典型红层岩体结构面对边坡稳固性的影响

郑敏梁

摘要：岩体是由结构面和结构体所构成，岩体结构面对于岩质边坡的稳定性具有重要的影响。不同性质的结构面对于边坡的稳定性具有不同程度的影响。红层边坡岩体作为一种典型的岩体结构，其形成发展特点以及结构等对于岩体的稳固性有着十分重要的影响。本文通过分析红层边坡岩体的背景、基本类型、特征等，分析了对稳固性的影响，从而为建筑工程施工提供参考。

关键词：红层边坡岩体；结构面稳固性

1.研究背景

1.1红层边坡岩体的简要介绍

红层重点是由红色的沉积岩构成，表象特点为陆相，岩石的性质重点为页岩，砂质岩石以及泥性岩石。岩体特点为软硬互层，软弱构型面形成发展。红层岩体软弱构型面的形成发展特点以及构型形状对红层岩体的稳固性有着影响。经过研究侏罗纪时期红层软弱夹层的性状，探究了在建筑工程的施工过程中，红层的构型稳固性和形变特点[1]。本文对不同类型红色边坡岩体对于稳固性的影响，提出了提升稳固性的一些措施，探究了在建筑工程边坡的施工过程中，红层的构型稳固性和形变特点。

1.2红层边坡岩体对稳固性影响的意义

边坡的质地在山体和丘陵区域一般为岩质，在建筑两旁的边坡大多也是如此。这种质地边坡构型稳定的测算和评估，在施工建造中是十分关键的问题。红层边坡构型的稳固程度，对于建筑施工非常关键。它是建筑规划设计依照的前提之一。

在我国基础设施修筑过程中，尤其是在关键的修筑项目中，建筑两旁的地质和地形特点十分繁杂。地形高低不平，地质构型纷繁复杂。岩质边坡的数量庞大，在又高又陡的边坡中裂隙、节理等情况非常容易引发施工事故。边坡中高危险性岩体对施工建设以至日常使用也都产生严重的影响。所以，弄清两侧的红层边坡组成面特点和构型关联，评估邊坡的稳固性，对其进行精准可靠的防治，在建筑工程的安全问题中就显得十分关键。

2.红层边坡岩体构型的基本类别及特点

红层中松软岩体的组成由岩体的结构形式区分，并具有以下特点：关于超厚砂石岩层，当构型面之间的距离超过1m，可看作一个整体：当两个接近垂直的超厚砂岩陡节理形成发展，构型面之间的距离从0.5m到1m，可看作板柱状的构型。红层中其他的松软岩体成分一般为层状岩体构型。当每层的高度超过0.3m，是层状构型；当每层的厚度不足0.3m时，是薄层构型；在软岩体的外层，因为风化情况较为严重，形成的缝隙发展，导致了该岩体的外层构型表现为层状碎裂的特征[2]。通过分析以上红层边坡的岩体构型的辨别条件并参照红层边坡岩体构型的基本状态，可分为六种类别：近水平缓倾斜边坡岩体、倾斜边坡岩体、陡坡、垂直、仰坡岩体和上覆红层边坡岩体。此外，参考岩性组合的基本特征，可以将水平缓倾斜边坡岩体分为四类边坡岩体构型；而参考倾斜边坡岩体依据岩层产状与坡面产状之间的联系可分为四类，依据岩层倾角、岩层与边坡的关系、构型面形成发展程度，将这四种类别区分为六个亚种型，陡坡、直坡、仰坡岩体只有一种构型类别；上覆冲积层岩体只有一种构型类别，依据坡顶线的形状和岩土组合的特点，边坡岩体可分为两种类别，分别为M形堆积土和层状边坡岩体二元结构和双M形堆积土和层状边坡岩体二元结构。

3.区分红层岩边坡岩体构型类别的说明及稳固性

区分红层软岩边坡岩体构型是以边坡岩体的构型状态为条件的，重点依据红层软岩的倾角将其区分为四种类型——近水平缓倾的边坡岩体（倾角小于15°），倾斜的边坡岩体（倾角在15°与65°之间的），陡倾、直立、倒转的边坡岩体（倾角大于65°的）和上覆堆积层的边坡岩体一共4类。由于该四种边坡岩体构型类别不一样，也决定了边坡稳固性的水平不一样，导致了边坡的破坏模式与破坏原理也是不一样的。

3.1近水平缓倾的边坡岩体构型和边坡稳固性

重点受岩性组合影响，但岩层及层间软弱夹层产状近水平缓倾，该类边坡岩体的稳固性重点受岩性组合影响，其次受构型面和软弱夹层的因素影响。综上所述，上述边坡岩体通过参考岩性组合以及构造的特征可以将其分为块状板柱状砂岩的岩体构型、块状板柱状砂岩盖层层状构型以泥岩为主的层状构型，以及砂岩、泥岩等岩体结构的岩互层构型的四种。

3.2倾斜的边坡岩体构型和边坡稳固性

在岩体构型类别和亚种区分中，突出了岩层、层间软弱面、层间软弱夹层和构型面的作用。依据岩层与坡面的关系，将顺层边坡和反倾顺层边坡（顺坡节理形成发展的巨型岩体构型）的岩体构型进行了区分，岩体构型重点由厚砂岩、砂泥岩互层和斜层状岩体构型组成——即指的是顺层斜层状边坡岩体构型、反斜层状边坡岩体构型以及正交层状边坡岩体构型[3]。

