岩层节理裂隙的发育程度对岩质边坡的影响

■　徐浩　汪敏

(广东核力工程勘察院广东广州510800)

岩层节理裂隙的发育程度对岩质边坡的影响

■徐浩汪敏

(广东核力工程勘察院广东广州510800)

在水利水电、道路交通、矿山开采等工程活动中，涉及到大量的边坡问题。裂隙等结构面是岩体的重要组成单元，对岩体性质有重大影响。在外力作用影响下，边坡容易沿软弱结构面产生潜在的滑动面滑动，进而造成边坡失稳。本文利用玫瑰花图对某工程已揭露的节理裂隙进行调查，并结合赤平投影图，分析主要结构面、断层与边坡的组合关系，分析不同位置的边坡存在的不稳定性因素与可能发生的边坡失稳情况，为边坡安全措施的制定提供技术支持。

节理裂隙玫瑰花图边坡

1　节理裂隙现场调查

本次测量选择的观察点为某工程北区已经出露的510和525工作面，现场节理裂隙调查的工具主要有罗盘、量尺、塞尺、放大镜、相机等。观测内容包括节理的岩性、所处的构造部位、节理组的走向、倾向、倾角及密度等。调查主要项目为产状，即节理面在空间上的分布状态（倾向、倾角及走向）。可通过地质罗盘进行测量，其统计结果用玫瑰花图和极点等密度图表示。此外观测了区域性节理在区域范围内的变化趋势、节理间距以及在空间上的延伸，并做相关记录。

2　节理裂隙调查结果分析

目前国际上对节理裂隙结构面的图示方法主要为玫瑰花图。对某工程已揭露的510、525等工作面现场节理裂隙的测量结果进行整理，用计算机绘出系列玫瑰花图件并进行了详细分析研究。

2.1节理裂隙玫瑰花图分析

玫瑰花图形象醒目，能比较清楚地反映出所研究区域的节理分布和发育情况，有助于分析区域构造。图1、3、5为节理走向玫瑰花图；图2、4、6为节理倾向倾角玫瑰花图。

分析以上节理玫瑰花图可得到以下节理赋存地质信息：

阶段出露的节理裂隙总体上比较发育，主要走向为20°～29°，倾角较大，接近直角，节理面几乎垂直，这些节理裂隙处应力较集中，很容易产生变形破坏。

525阶段节理裂隙发育程度较大，裂隙条数最多，主要节理面走向受2个方向的主导，分别为33°和210°，倾向倾角接近垂直方向，易发生变形破坏；510阶段比较发育，条数较多的节理裂隙的走向主要为20°，倾角较大，接近直角，节理面非常陡峭，节理裂隙处应力集中，易产生变形破坏。这两个阶段节理裂隙面的倾向和倾角相对于阶段总体分布密集程度要低，但节理裂隙分布规律与所有阶段总体基本一致。具体而言，525阶段倾向西北方向的节理裂隙面稀少，510阶段倾向东南和西北方向的节理裂隙面数量偏少且没有倾向西南方向的节理裂隙面，节理裂隙主要倾向东南和西北方向，东南方向280°∠83°和295°∠81°节理面较密集，发育程度较高；西北方向的节理裂隙面均为110°∠77°且数量较多，发育程度较高。

因此，东南和西北方向岩层在开挖扰动过程中易贯通，造成边坡岩体破坏的可能性比较大，特别是沿280°∠83°、295°∠81° 和110°∠77°三类节理面。倾向北东方向的节理裂隙面也具一定数量，但倾角倾向值分布范围较广，单种节理面密集程度不高，所以沿其走向发生变形破坏的可能性较小；倾向西南方向的节理裂隙面极为稀少，所以沿其走向发生变形破坏的可能性极小。

3　弱结构面的影响分析

西侧边坡主要结构面产状见表1所示。并绘制510边坡与主要弱结构面的赤平投影图，分析了主要结构面与边坡的组合关系，组合交棱线见表2所示，赤平投影图见图7所示。同时对F3与北区主要边坡组合关系进行了赤平投影分析。

从表2和图7（a）分析可知：共轭节理1结构面与坡面倾向基本趋于一致，在倾角小于坡面的区域容易发生平面滑移破坏。F4断层、共轭节理2、优势节理面1、优势节理面2和优势节理面3与坡面成斜交状态，不容易发生移动破坏。优势节理面1、优势节理面2的组合交线的倾角比边坡面的倾角陡，此时边坡较稳定；优势节理面2、优势节理面3的组合交线倾向坡内，边坡处于很稳定的状态；优势节理面1和优势节理面3的组合交线的倾角26°，小于边坡面倾角，容易发生楔体破坏。节理面与边坡之间的多组合结构面，特别是F3和F4断层之间的碎裂结构，容易产生楔形滑移、倾倒等破坏现象，造成台阶边坡失稳破坏。共轭节理1与共轭节理2的组合交线的倾角为25°，小于边坡面倾角，容易发生滑移破坏。

图1　525阶段走向玫瑰花图

图2　525阶段倾向倾角玫瑰花图

图3　510阶段走向玫瑰花图

图4　510阶段倾向倾角玫瑰花图

图5　所有阶段综合走向玫瑰花图

图6　有阶段综合倾向倾角玫瑰花图

表1　北区主要结构面产状

表2　表北区主要结构面与边坡组合关系

从表3和图7（b）分析可知，F3与西北边坡W1的夹角为35°，小于40°，不是很稳定，可能产生局部滑动。F3与西南边坡W3的夹角为31°，小于40°，不是很稳定，可能产生局部滑动。但F3与正西边坡W2属于外倾关系，且断层倾角小于坡面角，不稳定，容易滑动。

从图7（c）X1和X2共轭节理赤平投影分析图可知，最大主应力σ1方向为128°∠52°，最小主应力σ3方向为38°∠58°。最大主应力方向128°∠52°与510边坡面的夹角相差11°，说明此处的主应力对边坡的影响不大。

表3　F3与北区主要边坡组合关系

4　结论

（1）对某工程北区已出露的510和525工作面节理裂隙进行调查，利用地质罗盘、量尺、塞尺、放大镜、相机等工具进行测量，掌握矿区岩体节理裂隙的产状，并观测了区域性节理在区域范围内的变化趋势、节理间距以及在空间上的延伸，为正确评价岩体稳定性提供基础数据。

（2）绘制了一系列节理玫瑰花图，研究了某工程北区各阶段的节理分布与发育情况。走向沿东北—西南方向的节理构造发育程度和密集程度高，产生变形破坏的可能性比较大；东南和西北方向岩层受开挖扰动容易贯通，造成边坡岩体破坏的可能性较大，尤其沿280°∠83°、295°∠81° 和110°∠77°这三类节理面更是如此。

（3）对主要弱结构面与边坡的组合关系进行赤平投影分析，得出不同位置的边坡存在的不稳定性因素与可能发生的边坡失稳情况。优势节理面1和优势节理面3易发生楔体破坏；共轭节理1与共轭节理2易发生滑移破坏；F3和F4断层之间的碎裂结构易产生楔形滑移、倾倒等破坏现象；F3与西北边坡W1、西南边坡W3可能产生局部滑动；F3与正西边坡W2不稳定，易滑动。

图7　北区边坡结构面赤平极射投影图

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U213.1+3[文献码]B

1000-405X（2016）-3-482-2