摘要：本文通過現(xiàn)場調查測繪分析及運用赤平投影方法，從河谷兩岸的岸坡巖體及其結構面特征等方面對渝黔線烏江特大橋岸坡穩(wěn)定性進行分析研究。

關鍵詞：渝黔線;岸坡;赤平投影;穩(wěn)定性分析

在鐵路工程建設的發(fā)展下，特大橋岸坡穩(wěn)定性的眾多影響因素對鐵路工程建設提出了較多的難題。因此，在鐵路工程建設中充分考慮特大橋的岸坡穩(wěn)定性影響因素，做出合適的建設方法是十分有必要的，本文將著重探討渝黔線烏江特大橋岸坡穩(wěn)定性分析研究。

一、工程環(huán)境質地以及巖體結構特征

• 工程概況

擬建橋位北岸屬貴州省遵義縣烏江鎮(zhèn)所轄;南岸屬貴陽市息烽縣養(yǎng)龍司鄉(xiāng)所轄。南岸有鄉(xiāng)村水泥公路相通，北岸則僅有山間小路，橋址區(qū)交通條件一般。烏江鎮(zhèn)坐落于即將修建的烏江大橋的上游，大型村莊一般有公路通達。

橋址區(qū)為黔北中低山溶蝕地貌，地面高程605～826m，相對高差221m。擬建橋位橫跨烏江，烏江為深切河谷地貌。在烏江大橋橋址選擇地段的流向為正東向，河床呈“V”字型，岸坡陡峭，局部達70°。兩側坡體基巖大量出露，坡體表面植被較發(fā)育，橋址區(qū)范圍內無居民點分布。（如圖1.1、圖1.2、圖1.3）

圖1.1"烏江雙線特大橋岸坡（左遵義岸、右貴陽岸）

圖1.2"烏江雙線大橋岸遵義岸坡"""""圖1.3"烏江雙線大橋貴陽岸岸坡

烏江雙線特大橋里程為DK262+325.46～DK262+756.54，全長為430.68m。孔跨布置為1×32+（92+168+92）連續(xù)鋼構+1×32，最大墩高115m。其地質平面、縱斷圖如下：（如圖1.4、圖1.5）

圖1.4"烏江雙線大橋工程地質平面圖

圖1.5烏江雙線特大橋工程地質縱剖面圖

• 地層巖性

橋位區(qū)出露地層有第四系（Q4）坡殘積層、沖積層，三疊系下統(tǒng)茅草鋪組四段（T1m4）、三段（T1m3）。橋址區(qū)內地層由新到老分述如下：

lt;4-3gt;紅黏土（Q4dl+el）

褐黃色，硬塑，含少量風化殘余的灰?guī)r、白云巖、泥巖質碎石及角礫，土質均勻，分布于橋址兩側斜坡坡面，厚0～2m，屬Ⅱ級普通土。

lt;2-7gt; 卵石土（Q4al）

灰褐色，中密，飽和，卵石占80%，直徑20-150mm，石質成份為灰?guī)r質、砂巖質，余為砂充填，分布于烏江內，厚2～10m，屬Ⅳ級軟石。

lt;10-19-1gt;白云巖（T1m4）

白云巖為灰色，中厚層狀，質硬、性脆，表面發(fā)育刀砍紋，有溶孔、溶槽現(xiàn)象，巖溶發(fā)育強烈，分布于DK262+735至貴陽端。強風化層（W3）厚0～2m，屬Ⅳ級軟石，B組填料;弱風化層（W2）屬Ⅴ級次堅石。

lt;10-20-1gt;灰?guī)r、白云巖（T1m3）

灰色，中厚層狀，質硬、性脆，局部夾薄層狀泥巖及薄層狀白云巖。灰?guī)r質硬、性脆。分布于DK262+735至重慶端（烏江以北的橋位區(qū)及烏江北岸）。強風化層（W3）厚0～2m，屬Ⅳ級軟石，B組填料;弱風化層（W2）屬Ⅴ級次堅石。

