2020年一级造价工程师《土建工程》备考讲义：第一章第三节
2020-05-31 14:02:05   来源：环球教育在线   评论：0 点击：

三、边坡稳定

(一)影响边坡稳定的因素

影响边坡稳定性的因素有内在因素与外在因素两个方面。

内在因素有组成边坡岩体的性质、地质构造、岩体结构、地应力等，它们常常起着主要的控制作用;外在因素有地表水和地下水的作用、地震、风化作用、人工挖掘、爆破以及工程荷载等。

1.地貌条件

深切峡谷地区，陡峭的岸坡是容易发生边坡变形和破坏的地形条件。崩塌现象均发生在坡度大于 60°的斜坡上。

2.地层岩性

(1)深成侵入岩、厚层坚硬的沉积岩以及片麻岩、石英岩等构成的边坡，一般稳定程度是较高的。只有在节理发育、有软弱结构面穿插且边坡高陡时，才易发生崩塌或滑坡现象。

(2)喷出岩边坡，如玄武岩、凝灰岩、火山角砾岩、安山岩等，其原生的节理，尤其是柱状节理发育时，易形成直立边坡并易发生崩塌。

(3)含有黏土质页岩、泥岩、煤层、泥灰岩、石膏等夹层的沉积岩边坡，最易发生顺层滑动，或因下部蠕滑而造成上部岩体的崩塌。

(4)千枚岩、板岩及片岩，岩性较软弱且易风化，在产状陡立的地段，临近斜坡表部容易出现蠕动变形现象。当受节理切割遭风化后，常出现顺层(或片理)滑坡。

(5)具有垂直节理且疏松透水性强的黄土，浸水后易崩解湿陷。当受水浸泡或作为水库岸边时，极易发生崩塌或塌滑现象。

(6)崩塌堆积、坡积及残积层地区，其下伏基岩面常常是一个倾向河谷的斜坡面。当有地下水在此受阻，并有黏土质成分沿其分布时，极易形成滑动面，从而使上部松散堆积物形成滑坡。

3.地质构造与岩体结构

4.地下水

地下水是影响边坡稳定最重要、最活跃的外在因素，绝大多数滑坡都与地下水的活动有关。地下水的作用是很复杂的，主要表现在以下几个方面：

(1)地下水会使岩石软化或溶蚀，导致上覆岩体塌陷，进而发生崩塌或滑坡。

(2)地下水产生静水压力或动水压力，促使岩体下滑或崩倒。

(3)地下水增加了岩体重量，可使下滑力增大。

(4)在寒冷地区，渗入裂隙中的水结冰，产生膨胀压力，促使岩体破坏倾倒。

(5)地下水产生浮托力，使岩体有效重量减轻，稳定性下降。

(二)不稳定边坡的防治措施

1.防渗和排水

防渗和排水是整治滑坡的一种重要手段，只要布置得当、合理，均能取得较好效果。为了防止大气降水向岩体中渗透，一般是在滑坡体外围布置截水沟槽，以截断流至滑坡体上的水流。应在大的滑坡体上布置一些排水沟，同时要整平坡面，防止有积水的坑洼，以利于降水迅速排走。针对已渗入滑坡体的水，通常是采用地下排水廊道，截住渗透的水流或将滑坡体中的积水排出滑坡体以外。

2.削坡

削坡是将陡倾的边坡上部的岩体挖除，一部分使边坡变缓，同时也可使滑体重量减轻，以达到稳定的目的。削减下来的土石，可填在坡脚，起反压作用，更有利于稳定。

3.支挡建筑

支挡建筑主要是在不稳定岩体的下部修建挡墙或支撑墙(或墩)，也是一种应用广泛而有效的方法。材料用混凝土、钢筋混凝土或砌石。支挡建筑物的基础要砌置在滑动面以下。若在挡墙后增加排水措施，效果更好。

4.锚固

锚固措施，有锚杆(或锚索)和混凝土锚固桩两种类型，其原理都是提高岩体抗滑(或抗倾倒)能力。

预应力锚索或锚杆锚固不稳定岩体的方法，适用于加固岩体边坡和不稳定岩块。锚固桩(或称抗滑桩)适用于浅层或中厚层的滑坡体。它是在滑坡体的中、下部开挖竖井或大口径钻孔，然后浇灌钢筋混凝土。垂直于滑动方向布置一排或两排，桩径通常为 1～3m，深度一般要求滑动面以下桩长占全桩长的 1/4—1/3。

四、围岩稳定

(一)地下工程位置选则的影响因素

地下工程位置的选择，除取决于工程目的要求外，还需要考虑区域稳定、山体稳定及地形、岩性、地质构造、地下水、地应力等五个因素的影响。

(1)地形条件

在地形上要求山体完整，地下工程周围包括洞顶及傍山侧应有足够的山体厚度。如选择隧洞位置时，隧洞进出口地段的边坡应下陡上缓，无滑坡、崩塌等现象存在。洞口岩石应直接出露或坡积层薄，岩层最好倾向山里以保证洞口坡的安全。

(2)岩性条件

坚硬完整的岩体，围岩一般是稳定的，能适应各种断面形状的地下工程。而软弱岩体，如黏土岩类、破碎及风化岩体、吸水易膨胀的岩体等，通常力学强度低，遇水易软化、崩解及膨胀等，不利于围岩的稳定。

