增城区风化壳岩土边坡对地质灾害的影响因素

 增城区风化壳岩土边坡对地质灾害的影响因素

庄磊

广东省环境地质勘查院    广东广州    510080

摘要：不同类型的地貌单元不同岩性的地质体形成不同类型的风化壳，地质环境条件复杂。根据历年发生的崩塌、滑坡及局部偶有泥石流等地质灾害，几乎85%以上都发生于风化壳发育地带。基于此，以增城区区域调查为基础，根据风化壳的类型特征，分析各类风化壳的层次和结构，研究风化岩土边坡的岩土工程地质特征及地质灾害的时空分布，探讨边坡地质灾害的形成机制和影响因素，以供参考。

关键词：风化壳;地质灾害;岩土边坡;策略

引言

地处高温多雨的热带亚热地区。岩石风化作用强烈。不同类型的地貌单元不同岩性的地质体形成不同类型的风化壳，地质环境条件复杂。根据历年发生的崩塌、滑坡及局部偶有泥石流等地质灾害，几乎85%以上都发生于风化壳发育地带。

一.风化壳类型

从风化壳的发育对城市建设影响的角度，根据母岩的岩性划分风化壳的类型，分析不同类型的风化壳的岩土结构及其工程性质与场地的稳定性。即从母岩的岩性结合岩土工程地质学进行风化壳分类。根据增城区的地质环境概况，按照区内主要的地层和岩体的岩性，可划分为块状岩类风化壳、变质岩类风化壳、碎屑岩类风化壳等3种类型。

1.块状岩类风化壳

主要包括各期侵入岩体，岩性主要为黑云母二长花岗岩、黑云母花岗岩、花岗岩。花岗岩在生成过程中形成原生节理，生成之后往往受地质构造作用产生构造裂隙，所以在花岗岩体内常见二组或三组相互交错的结构面，使岩体内切割成独特的六面或八面结构体。再参与风化作用，则会失掉原生的力学性质，形成复杂的工程地质特征，对边坡稳定极为不利。岩石风化介质（水、气体、微生物）进入岩体的结构面之后，有利于各种风化作用的进行。裂隙发育密集带，风化作用越强烈，远离裂隙发育带，风化作用越弱。一般情况下，岩石的风化程度是随深度的增加而逐步减弱。增城风化壳的全风化、强风化、弱风化、微风化4个风化带比较明显。全风化带厚度平均7.5m，呈土状，下部夹少量强—中风化岩石碎块，岩芯释水干裂，遇水崩解, 风化强烈，呈坚硬土状，弱透水，粘性较差，水理性能较差，力学强度一般。与下部强风化带的界面一般比较清楚，强风化带，多呈半岩半土状，少量呈碎块状，手可折断，原岩结构清晰，浸水易软化崩解，原岩结构可辨。厚度2.5～4.3m，为软质岩类，力学强度低。强风化与中风化之间有时呈球状风化过渡。

块状岩风化壳发育的特征在不同期次的岩体当中也有较大的差别，有些不一定存在明显的4个风化带，风化界面起伏的差异也较大。

2.变质岩类风化壳

主要指震旦系坚硬块状混合岩岩性的综合体，风化壳母岩主要出露于工作内分布较广，主要为云开岩群变质砂岩、千枚岩、片麻状等。岩体呈整体块状或厚层状。岩性为含砾粘土，亚粘土，对场地稳定很不利。

由上而下的层次为：残积层（红土层），以砂质粘土为主，局部为粘生土、砾质粘性土。黄色、褐黄色：可塑~硬塑，含少量粉砂。层中往往夹全风化岩，局部夹了强风化岩。湿水易软化，略具粘性。埋深3~18m，层厚0.5~3.50m，局部超过3.5m。全风化带：黄色、黄褐色，已全风化呈土状，原岩结构可辨认，岩芯呈坚硬土柱状，手折易断，遇水易软化，为极软质岩。层中夹强风化岩块。顶部标高108m，厚度1.2～8.1m。强风化岩带：灰黄、黄褐夹灰白色，上部风化强烈，岩芯多呈半岩半土状，手掰易断。中下部岩质较上部岩质硬，岩芯多呈碎块状，锤击易碎，属极软岩~软岩。该层分布不均匀，岩质软硬变化大，结构面发育，岩体完整性差，呈散体~碎裂结构。埋深4.7～35m，层厚1.2～8.1m。下部为中风化带，为软岩~较软岩。下部为微风化～完整基岩。