lt;10-20-2gt;泥巖、泥質灰?guī)r（T1m3）

灰色，薄層狀，泥質膠結，遇水易軟化，風化易剝落。巖質較軟，巖芯破碎，呈餅狀及碎塊狀。泥質灰?guī)r呈薄層狀，質較軟，巖芯呈碎塊狀。強風化層（W3）厚0～2m，屬Ⅳ級軟石;弱風化層（W2），屬Ⅳ級軟石。

lt;10-20-3gt;角礫狀白云巖夾碎屑灰?guī)r（T1m3）

灰色中厚層狀角礫白云巖夾灰色中厚層狀碎屑灰?guī)r。巖質較軟，巖芯破碎，呈餅狀及碎塊狀。分布于烏江北岸。強風化層（W3）厚0～2m，屬Ⅳ級軟石，C組填料;弱風化層（W2）屬Ⅴ級次堅石。

1.左岸（遵義岸）

左岸橋址處巖層主要為灰?guī)r。橋址處頂層為巨厚層狀、厚層狀灰?guī)r，巖石強度大，層理面明顯，局部裂隙發(fā)育，主要為卸荷裂隙，頂部植被茂密。中部以風化的泥巖為主，強風化，局部風化成粘土，植被茂密，表層基本被植被及粘土覆蓋，難以辨認基巖，一條簡易便道貫穿泥巖。中下部為中厚層狀白云巖，弱風化，局部裂隙發(fā)育，與層面交錯，有落石現(xiàn)象發(fā)生。中厚層下面為薄層灰?guī)r，層面明顯，裂隙發(fā)育，巖體較破碎，豎直裂隙與層面交錯，形成凌空面。底部巖體為薄-中厚層白云巖，刀砍狀構造，層理明顯，裂隙發(fā)育，靠近烏江水邊溶蝕現(xiàn)象明顯。

1. 右岸（貴陽岸）

右岸橋址處頂部為厚層狀～巨厚層狀灰?guī)r，層理不發(fā)育，巖層產狀：257°∠24°，局部垂直裂隙發(fā)育，兩組發(fā)育的裂隙面產狀：137°∠57°、105°∠73°，局部與層面交錯，弱風化，表面有溶蝕現(xiàn)象，巖層頂部植被茂密，植被即加固了巖體，也加速了表面的風化作用及根劈作用使裂隙擴大。

與厚層狀白云巖接壤的為泥巖，層理不發(fā)育，垂直裂隙發(fā)育，中風化至強風化，容易剝蝕形成凌空面，使上部厚層狀白云巖失穩(wěn)崩落下來，河邊散落了些大塊落石，就是這樣形成的，其崩落的危害性還是不能忽略的。泥巖表面植被茂密，覆蓋率高。

中部為中厚層狀白云巖，灰白色，弱風化至中風化，層理發(fā)育，巖層產狀：282°∠14°，垂直裂隙局部發(fā)育，主要為卸荷裂隙，裂隙延伸2m～3m、5m～6m不等，裂隙間距0.3m～2.5m不等，裂隙張開度lt;0.5cm，泥質半充填，裂隙與層面交錯，巖體自然邊坡基本穩(wěn)定，局部巖體破碎。

中下部為薄層狀灰?guī)r，灰白色，淺紅色，弱風化，層理發(fā)育，野外測量了166cm高的巖層共有18個層面，巖層厚度2cm～22cm不等，層面產狀：283°∠16°，垂直裂隙局部發(fā)育，主要為卸荷裂隙，裂隙間距20"cm～50cm不等，裂隙張開度0.5cm～1cm，泥質半充填，裂隙與層面交錯，書頁狀構造，巖體局部破碎，巖石強度較大。

底部巖層為中厚層狀灰?guī)r，弱風化，層理明顯，層面產狀：247°∠29°，卸荷裂隙發(fā)育，與層理交錯切割巖體，河邊溶蝕現(xiàn)象明顯，靠水邊灰?guī)r溶蝕風化成灰黑色。