因此，地下工程位置应尽量选在坚硬完整岩石中。一般而言，岩浆岩、厚层坚硬的沉积岩及变质岩，围岩的稳定性好，适于修建大型的地下工程。凝灰岩、黏土岩、页岩、胶结不好的砂砾岩、千枚岩及某些片岩，稳定性差，不宜建大型地下工程。

(3)地质构造条件

1)褶皱的影响。在背斜核部，岩层呈上拱形，有利于洞顶的稳定。向斜核部岩层呈倒拱形，易于塌落。原则上应避开褶皱核部，若必须在褶皱岩层地段修建地下工程，可以将地下工程放在褶皱的两侧。

2)断裂的影响。断层破碎带及断层交汇区稳定性极差，地下工程开挖如遇较大规模的断层，基本上都会产生塌方甚至冒顶(洞顶大规模突然坍塌破坏)。一般而言，应避免地下工程轴线沿断层带布置。而地下工程轴线垂直或近于垂直断裂带，所需穿越的不稳定地段较短，但也可能产生塌方。因此，在选址时应尽量避开大断层。

3)岩层产状的影响。对于地下工程轴线与岩层走向垂直的情况，围岩的稳定性较好，特别是对边墙稳定有利。在水平岩层中布置地下工程时，应尽量使地下工程位于均质厚层的坚硬岩层中。当洞身穿过软硬相间或破碎的倾斜岩层时，顺倾向一侧的围岩易于变形或滑动，造成很大的偏压，逆倾向一侧围岩侧压力小，有利于稳定。

(4)地下水

在选址时最好选在地下水位以上的干燥岩体内，或地下水量不大、无高压含水层的岩体内。

(5)地应力

初始应力状态是决定围岩应力重分布的主要因素。

(二)围岩的工程地质分析

(1)围岩稳定性分析

变形与破坏的五种形式：

1)脆性破裂，经常产生于高地应力地区。存储有很大弹性应变能的岩体，在开挖卸荷后，能量突然释放形成的。

2)块体滑移，是块状结构围岩常见的破坏形式，常以结构面交汇切割组合成不同形状的块体滑移、塌落等形式出现。

3)岩层的弯曲折断，是层状围岩变形失稳的主要形式。在倾斜层状围岩中，当层间结合不良时，顺倾向一侧拱脚以上部分岩层易弯曲折断，逆倾向一侧边墙或顶拱易滑落掉块。在陡倾或直立岩层中，因洞周的切向应力与边墙岩层近于平行，所以边墙容易凸邦弯曲。

4)碎裂结构岩体在张力和振动力作用下容易松动、解脱，在洞顶则产生崩落，在边墙上则表现为滑塌或碎块的坍塌。当结构面间夹泥时，往往会产生大规模的塌方，如不及时支护，将愈演愈烈，直至冒顶。

5)一般强烈风化、强烈构造破碎或新近堆积的土体，在重力、围岩应力和地下水作用下常产生冒落及塑性变形。

(2)围岩的分类

主要是鉴于围岩的稳定性对围岩进行分类，不同建设行业对围岩的分类尚不尽相同。例如，水利建设行业将围岩分为五类，交通建设行业将围岩分为六类。

(三)提高围岩稳定性的措施

(1)支撑与衬砌。

支撑是在地下工程开挖过程中用以稳定围岩用的临时性措施。按照选用材料的不同，有木支撑、钢支撑及混凝土支撑等。在不太稳定的岩体中开挖，需及时支撑以防止围岩早期松动。

衬砌是加固围岩的永久性结构，其作用主要是承受围岩压力及内水压力，有混凝土及钢筋混凝土衬砌，也可以用浆砌条石衬砌。

(2)喷锚支护。喷锚支护是在地下工程开挖后，及时地向围岩表面喷--薄层混凝土(一般厚度为 5～20cm)，有时再增加一些锚杆，从而部分地阻止围岩向洞内变形，以达到支护的目的。

喷锚支护能使混凝土喷层与围岩紧密结合，并且喷层本身具有一定的柔性和变形特性，因而能及时有效地控制和调整围岩应力的重分布，最大限度地保护岩体的结构和力学性质，防止围岩的松动和坍塌。如果喷混凝土再配合锚杆加固围岩，则会更有效地提高围岩自身的承载力和稳定性。

(四)各类围岩的具体处理方法

(1)对于坚硬的整体围岩，岩块强度高，整体性好，在下工程开挖后自身稳定性好，基本上不存在支护向题。这种情况下喷混凝土的作用主要防止围岩表面风化，消除开挖后表面的凹凸不平及防止个别岩块掉落，其喷层厚度一般 3～5cm。当地下工程围岩中出现拉应力区时，应采用锚杆稳定围岩。

(2)对于块状围岩，这类围岩的坍塌总是从个别石块——“危石”掉落开始，再逐渐发展扩大，只要及时有效地防止个别“危石”掉落，就能保证围岩整体的稳定性。一般而言，对于此类围岩，喷混凝土支护即可，但对于边墙部分岩块可能沿某一结构面出现滑动时，应该用锚杆加固。

(3)对于层状围岩，在开挖地下工程时，往往不易打成拱形(或圆形)，爆破后顶面经常成平板状，如不加支护，围岩常常先发生弯曲张开，然后逐渐坍塌。因此对于此类围岩，应以锚杆为主要的支护手段。

(4)对于软弱围岩，相当于围岩分类中的 IV 类和 V 类围岩，一般强度低、成岩不牢固的软岩，破碎及强烈风化的岩石。该类围岩在地下工程开挖后一般都不能自稳，所以必须立即喷射混凝土，有时还要加钢筋网，然后打描杆才能稳定围岩。