崩塌破坏发生在天然山坡的陡坡和高陡开挖边坡部位,在自重作用下产生瞬间塌落破坏。崩塌破坏主要发生在岩质边坡中,当松散堆积物在较陡开挖部位,或在库水作用下时也有可能发生崩塌破坏。按发生崩塌的机制,可分为倾倒型和滑移型两种崩塌破坏类型。
图8-4 斜面上岩块的几何要素
如图8-4所示,置于斜面上的岩块由两组节理J1和J2切割形成,节理间距分别为岩块的底边长b和高度h0J1为近SN向或近EW向陡倾角节理,产状为N0°~20°E、NW(SE)∠75°~80°或N70°~85°W、NE∠75°~80°;J2为倾向河谷[产状近SN,E(W)∠32°~45°]或倾向冲沟的顺坡中缓倾角卸荷节理。节理间距比b/h决定了岩块发生崩塌的形式。当b/h>1时,岩块重力W的矢量落于底边b之内,如果斜面倾角α大于摩擦角φ,岩块将产生滑移型崩塌;当b/h<1时,岩块高而细,重力矢量W在地质营力作用下可能落于底边b之外,此时岩块将产生倾倒型崩塌。
1.倾倒型崩塌
倾倒型崩塌破坏是天然山坡失稳的主要形式之一。按岩性或结构面组合与工程边坡的关系,倾倒型崩塌破坏主要有以下3种组合情况:
(1)边坡岩性分布存在下软上硬或软硬相间结构特征的地段,由于片岩、角闪斜长片麻岩和黑云花岗片麻岩抗风化能力的差异,较软弱的片岩和角闪斜长片麻岩全强风化岩体厚度相对较大,加之各类层间错动、断层的存在,在逆向坡软弱岩体易被压缩变形,从而导致上部岩体倾倒拉裂变形,进一步发展,则产生崩塌破坏。左岸砂石料加工系统、孔雀沟石料场Ⅲ料区,边坡上部岩性主要为黑云花岗片麻岩,下部为角闪斜长片麻岩夹黑云花岗片麻岩,其中还夹有多层片岩,浅部角闪斜长片麻岩和片岩多为全强风化(部分地段呈土状),片麻理总体产状为N70°~80°W、NE∠55°~70°,发育有Ⅲ级结构面(F23、F15、F18、F2、挤压带G1等)和Ⅳ级结构面若干条,在边坡上表现为软硬相间,这些地段与片麻理走向近平行的边坡为逆向坡,易发生倾倒型崩塌破坏。(www.daowen.com)
(2)岩层近直立的冲沟地段,如左岸饮水沟和右岸大椿树沟,片麻理产状近EW向直立,平行片麻理的结构面发育,Ⅱ级断层F7从沟中通过,由于冲沟深切,在地质营力作用下,冲沟两侧岩层均有不同程度的倾倒崩塌现象,边坡开挖揭露片麻理倾角仅为20°~60°。在这些地段,近EW向的工程边坡有可能产生类似的倾倒型崩塌破坏。右岸大椿树沟C区高程10m边坡开挖揭露的陡倾黑云花岗片麻岩岩层倾倒折断现象,在其上游近断层F7侧为全、强风化的角闪斜长片麻岩,由于F7的影响,岩体中Ⅳ、Ⅴ级结构面发育,局部密集发育,风化程度也相应较深。大椿树沟深切产生临空面,在适当的地质时期产生向大椿树沟的倾倒变形,继而产生崩塌。因临空面的空间限制,崩塌物位移量不大,主要表现为整体倾倒成层堆积。在倾倒过程中,由于层间错动差异,局部产生空洞,该地段倾倒变形岩体主要分布于3号山梁上游高程10m以上部位,片麻理产状近EW、走向陡倾SW,而倾倒崩塌堆积主要分布于高程1410m以上,片麻理产状近EW、走向倾向SW∠40°~60°。左岸2号山梁也存在类似的黑云花岗片麻岩岩层向饮水沟侧倾倒崩塌的现象。
(3)近SN向节理密集发育地段,工程边坡近SN向陡开挖,则有可能产生倾倒型崩塌破坏,这种类型组合的倾倒型崩塌破坏。从天然地貌可以观察到,许多高陡峭壁就是近SN向节理裂隙倾倒崩塌形成的,山梁上游侧坡面(岸砂石系统上游地段)地貌,基岩裸露地段岩性为黑云花岗片麻岩,岩体中近SN向陡倾角节理发育,且间距一般为50~150cm,在中缓坡面上未见连续滑移面,该地段岸坡的形成受结构面控制,主要为沿SN向陡倾角节理发生倾倒型崩塌破坏,局部形成陡壁。
2.滑移型崩塌
滑移型崩塌破坏也是天然边坡失稳的主要形式之一。
滑移型崩塌破坏一般发生在顺坡中缓倾角节理发育不均匀的地段,如图8-5所示,边坡上发育有顺坡中缓倾角结构面和近SN向陡倾角结构面,随着变形的发展,裂面逐渐扩展,当裂面贯通后,就容易产生以近SN向陡倾角结构面为后缘拉裂面、近EW向陡倾结构面为侧向切割面、顺坡中缓倾角结构面为底滑面的滑移型崩塌破坏,在结构面连通率较好的地段,经常发展为扩展式的滑移型崩塌破坏。连通率相对较差的地段,如左岸6号梁下游侧高程10m以上高线公路边坡开挖,在开挖爆破后发生塌方,即属于此类破坏。
图8-5 滑移型崩塌破坏示意图
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