通过高等级公路工程边坡勘察了解其工程地质分类

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【摘 要】在总结高速公路工程边坡勘察成果的基础上,结合工程实践,提出了适合高速公路工程的边坡工程地质分类,并将未变形边坡统分为岩质边坡、土质边坡和土石边坡,对岩质边坡按边坡体岩性和结构进行了细致分类。

【关键词】边坡；工程地质分类；岩质边坡；土质边坡

1．边坡分类的一般情况

目前国内外对于边坡已有很多分类方法,但由于所依据的分类原则、分类标准和分类目的的不同,迄今还没有一个公认的统一分类。常见的边坡分类所依据的标准有:边坡的成因、边坡的结构、边坡的岩性、边坡变形破坏形式等。总之,关于边坡的分类,国内外提出的方法很多,分类的目的各不相同。但其共同特点是:或只着眼于变形形式的分类,或仅对某一种(或几种)边坡变形(如滑坡)按不同的准则进行细部分类,尚未见到对边坡进行综合工程地质分类者,因此,不便于我国高速公路工程地质勘察的应用。

2．分类的目的和基本原则

2.1 分类目的

高速公路工程边坡的工程地质分类,是在总结我国高速公路工程边坡勘察成果的基础上,将各种不同工程地质特性的边坡加以区分,某种边坡代表某种工程地质特征,其稳定特点和对工程的影响自然也各不相同。因此,边坡工程地质分类的主要目的是:

1）根据野外调查,能根据分类特征对边坡的类属迅速予以辨认,从而能较快掌握此类边坡的主要工程地质特征。

2）能根据分类,对边坡的稳定性作出初步评价,就边坡对工程的影响作出判断。

3）根据分类预测边坡可能出现的工程地质问题,并对边坡的工程处理提出原则性建议。

4）当边坡问题较为复杂时,也可根据分类对下步勘察试验工作指明方向。

2.2 分类原则

为高速公路工程实用的方便,分类时注意贯彻了以下原则:

1）在实践的基础上进行分类。

2）为便于在野外对边坡进行辨认,并对其稳定性作出评价,在分类中将各类边坡的特征,可能的主要破坏形式和可能出现的问题,以及与工程的关系加以说明。

3）在对边坡工程地质特征进行分类描述时,注意结合与工程的关系进行说明。

4）分类的主要依据是:岩性、结构和变形特征。

5）在分类的基础上对边坡进行稳定性评价时,进一步考虑与工程的关系。

6）为了使高速公路工程边坡勘察中地质描述规范化和论述使用方便,我们还按边坡的高度、坡度、人工改造情况等的不同,对边坡试作一般性分类。

3．高速公路工程边坡的工程地质分类

按照上述分类原则,根据工程实际对高速公路工程边坡进行如下分类。按边坡与工程关系把边坡统分为自然边坡和人工边坡;按人工边坡的形成方式把边坡分为填方路堤边坡和挖方路堑边坡;按边坡变形情况把边坡分为变形边坡和未变形边坡;按边坡岩性把未变形边坡统分为岩质边坡、土质边坡和土石边坡。根据岩(土)体性质及其结构,对岩质边坡和土质边坡进行细部分类。

3.1 岩质边坡分类

3.1.1 按岩质边坡的岩性不同分类

1）侵入岩边坡:如花岗岩。岩性较单一,强度较高,一般呈块状结构,常形成陡坡并发育卸荷裂隙。

2）喷出岩边坡:如玄武岩凝灰岩、流纹岩、凝灰角砾岩等，强度差别大,裂隙发育。有时具有层状或似层状结构,孔隙性大,边坡形态受形状控制。

3）碎屑沉积岩边坡:如砂岩、砾岩、页岩等，强度差别较大,具有层状结构,边坡形态受岩层产状控制,页岩透水性微弱。

4）碳酸岩类边坡:如石灰岩、白云岩等,强度一般较高,多呈层状结构。边坡形态受岩层产状控制,常形成悬崖,有时岩溶发育。

5）夹有软弱夹层的沉积岩边坡:如夹有泥化夹层或破碎夹泥层的砂岩、页岩、石灰岩等,具有层状结构。

3.1.2 按岩质边坡的岩体结构分类

1）块状结构岩石边坡:块状结构岩石边坡是指一般由块状岩浆岩或巨厚层沉积岩组成的边坡。此类边坡的特征是,就局部地段而言,没有层状节理分布,不具备各类层状岩石边坡的特征,就其物质组成而言,岩石可视为相对均匀质体。