3.3陡倾、直立、倒转的红层边坡岩体

此种类型的边坡岩体出现较少——虽然构型面相对形成发展，但岩层弯曲、错动、破碎、陡峭，岩层倾角通常大于边坡倾角，所以构型面对边坡稳固性不起作用。岩性组合特点及岩层与边坡的夹角关系对边坡稳固性影响不明显。所以，这类边坡岩体没有细分为类别和亚种。

3.4上覆堆积层的红层边坡岩体

这是一种特殊的二元构型。这种边坡岩体的稳固性与上覆岩层性质和坡顶形状之间的关联性很大。因此可以参考堆积土和坡顶的特征，区分为两种类别——M形堆积土与层状边坡岩体的二元构型和双M形堆积土与层状边坡岩体的二元构型。区分简单明了，易于工程应用。所以，分类中包括岩体工程地质评价（含边坡病害）和工程建议两部分内容。

4.基于红层边坡岩体构型面对稳固性的测量分析

4.1构型面对岩坡稳固性影响

由于岩体中大部分地质结构面都存在差异，其形成原因也各不相同。并且在岩体稳定性的研究中，结构面的产状、规模情况以及类型的差异，都将对其以及岩体的稳定程度形成干扰（见图1所示）。例如，在对岩体稳定性边界条件进行解析时，作为结构面而言，缓倾角的滑面通常情况下在控制稳定性中最为危险[4]。唯有进行丰富的地质实地考察，和完整的工程地质探究（结构面理论以及优势面理论等），才能够精确地确定可能性滑动面。因此能够确定，结构面产状和岩坡失稳破坏紧密相连。对结构面和坡面进行空间位置分析的必要性不言而喻。然而，在现实工程施工时，岩体结构面的相关参数并不稳定，存在一定的变化，并且较为离散。所以，对实际结构面而言，需要经过周密的测算与统计，才可以对其优势数量和边坡稳定性的影响做出准确判断。

4.2赤平极射投影

对于上述测量分析，是效果最为明显的办法。这一手段的操作原理为，在等体积网上对节理等相关实际测量结果以正常产状进行投影。逐渐向中心增大，圆点为90°，以使极图，然后用密度计测量等容网络上每一个点。然后，运用插入法对节理密度百分比等值线进行描绘。参照其中密度极高点的方位，能够获得优势结构面的统计产状。在赤平投影中，参照边坡产状以及也许会滑动面的综合摩擦角，绘制出边坡的摩擦圆和大圆。这时的边坡滑动条件应为滑动面倾角或两滑动面的交线应小于边坡倾角，且比综合摩擦角要大。在这种投影方法中，边坡大圆和摩擦圆之间的阴影表示为存在滑动隐患的部分（危险区）。依据构型面是否处于危险区及其走向，可以推断构型面对岩体稳固性的影响。两个构型面的结合能否形成楔形，取决于两个构型面的交线是否落在危险区域。它可能在该区域滑动，但在外面是安全的。如果两个构型面倾角与边坡大体上无差异（不排除在安全区内）。然而，若一个结构面的倾角比另一个要大，那么会造成折线滑动[5]。

4.3岩质边坡稳固性评价

岩质边坡破坏多为滑动破坏。所以，依据滑动面的形状和组合，岩质边坡的破坏类别可分为平面滑动、楔体滑动和折线滑动。岩体稳固性评价通常也采用安全系数法的计算方法进行测算。

由于在建筑施工中，所处的环境不同，遭遇岩体环境的情况比较多，岩石边坡更是在施工过程中常见的情形，因此针对不同的环境，通过科学的手段进行系统的测量分析，有助于施工人员更好地掌握现场的详细信息。

5.结语

综上所述，通过红层边坡对于岩体稳定性的分析可以得出以下结论：

5.1对于岩质边坡，尤其是坚硬岩质边坡，应通过分析岩体构型面的倾斜产状和形成发展程度，分析边坡的潜在破坏模式；

5.2赤平投影法计算岩体构型，方便有效，能准确預测构型面边坡的破坏模式；

5.3在结构面的研究中融入了岩石强度相关数据进行测算，评判结果无误，符合实际勘探结果；

通过上述研究，一方面基于不同的方法进行精准测量，其次在建筑施工过程中，结合现场的实际情况，通过筹划与设计，提升红层边坡岩体结构的稳固性。

参考文献：

[1]宋婶，郭建，等；基于优势构型理论的高陡岩质边坡稳固性分析[J].水文地质工程地质， 2010. （37）：83-8.

[2]胡厚田，刘涌江，等； M形路堑边坡病害及其勘察设计问题[J].公路交通科， 2001， 4（18）： 1-3.

[3]习汝华，樊卫花，等；马家岩水库坝基软弱夹层剪切特点及强度[J].岩石力学与工程学报， 2004（22）： 3761-3764.

[4]许建瑞.构造裂面圆分析岩质边坡稳定性的方法[J].工程勘察， 2019， 47（11）： 29-34.

[5]李占航.土质边坡稳定性技术分析探讨[J].四川水泥， 2017， （01）： 221.