3.碎屑岩类风化壳

母岩主要为云开岩群坚硬－较坚硬层状碎屑岩综合体。主要为石英砂岩、长石石英砂岩、石英粉砂，分布于工作区内各区（县市）的低丘残丘及垄岗斜坡土。由于沉积岩组成的边坡，具有层状结构，各向异性的力学性质显著。不仅层状结构面发育，强度很低，耐风化力弱，而且浸水易于软化，往往是边坡变形的控制面，与其它结构面组合沿层面发生滑坡。岩层层理及两组节理面发育。结构面的发育为岩石风化奠定了基础。风化壳出露地表的厚度一般为1~4m，局部大于4m。在较平坦的岗坡地带，红色风化壳深埋地下。风化土主要为粘土和亚粘土，可塑－硬塑，属低－中压缩性土。碎屑岩类红色风化壳的剖面除局部地段之外，大多数比较简单，在表土层之下为碎屑风化层，下伏母岩。这类风化壳的厚度是相对稳定的，但也明显受构造和母岩岩性与地形的影响，使风化层的厚度局部出现悬殊。

二.风化岩土颗粒组成、矿物成分与地质灾害的形成关系

各类风化壳的物质颗粒级配，使风化岩土层随不同的深度构成不同的孔隙度，形成相对的透水层和相对的隔水层，同时产生岩土层饱和度的差异，使斜坡上的岩土体在孔隙水压力作用下产生渗透破坏，以致崩塌、滑坡。

粘土矿物对其所组成的岩土的工程地质性质有极为重要的作用。在粘土矿物颗粒的表面上存在着双电层，双电层中离子对水分子具有吸附能力，水分子被束缚而形成表面结合水。在形成表面结合水时，将使个体颗粒之间的距离增大，从而提高岩石的孔隙度，使岩土的体积发生膨胀；当外界条件发生变化失去表面结合水时，又会使岩土的体积发生收缩。此外，由于表面结合水的存在而导致岩土的许多新的独特的性质。同时也将改变岩土的某些固有的性质，如产生了塑性和粘着性等，减弱了透水性，增大了可压缩性，降低了抗剪性。这些都是粘性土所具有的“粘土特性”。许多岩土工程的实例证明，粘土矿物对岩土工程地质性质的影响，不仅对其在岩土中含量甚多时具有极重要的意义，甚至当其在岩土中含量并不占优势时，仍能表现出明显的控制作用。

三.抗剪强度和岩土破坏

土的抗剪强度是研究在极限状态下，一部分土对另一部分的剪切破坏和滑动问题。粗粒土无粘性，混有粘粒时粘聚力也甚小，抗剪强度全部来自颗粒间的内摩擦抵抗。岩石在节理面上的强度也主要靠表面摩擦，在剪切过程中产生阻力。土体摩擦强度的大小关系到下列各因素：（1）颗粒的粗细、片状和矿物成分。（2）土的级配和密度，密度愈大接触点交错愈紧，强度也愈大。（3）法向有效应力越大摩擦力也越大。岩石表面摩擦系数和固有剪切强度与结构面的粗糙度、起伏差、湿度、风化程度和填充物质，以及面上的法向有效应力等因素有关。