2）碎裂结构岩石边坡:碎裂结构岩石边坡是指具有强烈发育的不规则节理裂隙的各种岩石边坡,在岩浆岩、沉积岩或变质岩地区都可能出现,特别在断层交汇部位和严重的构造挤压部位较为常见。由于边坡上节理裂隙密集、方向零乱,难以划分出岩体的层状结构,边坡岩体多呈相互镶嵌的碎块,从宏观上看,可视此类边坡为散体,边坡形态主要决定于节理裂隙的切割程度和组合形态。

3）层状同向缓倾岩石边坡:层状同向缓倾岩石边坡是指由坚硬层状岩石组成的边坡,岩层的倾向与边坡的倾向一致,但倾角小于边坡坡角,坡面切断了岩层层面。由于坡面切断了岩层层面,坡脚以上岩层有路面方向活动的空间,因此当层面间抗剪强度较低时,可以沿层面产生滑动。影响边坡稳定的主要因素是岩层的倾角大小、层面的抗剪强度及边坡岩体被节理裂隙切割状况。层状同向缓倾边坡较为常见,由于施工开挖人为改变边坡坡角使边坡由缓变陡,使层面被切断,当边坡岩层被坡面切断后,最常见的变形是顺层滑动,特别是沿软弱夹层产生滑动。当节理裂隙的切割有利于割离坡体,下伏有软弱夹层时,雨后更易滑动。

4）层状同向陡倾岩石边坡:层状同向陡倾岩石边坡是指岩层走向与边坡走向基本一致,但岩层倾角大于边坡坡角的岩石边坡,由于坡面未将岩层层面切断,因此,没有沿岩层层面向下滑动的余地,一般情况下边坡是稳定的。

3.2 土质边坡分类

1）黄土边坡。

黄土一般呈棕黄色或淡黄色,具多孔性,孔隙比一般40%～50%,成分以粉粒为主,质地均一,无层理、柱状节理和垂直节理发育,天然状态下含水甚少,干燥时甚坚固。直立边坡,但遇水容易剥落或遭受侵蚀。

2）砂性土边坡。

砂性土边坡是指主要由砂或砂性土组成的边坡,以结构较疏、粘聚力低为特点,作为工程边坡,一般透水性较大,饱和含水的均质砂土边坡,在振动力作用下,易于液化产生液化边坡。

3）粘性土边坡。

粘土以颗粒细密为其主要特征,但由于生成环境的不同,各类粘土的组织结构、物理力学特性等差别较大,对边坡稳定性的影响也不一样。但一般都具有干时坚硬开裂,遇水膨胀分解呈软塑性状的特点。

4）软土边坡。

软土边坡是指由淤化、泥变、淤泥实土以及其它抗剪强度极低的土组成的边坡。粘土由于其抗剪强度极低,流变性征显著,对于边坡稳定性不利。

5）胀缩土边坡。

胀缩土具有特殊的物理力学特性,因土中富含蒙脱石等易膨胀矿物,干湿效应特别明显。

3.3 土石边坡

由土和坚硬岩石混合组成的边坡统称为土石边坡,可分为碎石土边坡和岩土混合边坡二类。碎石土边坡是指由坚硬岩石碎块和砂土碎屑细颗粒物质混合组成的边坡。按其形成条件,可分为堆积型(包括沉积、堆积)和残积型。前者土石碎屑经搬运位移土石混杂,如坡积体及变形边坡残留体等,后者则为基岩原位风化而成,岩土未经搬运位移,如残积层。按结构形态又可分为土石混合结构和土石叠置结构,前者整个坡体皆由土石混合物组成,边坡的特性决定于土石混合体自身的特性,后者土石混合体的下部有基岩分布,边坡的特性决定于土石体本身外,尚与土石体与基岩接触面的特性有关。此种结构边坡,亦称岩土混合边坡,呈叠置结构的岩土混合边坡还有上部为全风化玄武岩,下部为砂砾岩,或上部为玄武岩,中部为全风化页岩,下部为坚硬岩石的边坡。

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