开通VIP,畅享免费电子书等14项超值服
首页
好书
留言交流
下载APP
联系客服
在斜坡工程地质研究中,岩层倾向与坡向的空间关系是影响斜坡稳定性的核心因素之一。这种相对关系不仅决定了斜坡的潜在破坏模式,还直接指导着工程建设中的风险评估与防治措施设计。根据岩层倾向与坡向的夹角及组合特征,斜坡可划分为顺向坡、逆向坡、斜向坡和平行坡四大基本类型,每种类型具有独特的地质结构特征和稳定性表现。
1顺向坡:倾向与坡向一致的高风险斜坡
1.1定义与分类标准
顺向坡指岩层倾向与斜坡临空面倾向完全一致或夹角小于 20° 的斜坡,是工程中最危险的斜坡类型之一。根据岩层倾角(α)与坡角(β)的关系,可进一步细分为:
顺层滑动型(α < β):岩层倾角小于坡角,易形成典型的顺层滑坡。
切层滑动型(α ≥ β):岩层倾角大于等于坡角,滑动面可能切穿层面,形成切层破坏。
1.2地质特征与破坏模式
地质特征顺向坡的层理面或软弱夹层(如页岩、泥岩)成为潜在滑动带,地下水易沿层面渗透,软化夹层物质。例如四川雅砻江锦屏水电站库区的砂板岩顺向坡,泥质夹层遇水后黏聚力下降至 5~10kPa,成为滑动控制因素。
破坏模式
渐进式滑动:首先在坡脚出现鼓胀变形,随着裂隙扩展,滑动面逐渐贯通,最终发生顺层滑坡。如重庆云阳鸡扒子滑坡,滑动前坡脚岩体挤压破碎,形成长约 200m 的鼓丘。
暴雨或地震触发:强降雨下地下水压力激增,或地震动荷载打破平衡,可能引发高速滑坡。2018 年金沙江白格滑坡(顺向坡)即因持续降雨导致滑动带饱和,最终体积达 1.5 亿 m³。
1.3工程应对措施
控制坡率与清方:将坡率放缓至小于岩层倾角(如 α=30° 时,坡角 β≤25°),清除表层松动岩体。
支挡结构:采用抗滑桩(嵌入稳定基岩深度≥1/3 桩长)、预应力锚索(锚固力≥500kN)等固定滑动带。
排水系统:布置仰斜排水孔(倾角 10°~15°)和截水沟,降低孔隙水压力。
2逆向坡:倾向与坡向相反的稳定型斜坡
2.1定义与结构特征
逆向坡指岩层倾向与坡向夹角大于 90° 的斜坡,岩层呈 “反倾” 状态,如悬崖峭壁或山体后缘的逆向边坡。其稳定性主要取决于岩层完整性和层间结合力,典型案例为长江三峡地区的灰岩逆向陡壁。
2.2破坏模式与风险特征
主要破坏形式
倾倒破坏:当岩层倾角较缓(如 20°~30°)且坡高较大时,底部岩层受弯剪作用发生断裂,岩体逐块倾倒。如挪威 Eikesdalen 谷的片麻岩逆向坡,因冻融作用导致岩层根部断裂,形成高 300m 的倾倒岩体。
崩塌:陡倾逆向坡(倾角 > 70°)的表层岩块易沿节理面脱落,如华山北坡的花岗岩逆向陡崖,每年均发生小规模岩块坠落。
稳定性优势岩层自重产生的法向应力可增强层间摩阻力,天然状态下整体稳定性较高,适合作为工程边坡(如高速公路逆向岩质边坡)。
2.3工程利用与防护
优先选址:铁路、公路选线时可优先利用逆向坡,减少开挖工程量。如成昆铁路沙马拉达隧道出口段逆向边坡,坡高 80m 仍保持稳定。
局部防护:对高陡逆向坡采用主动防护网(如 GPS2 型,抗拉强度≥300kN)或锚杆挂网喷混凝土,防止危岩坠落。
3斜向坡:倾向与坡向斜交的中等风险斜坡
3.1几何特征与分类
斜向坡的岩层倾向与坡向夹角介于 20°~90° 之间,根据夹角大小分为:
小角度斜向坡(20°~45°):接近顺向坡,稳定性受层面与节理组合控制。
大角度斜向坡(45°~90°):接近逆向坡,破坏模式以沿节理面的楔形体滑动为主。
3.2破坏机制与典型案例
楔形体滑动两组斜交结构面(如层面与陡倾节理)切割岩体形成楔形体,其滑动方向与两组结构面交线一致。如福建沿海花岗岩斜向坡,节理面(倾角 60°/ 倾向 NE30°)与层面(倾角 40°/ 倾向 SE15°)交线倾向SE25°,与坡向(SE30°)夹角 5°,导致楔形体沿交线滑动。
渐进式崩塌斜向坡的坡肩易因卸荷作用产生拉裂隙,随着裂隙扩展,岩块沿结构面逐步塌落,形成阶梯状崩塌带。
3.3工程处理要点
结构面调查:通过无人机航测和地面测绘,识别主要结构面产状,采用赤平投影法分析楔形体稳定性。
锚固与拦截:对潜在滑动楔形体采用锚杆(间距≤3m)或锚索加固,坡脚设置拦石坝(高度≥5m,容量≥1000m³)。
4平行坡:倾向与坡向垂直的特殊类型
4.1地质特征与破坏模式
平行坡的岩层倾向与坡向垂直(夹角 90°),常见于直立岩层或褶皱核部。其稳定性取决于岩层垂向节理发育程度:
完整岩层:如直立砂岩边坡,稳定性较高,破坏形式多为局部岩块坠落。
碎裂岩层:如片理直立的千枚岩斜坡,易沿垂向节理发生崩塌,如西藏林芝地区的片岩平行坡,雨季时因节理充水导致岩块塌落。
4.2工程应用与防护
垂直开挖优势:可形成直立边坡,减少土石方量,如矿山垂直开采面。
危岩清理与锚固:对高陡平行坡采用爆破清除危岩,或用锚杆(长度≥6m)固定松动岩块,结合截水天沟防止雨水渗入节理。