状、陡倾斜交结构的较软千枚岩构成,故坡体顶部前缘易发生弯曲-拉裂模式变形。即陡倾的板状岩体在自重弯矩作用下,前缘向临空面方向作悬臂梁式弯曲,并逐渐向坡体内部发展。弯曲的层状岩体之间相互错动并伴有拉裂,弯曲体后缘出现拉裂缝,形成平行于坡向的拉裂槽沟,并造成弯曲强烈部分岩体发生横切岩层的折裂。

图7 千枚岩的倾倒变形体

图8 千枚岩风蚀空洞发育

3)坡体顶部所在千枚岩发生弯曲后,由于作用于岩层的力矩不断加大,最终会通过渐进-累进性破坏形成滑移-拉裂破坏。尤其是该坡体所在千枚岩属于薄而较软的层状岩体, 在岩层弯折部分最终形成倾向坡外的断续状拉裂面,从而向滑坡转化。
基于以上分析,最终确定陡崖顶部所在的拉裂缝是局部的,是高约6-7m左右的倾倒体变形所致,其深度与倾倒体转折部位的厚度相近,而非整个高190m陡崖变形所致,即该拉裂槽深度不可能贯穿整个陡岩,故不宜对整个高大陡崖设置锚索工程进行加固,而只宜对坡顶的倾倒体进行加固,但需对整个坡体及其后部山体形成的危岩落石进行防治。
该分析结论最终作为处治方案的依据而应用于工程实践,其工程处治设计图如下:
图9 高大陡崖病害处治工程地质断面图
图9 现场施工照片(挂网防落石)
图10 现场施工照片(锚固倾倒体)
图11 工后大桥通过高大陡崖
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