(成都理工大學(xué) 四川 成都 610059)

中國(guó)西部地區(qū)高邊坡地質(zhì)災(zāi)害不僅發(fā)生頻繁，而且具有規(guī)模大、機(jī)理復(fù)雜、危害大、防治難度高的特點(diǎn)。由于青藏高原的唯一性，致使這些特點(diǎn)在全世界范圍內(nèi)也具有典型性和獨(dú)特性。由此建立了西南地區(qū)高邊坡變形破壞的地質(zhì)-力學(xué)模式及相應(yīng)的災(zāi)害控制原理。

一、滑移-拉裂-剪斷“三段式滑坡”

(1)坡體下部受特定近水平或緩傾軟弱結(jié)構(gòu)面控制的高邊坡，前緣沿結(jié)構(gòu)面發(fā)生緩慢的蠕滑變形，后緣拉裂，伴隨這兩部分變形的發(fā)展，形成中部的鎖固段。最終鎖固段發(fā)生脆性剪斷破壞，形成高速滑坡[1-2]。

(2)可能產(chǎn)生這類(lèi)變形破壞模式的邊坡往往具有以下的地質(zhì)結(jié)構(gòu)：

1.坡體主體由相對(duì)均質(zhì)的脆性巖體或半成巖體構(gòu)成，但坡腳發(fā)育近水平或緩傾坡外的結(jié)構(gòu)面；

2.以堅(jiān)硬巖體為主體，夾有相對(duì)較薄軟弱夾層構(gòu)成的互層狀邊坡。

黃潤(rùn)秋等(1983)提出邊坡沿坡腳軟弱結(jié)構(gòu)面發(fā)生重力剪切蠕滑條件[3]：K≥Kc=(1+C-tgφl(shuí)ctg2α)/(1-C-tgφl(shuí)ctg2α)

張倬元、劉漢超等(1983)提出根據(jù)后緣拉裂的發(fā)育深度對(duì)該類(lèi)邊坡的失穩(wěn)破壞進(jìn)行預(yù)報(bào)[4]:Hcr=0.5763H-27.0992

黃潤(rùn)秋等(1991)提出考慮鎖固段效應(yīng)的邊坡穩(wěn)定性可采用下式來(lái)評(píng)價(jià)：FS=K·Fb

其中Fs為考慮鎖固段效應(yīng)后的邊坡穩(wěn)定性系數(shù)，F(xiàn)b為假定滑面貫通情形的邊坡穩(wěn)定性系數(shù)，K為鎖固段破壞的超載系數(shù)，由物理模擬試驗(yàn)或數(shù)值模擬得出。

(3)穩(wěn)定性或?yàn)?zāi)害控制原理：核心問(wèn)題是鎖固段不被破壞。重點(diǎn)應(yīng)通過(guò)上部坡體的加固阻止后緣拉裂段的擴(kuò)展，或在蠕滑段提供足夠的抗剪力。

二、“擋墻潰決型”邊坡變形及滑坡

(1)坡體下部存在軟弱基座,中部為相對(duì)堅(jiān)硬巖體。這時(shí),上部巖體沿特定面的蠕滑在中部受阻,形成應(yīng)力集中鎖固段。伴隨上部蠕滑發(fā)展和下部軟弱基座的擠出變形,鎖固段發(fā)生脆性剪斷破壞，形成高速滑坡。

“鎖固段”的剛度遠(yuǎn)高于下部軟弱基座的剛度，因此，它如一座擋墻，承擔(dān)了上部坡體沿潛在滑動(dòng)面?zhèn)鬟f下來(lái)的大部份荷載。因此，鎖固段是坡體的應(yīng)力集中部位。隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，軟弱基座在上部坡體的壓縮作用下，將發(fā)生向臨空方向擠出的緩慢蠕變，致使應(yīng)力向“鎖固段”進(jìn)一步轉(zhuǎn)移；最終發(fā)生突發(fā)的脆性破壞，導(dǎo)致滑坡發(fā)生。

(2)穩(wěn)定性或?yàn)?zāi)害控制原理：保護(hù)“擋墻”的完整性不被破壞，同時(shí)對(duì)上部坡體進(jìn)行支護(hù)加固或削方減載。

三、反傾層狀巖體的傾倒變形

(一)模式1：脆性折斷型

通常發(fā)生在中等-堅(jiān)硬的層狀巖體或被陡傾節(jié)理分割的堅(jiān)硬塊狀巖體中，以中厚層狀為主，如中厚層狀的灰?guī)r、變質(zhì)砂巖等。變形的本質(zhì)是巖體的“結(jié)構(gòu)變形”，即受結(jié)構(gòu)面控制的“剛性”轉(zhuǎn)動(dòng)變形。

一般地說(shuō)，這類(lèi)傾倒的范圍較小，以20m深度以外居多，表現(xiàn)為淺層穩(wěn)定性問(wèn)題。這類(lèi)變形還通常出現(xiàn)在山梁表部地形較陡部位。由于潛在破裂面呈鋸齒狀，這類(lèi)傾倒很難表現(xiàn)為整體破壞，而是以局部由前部向后部逐次擴(kuò)展。