（三）地質構造環(huán)境

橋址區(qū)為一單斜構造，未見斷層及褶皺發(fā)育，總體構造較簡單。區(qū)內地層傾角相對較緩，烏江左岸巖層產狀275°∠15°;右岸巖層產狀275°∠16°。巖層走向與線路呈小角度相交。區(qū)內巖體受構造影響較嚴重。

橋址區(qū)內發(fā)育3組構造節(jié)理：

J1：335～350°∠"81～88°，節(jié)理走向與線路呈大角度斜交;

J2：285～292°∠"62～75°，節(jié)理走向與線路呈小角度斜交;

J3：35～60°∠"62～86°，節(jié)理走向與線路呈大角度相交。

橋位區(qū)構造節(jié)理多為陡傾角狀，節(jié)理面多呈閉合狀，間距0.3～1.0m，延伸長度一般0.5～3.0m，部分大于10m。

據現(xiàn)場調查在烏江北岸線路右側的岸坡中發(fā)育有2條較大的貫通性裂隙，距線路50m左右;線路左側發(fā)育有1條較大的貫通性裂隙，距線路50～60m。這3條貫通性裂隙節(jié)理走向與線路呈小角度斜交，開度5～10mm，間距0.3～1.0m，延伸長度大于3m，現(xiàn)場可見裂隙寬3～5m，長度大于50m，裂隙帶內見較多的松散巖體，其下方有大量的塊碎石堆積，在坡頂處形成相應的溝槽地貌。擬建大橋的墩臺即位于這幾條貫通性裂隙之間，對其橋體穩(wěn)定性有較大的影響。

（四）地震動參數(shù)

根據《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》GB18306-2001及《烏江特大橋場地地震安全評價》，橋址區(qū)地震動峰值加速度為0.05g，（對應的地震基本烈度為Ⅵ度），地震動反應譜特征周期為0.35s。

（五）水化學特征

據鉆孔水、地表水4組（取樣里程DK262+430右5.5、DK262+550、DK262+674.6左2.3m、DK262+717右5）分析試驗，水質類型為HCO3-—Ca2+·Mg2+型水，根據《鐵路混凝土結構耐久性設計規(guī)范》（TB10005-2010），水對混凝土結構無侵蝕性。

據區(qū)域同類地層水質分析結果，根據《鐵路混凝土結構耐久性設計規(guī)范》（TB10005-2010），（T1m4）地層地下水在環(huán)境類別為化學侵蝕環(huán)境時，水中SO42-、Mg2+對混凝土結構的環(huán)境作用等級為H1。

本橋按H1等級考慮設計。

二、穩(wěn)定性分析

（一）赤平投影法穩(wěn)定性分析

1、遵義岸岸坡

該側岸坡坡體陡立，巖層產狀275°∠15°，基坑開挖左側邊坡順層。路線與地層走向小角度相交，巖層傾向與坡向相反，對線路有利;節(jié)理規(guī)律性明顯，主要為兩組構造節(jié)理，J1、J2組節(jié)理與岸坡走向呈小角度相交，其中J1組節(jié)理與坡向相同，但節(jié)面傾角大于岸坡坡度，對岸坡相對有利，該節(jié)理與巖層組合為不利結構面，巖體臨空易出現(xiàn)掉快、垮塌現(xiàn)象，J2組節(jié)理與岸坡走向呈小角度相交，且傾向坡外，對岸坡穩(wěn)定有利。岸坡區(qū)總體處于穩(wěn)定狀態(tài)，但可能存在局部崩塌現(xiàn)象。該岸線路右側岸坡中發(fā)育有2條較大的貫通性裂隙、線路左側發(fā)育有1條較大的貫通性裂隙。裂隙寬3～5m，長度大于50m，裂隙帶內見較多的松散巖體，其下方有大量的塊碎石堆積，在坡頂處形成相應的溝槽地貌。結構面組合關系見赤平投影圖（圖2.1）。

