崩塌形成的條件和機理
發(fā)布時間:2018-06-26 來源: 美文摘抄 點擊:
摘要:本文對崩塌形成的基本條件進行了歸納總結(jié),分析了不同結(jié)構(gòu)類型邊坡崩塌的形成機理與擴展特征,并列舉幾類常用的崩塌防治方法。
關(guān)鍵詞:崩塌、機理、防治
0前言
崩塌是指在陡峻的斜坡上,巨大巖塊在重力作用下突然而猛烈地向下傾倒、翻滾、崩落的現(xiàn)象.是一種普遍存在的地質(zhì)災害現(xiàn)象,具有自身獨特的的形成機理,其形成和演化具有一定的規(guī)律性。為了找到有效的防治方法,需要對不同結(jié)構(gòu)的巖體崩塌的形成機理與擴展特征進行研究與總結(jié)。
1 形成崩塌的基本條件
崩塌經(jīng)常發(fā)生在山區(qū)陡峭的山坡上,有時也發(fā)生在高陡的路塹邊坡上,是山區(qū)公路常見的一種病害現(xiàn)象。它可以由自然因素激發(fā)產(chǎn)生,也可以由人為因素激發(fā)產(chǎn)生,其形成的基本條件,歸納起來,主要有以下幾個方面:
1.1地形條件
斜坡高、陡是形成崩塌的必要條件。調(diào)查表明,規(guī)模較大的崩塌,一般多產(chǎn)生于高度大于30m,坡度大于45°(大多數(shù)介于55°~75°之間)的陡峻斜坡上。斜坡的外部形狀,對崩塌的形成也有一定的影響。一般在上緩下陡的凸坡和凹凸不平的陡坡上易于發(fā)生崩塌。
1.2巖性條件
堅硬的巖石(如厚層石灰?guī)r、花崗巖、砂巖、石英巖、玄武巖等)具有較大的抗剪強度和抗風化能力,能形成高陡的斜坡,在外來因素影響下,一旦斜坡穩(wěn)定性遭到破壞,即產(chǎn)生崩塌現(xiàn)象。所以,崩塌常發(fā)生在由堅硬性脆的巖石構(gòu)成的斜坡上。此外,由軟硬互層(如砂頁巖互層、石灰?guī)r與泥灰?guī)r互層、石英巖與千枚巖互層等)構(gòu)成的陡峻斜坡,由于差異風化,斜坡外形凹凸不平,因而也容易產(chǎn)生崩塌。
1.3構(gòu)造條件
如果斜坡巖層和巖體的完整性好,就不易發(fā)生崩塌。實際上,自然界的斜坡,經(jīng)常由性質(zhì)不同的巖層以各種不同的構(gòu)造和產(chǎn)狀組合而成的,而且常常為各種構(gòu)造面所切割,從而削弱了巖體內(nèi)部的聯(lián)結(jié),為產(chǎn)生崩塌創(chuàng)造了條件。一般說來,巖層的層面、裂隙面、斷層面、軟弱夾層或其它的軟弱巖性帶都是抗剪性較弱的“軟弱面”。如果這些軟弱面傾向臨空且傾角較陡時,當斜坡受力情況突然變化時,被切割的不穩(wěn)定巖塊就可能沿著這些軟弱面發(fā)生崩塌。
1.4其它自然因素
巖石的強烈風化,裂隙水的凍融,植物根系的楔入等,都能促使斜坡巖體發(fā)生崩塌現(xiàn)象。但大規(guī)模的崩塌多發(fā)生在暴雨、久雨和強震之后。這是因為降雨滲入巖體裂隙后,一方面會增加巖體的重量,另一方面能使裂隙中的充填物或巖體中的某些軟弱夾層軟化,并產(chǎn)生靜水壓力及動水壓力,使斜坡巖體的穩(wěn)定性降低;或者由于流水沖掏坡腳,削弱斜坡的支撐部分等,都會促使斜坡巖體產(chǎn)生崩塌現(xiàn)象。地震能使斜坡巖體突然承受巨大的慣性荷載,因而往往能促成大規(guī)模的崩塌。
人類不合理的工程活動,如公路路塹開挖過深,邊坡過陡,也常引起邊坡發(fā)生崩塌。由于開挖路基,改變了斜坡外形,使斜坡變陡,軟弱構(gòu)造面暴露,使部分被切割的巖體失去支撐,引起崩塌。此外,如坡頂棄方荷載過大或不妥當?shù)谋剖┕,也常促使斜坡發(fā)生崩塌現(xiàn)象。
2 崩塌形成的一般機理