因此，這類(lèi)傾倒可能變形范圍較小，由于不含軟層，因此，通常表現(xiàn)為“折而立斷”，形成明顯的根部折斷面。由于折斷面形態(tài)較為復(fù)雜，因此，一般不會(huì)產(chǎn)生沿面的滑動(dòng)，而多表現(xiàn)為下部開(kāi)挖失去“支撐”后的逐級(jí)后退式破壞。對(duì)開(kāi)挖邊坡來(lái)說(shuō)，這類(lèi)變形應(yīng)該有效控制，以防出現(xiàn)折斷失穩(wěn)。

災(zāi)害防治原則：避免切腳開(kāi)挖。邊坡開(kāi)挖過(guò)程中，應(yīng)及時(shí)采用長(zhǎng)錨桿支護(hù)或作預(yù)置錨桿。

(二)模式2：延性彎曲型-深部?jī)A倒

通常發(fā)生在軟-中等偏軟、或軟弱片巖帶發(fā)育的坡體部位。變形的本質(zhì)主要是巖層在長(zhǎng)期的地質(zhì)歷史過(guò)程中所發(fā)生的蠕變或流變變形。

一般地說(shuō)，這類(lèi)傾倒可能變形范圍較大，以軟弱層狀巖體(片巖、泥質(zhì)板巖、碳質(zhì)板巖等)為主。但由于邊坡具有延性彎曲的特點(diǎn)，因此，通?！罢鄱粩唷保涣硗?，這類(lèi)變形通常是是在地質(zhì)歷史時(shí)期形成的，整體上屬于一種穩(wěn)定的變形破裂結(jié)構(gòu)。

災(zāi)害防治原則：主要進(jìn)行邊坡淺部防護(hù)，可在表層清坡后，采用錨桿掛網(wǎng)噴護(hù)。

(三)模式3：壓縮-傾倒-錯(cuò)動(dòng)型

這類(lèi)變形通常是具有軟弱基座的反傾層狀巖體邊坡發(fā)育一組與坡面平行、傾向坡外的結(jié)構(gòu)面。壓縮-傾倒變形發(fā)生后，邊坡傾倒的同時(shí)，帶動(dòng)坡體內(nèi)順坡結(jié)構(gòu)面產(chǎn)生錯(cuò)動(dòng)，形成一種特殊的復(fù)合變形結(jié)構(gòu)。

由于這組變形結(jié)構(gòu)的非貫通性，因此，通常在開(kāi)挖結(jié)束后，變形也就隨之很快減緩或停止了；除非其連通率較高，否則，這種變形不會(huì)導(dǎo)致大規(guī)模的高邊坡整體失穩(wěn)和滑坡的發(fā)生。

災(zāi)害防治原則：通常不會(huì)產(chǎn)生整體滑動(dòng)，但傾倒會(huì)引起上部坡體拉裂松弛，應(yīng)加強(qiáng)上部支護(hù)和變形監(jiān)測(cè)。

四、高應(yīng)力-強(qiáng)卸荷應(yīng)力釋放型

(一)模式1：錦屏型

由反傾巖體構(gòu)成的高陡邊坡在上覆巖層的擠壓作用下，由于特定的地質(zhì)結(jié)構(gòu)，地應(yīng)力釋放導(dǎo)致堅(jiān)硬巖層向臨空方向擠出，導(dǎo)致邊坡深部拉裂、錯(cuò)動(dòng)。往往形成潛在不穩(wěn)定的邊坡結(jié)構(gòu)：天然情況穩(wěn)定，但在外部因素作用下可導(dǎo)致邊坡失穩(wěn)，工程適宜性差。

災(zāi)害防治原則：避免對(duì)坡腳部位的擾動(dòng)和切腳開(kāi)挖。加強(qiáng)對(duì)上部坡體的支護(hù)，加強(qiáng)坡體的排水。

(二)模式2：向家壩型

由近水平巖層構(gòu)成的高邊坡。高水平應(yīng)力在卸荷條件下釋放，驅(qū)動(dòng)邊坡巖體向坡外擠出，形成深部裂縫。邊坡變形將會(huì)隨應(yīng)力釋放而逐漸穩(wěn)定。邊坡開(kāi)挖過(guò)程中會(huì)有較大的變形，并形成深部裂縫，但最終應(yīng)力松弛完成后，是一種穩(wěn)定變形結(jié)構(gòu)。應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)表面和內(nèi)部位移監(jiān)測(cè)。

五、結(jié)論

邊坡變形的發(fā)生機(jī)理是一個(gè)復(fù)雜的地質(zhì)-力學(xué)過(guò)程，或者說(shuō)是一個(gè)時(shí)效過(guò)程，這個(gè)過(guò)程的發(fā)生是以滑動(dòng)面的貫穿過(guò)程為主體的，滑動(dòng)面的形成及貫穿往往具有累進(jìn)性破壞的特征。研究表明，西部地區(qū)的大型巖質(zhì)滑坡的發(fā)生一般都伴隨有滑動(dòng)面上“鎖固段”的突發(fā)脆性破壞?！版i固段”在巖質(zhì)邊坡的變形控制和穩(wěn)定性機(jī)理中具有重要的地位，也是邊坡地質(zhì)災(zāi)害評(píng)價(jià)與控制的關(guān)鍵。