基于赤平投影的某岩质边坡稳定性分析

李进豪 杨立

中国能源建设集团陕西省电力设计院有限公司，陕西 西安 710054

摘要：赤平投影法是评价坚硬—半坚硬层状结构岩质边坡的一种有效方法，本文分析了某岩质边坡危岩崩塌形成的主要影响因素，并运用赤平投影法对其稳定性进行评价，预测该边坡的发展趋势，为其后的防护治理提供依据。

关键词：岩质边坡；赤平投影；稳定性分析；发展趋势

0引言

目前，我国在山区的基础设施建设项目越来越多，随之而来伴随着一系列的岩质边坡地质灾害，严重威胁着人员安全，造成经济损失。边坡稳定性一直以来是边坡研究的重点，赤平投影法分析可以直观地表明各组结构面的组合关系、结构面与边坡的关系，以及一些相交结构面将岩体切割成一些滑塌体，是一种直接、简单、有效的稳定性评价方法^[1-4]。

1边坡概况

该边坡位于仓上镇裴家河左岸，坡脚为203县道，边坡体宽约280m，高150m。边坡顶部山体较平缓，基岩全裸露，千枚岩强风化层厚度达12m。中部山体地形陡峻，中上部为基岩裸露区，坡度30°～45°，缓坡地带堆积有大量崩落的石块；中下部为碎石土覆盖，坡度20°～30°，由于农业耕种、造林植树平整场地形成了小型台阶式平台。下部坡度较平缓，坡度15°～20°，总体呈 “缓-陡-缓”地形。基岩为志留系千枚岩（S），表层风化强烈，节理裂隙发育，岩层产状基本为110°∠6°。

1.1危岩体分布特征

坡体东侧为基岩裸露区，中上部可见两处规模较大的陡崖，基岩裸露，节理裂隙发育，形成危岩体；坡体西侧为碎石土所覆盖，坡脚因为切坡修路形成高25m的近直立边坡，节理裂隙发育，坡面有裂隙水渗出，形成危岩体。

边坡东侧上部危岩体（以下称BT1），宽约40m，相对高差10～26m，崩塌体厚度约15m，体积约15000m³（按平均高差25m计算），属中型岩质崩塌，崩向168°，崩塌堆积物方量约6m³。危岩体坡面倾角80°~85°，岩体风化破碎严重，节理裂隙发育，开度2~10cm，无充填物，延伸较好，延伸长度约2~6m，密度10条/2m。危岩体上部岩体呈悬空状态，后缘出现最大宽度达2m的不连续裂缝。

边坡东侧下部危岩体（以下称BT2）宽约30m，相对高差28～36m，崩塌体厚度约15m，体积约14000m³（按平均高差35m计算），属中型岩质崩塌，崩向140°。危岩体坡面近直立，表层风化严重，节理裂隙发育，部分岩石块体沿节理面与基岩分离产生松动和破坏现象，裂缝宽5~20cm，倾向坡外。

边坡西侧坡脚处危岩体（以下称BT3）宽约42m，相对高差10～24m，崩塌体厚度约3m，体积约2772m³（按平均高差22m计算），属小型岩质崩塌，崩向158°。危岩体系上世纪80年代修建203县道时人工开挖坡脚形成，坡面凹凸不平，近乎直立，开挖完成后未采取任何防护措施。

1.2边坡变形破坏现状

调查发现BT1后缘存在多处明显的裂缝，呈断续近弧形分布，具有贯通的趋势，裂缝距离坡面8m，裂缝后部母岩风化严重，节理发育明显，岩体强度极低。坡面在不利结构面的作用下，不断掉块，导致坡体下部凹，上部局部突出的形态。上部岩体在重力及其他不利作用下，导致裂缝不断加宽、延伸。

BT2坡面上分布多处岩腔，山体风化严重，节理裂隙发育，部分岩块沿节理面与基岩分离产生松动和破坏现象，裂缝宽5~20cm，倾向坡外。随着风化程度的进一步加剧，岩体强度降低，起支撑作用的岩体脱落，坡体后缘也将产生拉张裂缝，下部岩体将不能承载上部岩体的重力，进而发生崩塌灾害。