崩塌一般發(fā)生在堅硬巖地區(qū)高陡邊坡,其形成機制是,河流切割或人工開挖形成的高陡邊坡,由于卸荷作用,應力重新分布后在邊坡卸荷區(qū)內(nèi)形成張拉張裂縫,并與其它裂隙和結(jié)構(gòu)面組合,逐步貫通形成危巖體,在地震或爆破震動、降水等外力觸發(fā)作用下,導致危巖體突然脫離母體,翻滾、墜落下來,散堆于坡腳。卸荷區(qū)內(nèi)危巖崩塌一般由邊坡前緣向后呈牽引式擴展。一般邊坡中下部及邊坡前緣地帶即為卸荷裂隙擴展的牽引帶。不同結(jié)構(gòu)的巖體崩塌形成機制和擴展特征不盡相同。
不同結(jié)構(gòu)類型邊坡崩塌的形成機理與擴展特征:
。1)水平巖層(傾倒崩塌、錯裂崩塌)
在邊坡卸荷作用下,卸荷裂隙一般在構(gòu)造裂隙的基礎上繼承發(fā)展,在危巖體壓應力作用下,層面垂向裂隙貫通后危巖體底部發(fā)生剪切破壞,形成崩落。崩塌區(qū)由邊坡坡肩前緣向后擴展(圖1)。如果危巖底部含有軟弱或破碎夾層,軟弱夾層的蠕變和超前風化,或者危巖底剪切帶發(fā)育優(yōu)勢結(jié)構(gòu)面或裂隙面,將加速危巖體底部的剪切破壞。有的底部軟弱巖層超前風化,還形成懸挑式危巖體。
圖1 水平巖層錯裂型崩塌
如果危巖底部不易被剪切破壞,危巖體在垂向裂隙中降水水壓,或充填物的水平推力作用下,卸荷裂隙向深部發(fā)展的同時,危巖體逐步向外傾斜,在地震等外力作用下產(chǎn)生傾倒崩塌(圖2)。
圖2 傾倒崩塌
(2)順向巖層(滑落崩塌)
若各類巖層都經(jīng)歷過強烈擠壓作用,構(gòu)造裂隙比較發(fā)育,并且普遍發(fā)育垂直巖層面的張拉裂隙。在邊坡開挖或河流切割產(chǎn)生的卸荷作用下,卸荷裂隙一般在層面垂向構(gòu)造裂隙的基礎上繼承發(fā)展,危巖體沿巖層面滑落而形成崩塌。崩塌區(qū)由內(nèi)邊坡坡肩前緣向后擴展(圖3),直至邊坡重新趨于穩(wěn)定。
圖3 順向巖層滑落崩塌
(3)逆向巖層(錯裂崩塌)
在邊坡開挖卸荷作用下,卸荷裂隙一般在構(gòu)造裂隙的基礎上繼承發(fā)展,在危巖體壓應力作用下,垂向裂隙面貫通后形成崩落。崩塌區(qū)由內(nèi)邊坡中下部向上、向后擴展(圖4)。
圖4 逆向巖層崩塌
(4)塊狀巖體
以火成巖為代表的塊狀巖體的特點是巖體結(jié)構(gòu)均勻,強度高。內(nèi)邊坡開挖后卸荷裂隙一般沿巖石的結(jié)構(gòu)面、節(jié)理和構(gòu)造裂隙發(fā)育,如沿玄武巖的柱狀節(jié)理裂隙、花崗巖的結(jié)構(gòu)裂隙,以及受區(qū)域構(gòu)造應力作用形成的構(gòu)造裂隙發(fā)育。卸荷裂隙在重力和降水入滲水壓作用下由表層向深部發(fā)展,由于巖體強度高不容易破壞,容易形成高大危巖體,產(chǎn)生的崩塌危害性較大。卸荷裂隙一般自坡肩前緣由外至里,由上至下擴展(圖5)。
圖5 火成巖崩塌示意圖
3結(jié)論
綜上所述,陡峻邊坡崩塌主要受控于節(jié)理裂隙和結(jié)構(gòu)面的組合,其活躍程度取決于卸荷裂隙的擴張與卸荷裂隙區(qū)的擴展。層狀結(jié)構(gòu)巖石的巖層面和構(gòu)造裂隙面在崩塌的形成中普遍起到控制作用。水平巖層、順向巖層、逆向巖層、塊狀巖體陡峻邊坡崩塌的形成條件不同,崩塌表現(xiàn)出不同的擴展特點。
在對邊坡崩塌的防治工作中,應對形成邊坡崩塌的具體條件,如巖石結(jié)構(gòu)面和各類節(jié)理裂隙面進行充分調(diào)查研究,分析崩塌的形成機制和擴展趨勢,再結(jié)合具體加固目的,才能采取有效防治措施,具體設計防治加固工程。
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