唐聞生

中機(jī)中聯(lián)工程有限公司 重慶 400039

正文：

1 研究區(qū)工程地質(zhì)條件

本次研究的工程位于貴州省織金縣，該區(qū)域一共開挖了13個(gè)邊坡，邊坡與邊坡之間的高度差為45m到190m之間，邊坡底部的高程為1290m。開挖邊坡的巖層傾斜度為350°～5°，巖層厚度分布不均，最薄的地方為0.05m，最厚的地方為2m。在開挖過程中，共遇到以下幾種巖層：粉質(zhì)黏土Q4dl+el；強(qiáng)風(fēng)化白云巖T2g3；中風(fēng)化白云巖T2g3。斜坡巖層中間含有很多軟弱夾層，這些軟弱夾層的厚度均在1m到6m之間，夾層的強(qiáng)度比較低，是導(dǎo)致結(jié)構(gòu)出現(xiàn)變形破壞的主要結(jié)構(gòu)層。邊坡結(jié)構(gòu)面發(fā)育中具有以下兩組節(jié)理：125°∠78°、220°∠76°，間距5～15cm，微張-張開，邊坡的風(fēng)化問題比較嚴(yán)重，巖體出現(xiàn)破碎現(xiàn)象。

2 底摩擦試驗(yàn)

2.1 模型設(shè)計(jì)

為了使巖層邊坡開挖變形特征得到充分的體現(xiàn)，并研究變形破壞情況，根據(jù)工程現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，分別進(jìn)行了兩組不同的試驗(yàn)（試驗(yàn)中的cm均對(duì)應(yīng)實(shí)際m）。第一組試驗(yàn)所開挖的邊坡高度為47.4cm，共開挖了四級(jí)邊坡，一級(jí)、二級(jí)以及三級(jí)邊坡的高度均為10cm，四級(jí)邊坡的高度則為17.4cm。邊坡巖層的傾斜角度為40°，開挖邊坡為40°建立模型。第二組試驗(yàn)所開挖的邊坡高度為47.4cm，共開挖了三級(jí)邊坡，其中三級(jí)邊坡的高度為17.4cm，一級(jí)、二級(jí)邊坡高度均為15cm。該邊坡巖層的傾斜角度為40°、開挖坡角55°，建立模型。同時(shí)，在建立好的模型上標(biāo)注斜坡變形中各個(gè)點(diǎn)的位移情況。

2.2 試驗(yàn)步驟

對(duì)底摩擦試驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行檢查，檢查無誤后將其打開，轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備并保持穩(wěn)定10min以上。根據(jù)工程實(shí)際材料配比，來對(duì)材料進(jìn)行調(diào)配，并將調(diào)配好的材料攤鋪到橡皮帶上，然后采用小型設(shè)備對(duì)其進(jìn)行壓實(shí)，壓實(shí)到10mm厚度，壓實(shí)時(shí)間應(yīng)保持在30min左右。將設(shè)備儀器全部關(guān)閉，并采用工具來對(duì)材料進(jìn)行刻畫，將其刻畫為先前設(shè)計(jì)好的形狀，刻畫出巖層中所存在的軟弱夾層。將摩擦試驗(yàn)設(shè)備打開，開始試驗(yàn)，并采用錄像機(jī)對(duì)試驗(yàn)過程進(jìn)行記錄，試驗(yàn)時(shí)間為24小時(shí)左右。

3 試驗(yàn)結(jié)果分析

第1組試驗(yàn)