粘性土通常兼有摩擦力和粘聚力，有时没有摩擦力仅有粘聚力。此力来源于：（1）天然土体中的胶结物质，特别是溶盐氮起的抵抗，但经过剪切结构破坏后能恢复的很少，（2）胶粒和强结合水所引起的粘聚力，它和土的密度、含水量前关，变化范围很大。当含水量等于液限时，粒间充满自由水和弱结合水，这部分粘聚力实际上等于0。当含水量逐步降低扩散层减薄，它又随着排水而急剧增强，受剪后也能够恢复。

四.风化壳的空间分布及其与人类活动的关系

1.水平分布

风化壳的空间分布与形成风化壳的岩性和影响风化壳发育的客观条件有关。这种现象不仅在工作区，而且在广东全省甚至华南地区都基本如此。如前所述，由于花岗岩在成岩过程就形成了原生节理，常常见到2～3组节理面,即结构面，当水、气体、微生物介入结构面则有利于岩石的风化进行。又由于组成花岗岩的石英、长石、云母主要矿物的抗风化力差异较大，石英耐风化，长石和云母易风化。在高温多雨的湿热气候条件的影响下，导至花岗岩风化壳发育深厚。增城区内，以花岗岩为主的侵入岩体的面积为197.37km2，占图幅面积的41.99%，呈岩基、岩株状产出。花岗岩风化壳的发育不仅是典型，而且分布广泛。此外，不仅是花岗岩，其它碎屑岩、变质岩也发育了不同程度的风化壳。在增城区内，大部分的丘陵分布区都可见到风化岩土的分布，这也说明了区域风化岩土的水平分布现状和特点。

2.垂向分布

风化壳的发育爱到地形、植被和水热条件的影响。根据钻探资料，工作区内花岗岩风化壳的发育厚度一般为0.5～15.2m。其它岩类的风化壳为0.8～19.5m。风化壳垂向分布的可见范围，一般在不同区域不同地段的当地地面以上

近年来，随着城市人口的增长和经济的发展，人们的居住环境和生活生产活动的空间已有所改变。在住宅建设，厂房建造，旅游景观景点建设，开垦种植发展经济，资源开发等表现尤其突出。根据调查分析，人们住宅建设以及工业厂房的空间分布，大多数位于海拔标高4～50m的范围，开垦种植和旅游景点建设，会达到30～80m之间。各种等级的交通线路也在标高100m以下居多。如前所述，各类风化岩土的强烈发育带垂向分布也位于150～-25m之间，且是厚度较大的空间区域。可见，风化壳强发育地带正是人类聚居和活动频繁地带。不仅如此，很多实例证明，标高15～120m的空间也正是崩塌、滑坡地质灾害多发的空间区域。

结束语

综上所述，以上几种风化岩土是增城区比较典型，而且较有代表性的风化岩土。根据各类风化壳岩土的物质组成、结构及空间分布等特征，都为崩塌、滑坡，甚至局部的泥石流地质灾害奠定了客观因素和物质基础。在进行工程边坡或地基基础的设计和施工及地质灾害防治工程时，对于各类风化岩土的工程性质是万万不能忽视的问题。

各类风化壳的空间分布为人类的生存和发展造成诸多不利的环境条件，可见，根据风化壳的发育特征和岩土体的物质组成及其工程性质，评价各类风化岩土体在不同情况下的稳定条件，分析影响其稳定的因素，确保人类生存的环境安全和持续发展十分重要。

参考文献

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The Influence Factors of Weathered Shell Rock Slope on Geological Disasters

ZhuangLei，Guangdong Environmental Geological Survey，510080

Abstract：Different types of geomorphological units of different rocky geological bodies form different types of weathered shells, and geological environment conditions are complex. According to geological disasters such as landslides, landslides and local occasional mudslides that occur in previous years, almost 85% of them occur in weathered shell development zones. Based on this, based on the regional survey of zengcheng District, according to the type characteristics of weathered shells, the level and structure of various weathered shells are analyzed, the geological features of geotechnical engineering and the spatial and ternary distribution of geological disasters are studied, and the formation mechanism and influencing factors of slope geological disasters are discussed for reference.

Keywords: weathered shell; Geological disasters; Rock and soil slopes; tactics

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