BT1和BT2均处于山体中上部，高度在70m以上，为高位危岩体，重力势能较大，一旦发生破坏，势必会对坡脚处的房屋和公路造成严重的伤害。

BT3系由人工开挖形成，基岩出露，局部悬空，节理裂隙发育，部分岩石块体由于受结构面的影响，已出现松动变形，甚至与母岩已经分离，直接威胁着坡脚处公路的安全。

2坡体变形破坏主要影响因素

2.1岩性条件

在陡崖地段的岩体岩性为志留系千枚岩，节理裂隙发育，岩石破碎，为危岩的形成提供了物质基础；千枚岩抗风化弱，岩石强度低，下部岩体的风化脱落造成局部陡坡地段岩层悬空、探出部分在重力和水力及风化作用下，使节理逐渐张开，裂隙逐渐加大，增加了岩体的不稳定性。

2.2结构面特征

通过现场调查与分析，几处崩塌隐患体的稳定性主要受结构面控制。

对于BT1，控制性节理面为：110∠64°，28∠87°。

对于BT2，控制性节理面为：213∠50°，80∠88°。

对于BT3，控制性节理面为：112∠71°，210∠79°。

这几组结构面基本上把这三处危岩体切割成了块体，控制了该崩塌隐患体的稳定性。

2.3水的作用

水的作用主要表现为以下几个方面：一是在雨季张开的裂隙为雨水充满，导致静水压力增大；二是降雨使岩体的容重增加；三是崩塌隐患结构面发育，岩体较破碎，降水通过岩体中的裂缝下渗时，携带走裂缝中的细粒物质，使岩块间的摩阻力变小；四是在水的楔入作用下将促使岩块脱离母体松动、下落。

3稳定性分析

BT3由于修路开挖形成基岩出露，风化作用强烈，部分岩石块体由于受结构面的影响，已出现松动变形，甚至与母岩已经分离，极易发生崩塌，现状分析稳定性差。

BT1和BT2整体呈碎裂状，结构面发育，部分岩体受地震和前期开山修路爆破影响，裂缝加宽，局部裂缝已贯通，岩体表面裂隙发育，几组控制性结构面倾向与崩塌隐患体坡面近一致，部分岩石块体松动脱落，导致上部局部岩体悬空现象，在各种不利因素的影响下，极易发生崩塌，现状分析稳定性差。

根据岩层结构面做极射赤平投影，如图下所示。

BT1两组控制性节理面为：110∠64°，28∠87°，崩向为168°，坡顶面倾角为46°，坡面倾角为82°。BT2两组控制性节理面为：213∠50°，80∠88°，崩向为140°，坡顶面倾角为34°，坡面倾角为56°。BT3两组控制性节理面为：112∠71°，210∠79°，崩向为158°，坡顶面倾角为23°，坡面倾角为83°。根据三处崩塌隐患点边坡赤平投影图可以看出，结构面交点与坡面处于同侧，但位于边坡投影弧之间，说明结构面交线的倾角小于边坡面倾角而大于天然坡角，这种情况沿不利外倾面发生滑移破坏的可能性很大，严重威胁附近居民生活和道路安全。

4结论

1. 本文运用赤平投影方法对某岩质边坡稳定性进行评价，得出该边坡三处崩塌点均存在安全隐患，该方法较为简单，有效。

（2）对于BT1和BT2建议在清除表面破碎岩体基础上，采用预应力锚索+主动防护网进行加固。对于BT3建议在修整坡面平整的基础上采用锚杆挂网喷浆的治理措施。同时应做好坡体的截排水工作。

参考文献

1. 谢鹏,陈昊,张凌晨,卿菁,卢应发.黄水河岩质边坡的稳定性分析[J].湖北工业大学学报,2020,35(05):88-91.

2. 陈元勇.采矿场西帮边坡工程地质特征及稳定性研究[J].黑龙江交通科技,2020,43(10):4-5+7.

3. 程宏光,吴明亮.赤平投影法在岩质边坡稳定性分析中的应用[J].西部资源,2020(04):117-119.