模型坡腳處O點(diǎn)高程為1290m，模型中的cm對(duì)應(yīng)實(shí)際的m。在試驗(yàn)過程中，橡皮帶一旦開始運(yùn)行，模型就會(huì)受到摩擦力的影響，逐漸被摩擦力擠密，同時(shí)，模型中的斜坡表層巖體會(huì)向邊坡底部移動(dòng)，位移變形幅度逐漸增大，其中變形幅度最大的地方就是外層巖土。隨著試驗(yàn)的不斷推進(jìn)，受到摩擦力的影響，模型前緣出現(xiàn)嚴(yán)重的彎曲變形，在受壓的地方出現(xiàn)了隆起，在高度45cm的地方出現(xiàn)了一條約為0.5cm的拉張裂縫，其形狀為階梯狀。試驗(yàn)到了中期階段，高度45cm中的拉張裂縫加深，從原有的0.5cm擴(kuò)展至了3.5cm，另外，在斜坡二級(jí)開挖的地方，也出現(xiàn)了一條拉張裂縫，裂縫的寬度為0.4到0.8cm左右，斜坡模型前緣出現(xiàn)嚴(yán)重的彎曲變形，巖體折斷所示。試驗(yàn)到了后期階段，斜坡前緣部位的彎曲情況更加嚴(yán)重，斜坡基本完全破壞。

第2組試驗(yàn)

第二組試驗(yàn)的巖質(zhì)邊坡破壞過程見圖1。模型坡腳處的O點(diǎn)高程與上組試驗(yàn)相同，同樣為1290m，模型中的cm也是表示實(shí)際中的m。橡皮帶在開始運(yùn)行時(shí)，模型會(huì)受到摩擦力的影響，而出現(xiàn)不斷的擠密，斜坡表面的巖體也會(huì)出現(xiàn)一定程度的運(yùn)動(dòng)，且變形量會(huì)隨著試驗(yàn)的不斷推進(jìn)而逐漸加大，其中變形量最大的地方就是坡腳部位。隨著試驗(yàn)的不斷推進(jìn)，受到摩擦力的影響，斜坡模型高度45cm的地方出現(xiàn)了一條拉張裂縫，裂縫的形狀為階梯狀，寬度大約為0.2cm，其變形情況如圖1（b）所示；試驗(yàn)到了中期階段，在開挖好的一級(jí)邊坡中，出現(xiàn)了多條0.5到1.5cm之間的拉張裂縫，同時(shí)，垂直開挖坡面也向下延伸到了4到5cm，二級(jí)邊坡到巖層也出現(xiàn)了小幅度的滑動(dòng)，滑動(dòng)距離約為0.2cm，另外，坡腳部位出現(xiàn)嚴(yán)重的變形破壞，不同的巖層出現(xiàn)了互相影響，巖層通過軟弱夾層出現(xiàn)了一定程度的位移，變形破壞情況如圖1（c）所示；試驗(yàn)到了后期階段，邊坡模型基本完全破壞，從上方滑下的巖層全部堆積到了坡腳部位，變形破壞情況如圖1（d）所示。

通過對(duì)兩組試驗(yàn)結(jié)果的比對(duì)可以看出，每級(jí)開挖斜坡越高、開挖角度越大，那么其斜坡變形就越為嚴(yán)重，斜坡破壞范圍就越廣，同時(shí)，斜坡會(huì)從更深的地方出現(xiàn)滑動(dòng)變形，給巖質(zhì)邊坡帶來非常大的破壞。

圖1 第2組實(shí)驗(yàn)邊坡變形破壞過程

3 結(jié)束語

通過對(duì)開挖邊坡變形情況的試驗(yàn)可以看出，含有多層軟弱夾層的邊坡，很容易出現(xiàn)嚴(yán)重的斜坡變形破壞；試驗(yàn)表明，斜坡前緣的臨空條件直接關(guān)系著斜坡變形破壞機(jī)制，如果邊坡開挖是坡度是40°，那么斜坡前緣的臨空條件比較差，斜坡的變形破壞機(jī)制為滑移、彎曲，變形破壞嚴(yán)重時(shí)，會(huì)導(dǎo)致斜坡完全破壞；如果邊坡開挖坡度是55°，那么斜坡前緣的臨空條件則比較好，該斜坡的變形破壞機(jī)制為滑移、拉裂。斜坡的變形破壞與邊坡開挖坡角存在著一定的關(guān)系，開挖角度越大，變形破壞范圍就越大，其具體關(guān)系還有待進(jìn)一步的分析與研究。