2、貴陽岸岸坡

該側岸坡主要為巖質坡體，坡體較陡，巖層產狀275°∠16°，墩臺基坑開挖左側邊坡順層。墩臺處主要發(fā)育2組節(jié)理：285°∠75°、60°，未貫通，延伸不長，路線與地層走向小角度相交，巖層傾向與坡向相反，總體對線路有利;節(jié)理規(guī)律性明顯，主要為兩組構造節(jié)理，J1、J2組節(jié)理與岸坡走向呈小角度相交，傾向與坡向相反，節(jié)面傾向坡外，且節(jié)面傾角較大，對岸坡穩(wěn)定有利，不存在整體滑塌，但可能存在局部崩塌現(xiàn)象，整體穩(wěn)定。結構面組合關系見赤平投影圖（圖2.2）。

橋位區(qū)屬單斜構造，地層單一，巖溶中等發(fā)育，主要發(fā)育三組構造節(jié)理，遵義岸貫通裂隙發(fā)育，裂隙對岸坡穩(wěn)定性有一定影響。工程地質條件一般。

野外調查及初步分析結果表明，烏江大橋兩岸巖體結構受貫通裂隙影響較大，坡面崩塌落石是兩岸邊坡破壞的主要形式，且遵義岸橋位附近存在楔形危巖體破壞的可能;通過赤平極射投影法進行穩(wěn)定性初步分析表明，被不同數(shù)量的貫通裂隙切割的坡體的穩(wěn)定性系數(shù)有顯著的不同。

結論：

渝黔線烏江特大橋岸坡巖體結構特征分析表明：峽谷岸坡在天然狀態(tài)下，由于風化和重力作用，引起岸坡巖體中應力狀態(tài)調整和變化，造成岸坡坡面可能產生崩塌落石。天然岸坡在長期自然條件下，遵義岸的自然穩(wěn)定坡角為54°，貴陽岸的自然穩(wěn)定坡角為55°，穩(wěn)定狀態(tài)差，需要采取相應的工程措施。

兩岸邊坡基本穩(wěn)定，自然狀態(tài)下遵義岸、貴陽岸安全系數(shù)分別為1.70、1.88，橋梁荷載作用下遵義岸、貴陽岸安全系數(shù)分別為1.40、1.50。

結束語：

綜上所述，遵義岸整體上是穩(wěn)定的，坡面巖體會產生崩塌落石，建議清除墩臺基礎以上坡面危巖落石，必要時對坡面巖體進行防護。

貴陽岸整體穩(wěn)定性高于遵義岸，坡面巖體會產生崩塌落石，并且在橋梁荷載作用下橋基下方巖體產生局部塑性區(qū)，可能發(fā)生破壞，建議適當注意;最后，建議清除墩臺基礎以上邊坡坡面危巖落石，必要時對坡面巖體進行防護。

參考文獻：

[1]黃有堂.云桂高鐵西洋河特大橋岸坡穩(wěn)定性分析[J].鐵道建筑，2014，02：25-27.

[2]王東.山西中南部沁河特大橋岸坡穩(wěn)定性分析[J].鐵道勘察，2010，01：51-54.

[3]何文勇，龍萬學，羅勇.六沖河特大橋岸坡穩(wěn)定性評價參數(shù)反演分析[J].工程勘察，2010，S1：540-545.

[4]謝和平.巖石節(jié)理的分形描述[J].巖土工程學報，1995，1.

[5]鐵道部第一勘測設計院.鐵路工程地質手冊[K].北京：中國鐵道出版社，2002.

[6]TB10012-2007，鐵路工程地質勘察規(guī)范[S].

[7]TB10027-2012，鐵路工程不良地質勘察規(guī)程[S].

[8]"TB10038-2012，鐵路工程特殊巖土勘察規(guī)程[S].