崩塌形成的條件和機理

　　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(zāi)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(fēng)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(fēng)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(dāng)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(fēng)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(dāng)?shù)谋�破施工，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(yīng)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(dǎo)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(chǔ)上繼承發(fā)展，在危巖體壓應(yīng)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(fēng)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(fēng)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(chǔ)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(chǔ)上繼承發(fā)展，在危巖體壓應(yīng)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(yīng)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(yīng)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(shè)計防治加固工程。
　　參考文獻
　　[1] 周維垣.巖石高邊坡的穩(wěn)定與治理.巖土工程的回顧與前瞻[M].人民交通出版社，2001.
　　[2] 蔡美峰.巖石力學(xué)與工程[M].科學(xué)出版社，2002.32008年第12期
　　[3] 胡厚田.崩塌與落石[M]北京：中國鐵道出版社，1989：1一183
　　[4] 曾廉.崩塌與防治[M]四川：西南交通大學(xué)出版社，1990：56一98
　　[5] 胡海濤.中國地質(zhì)災(zāi)害類型、分布及防治建議[J].水文地質(zhì)工程1993，VoL20
　　[6] 段永侯等.中國地質(zhì)災(zāi)害[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，1993.

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