地震邊坡穩(wěn)定性的工程地質(zhì)探究

[關(guān)鍵詞]地震 邊坡 穩(wěn)定性 工程地質(zhì)  

　　1地震作用下影響邊坡穩(wěn)定性的關(guān)鍵因素 

　　1.1地形地貌影響 

　　邊坡所處的地形地貌對(duì)邊坡動(dòng)力穩(wěn)定性的影響主要表現(xiàn)在兩大方面：一方面是對(duì)邊坡的坡度以及高度的影響，另一方面是對(duì)邊坡坡形的影響，其中邊坡的高度和坡度的影響要明顯大于邊坡坡形的影響。 

　　在對(duì)已有的強(qiáng)地震觀測(cè)結(jié)果來看，地震頻譜和動(dòng)幅值會(huì)隨著地形高低而發(fā)生變化。在卡格爾山山上以及山腳兩點(diǎn)的強(qiáng)烈余震速度觀測(cè)記錄發(fā)現(xiàn)，山頂部位地震持續(xù)的時(shí)間明顯要大于山腳，放大的效果也更為的顯著，此外，速度、加速度、位移三個(gè)變量的放大效果也不盡不同。外國地震學(xué)家曾經(jīng)做出過觀測(cè)，發(fā)現(xiàn)斜坡上的地震強(qiáng)度要比谷底大約增加了1°；在角度大于15°的圓錐形山體上部和下部的位移幅度相比，部分譜段值增加了近乎7倍；黃土階地要比底部的幅值大4倍左右，要比離開坡階邊緣25米之外的水平地區(qū)大2倍左右。我國著名科學(xué)家王存玉曾經(jīng)在振動(dòng)模型實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)：邊坡頂部由振動(dòng)而產(chǎn)生的反應(yīng)幅值和邊坡底部相比較來說會(huì)有非常明顯的放大。通過精準(zhǔn)的數(shù)值分析之后，同樣也發(fā)現(xiàn)了這一特點(diǎn)。雖然我們無法明確得出地形影響的數(shù)值范圍，但是這些資料都佐證了高度對(duì)地震的影響。 

　　在關(guān)于坡角影響因素的研究中，丁彥慧曾經(jīng)通過對(duì)昭通和爐霍兩個(gè)方面的地震資料進(jìn)行歸納總結(jié)，并得出了坡角與地震滑坡之間的關(guān)系曲線，具體內(nèi)容可概括為以下幾點(diǎn)，首先是角度大于50°以及角度小于20°的地區(qū)發(fā)生滑坡的概率較小，很多滑坡事故都是出現(xiàn)在斜坡角度在30°-50°之間，同樣地震造成的崩塌也大都發(fā)生在斜坡角度在30°以上的地區(qū)，尤其是50°-70°之間的最多。 

　　邊坡的坡形直接影響著邊坡的動(dòng)力穩(wěn)定性。按照整體形態(tài)將邊坡的坡形劃分為三部分，分別是凸坡、直線坡和凹坡。震后的相關(guān)資料顯示，直線形的斜坡發(fā)生崩塌和滑坡事故的可能性要低于凹坡和凸坡，并且大都是在坡度變化點(diǎn)周圍，特別是在凹坡部分，出現(xiàn)滑坡和崩塌的可能性最大，這一結(jié)果和靜力作用下的邊坡穩(wěn)定性存在很大差異。 

　　1.2地質(zhì)環(huán)境的影響 

　　邊坡所處的大地構(gòu)造與工程地質(zhì)有密切關(guān)系。一方面體現(xiàn)在邊坡地質(zhì)發(fā)育上，另一方面體現(xiàn)在邊坡地層結(jié)構(gòu)、地質(zhì)演化過程中新構(gòu)造的運(yùn)動(dòng)和邊坡受到的地震影響上。 

　　而邊坡穩(wěn)定性受區(qū)域性大斷裂的影響也是有利有弊的。積極作用表現(xiàn)在是斷裂帶能夠降低地震的作用強(qiáng)度，不利的是區(qū)域性大斷裂是強(qiáng)震源所在地，并且會(huì)降低邊坡自穩(wěn)能力。那么判定單元和區(qū)域性大斷裂發(fā)育狀況與它的地質(zhì)背景區(qū)域大斷裂到底對(duì)邊坡影響有利還是有弊，則取決于邊坡自身位置。位于震源分處斷裂帶兩側(cè)的邊坡有由于斷裂帶對(duì)地震波的屏蔽作用會(huì)使邊坡失穩(wěn)性降低。反之位于與震源同一側(cè)斷裂帶的邊坡，尤其是在震源帶上的邊坡，其失穩(wěn)性就會(huì)提高。在滑坡密集且呈帶狀分布的地方就是受地域性區(qū)域大斷裂影響，并且座位地震波反射界面的區(qū)域大斷裂也會(huì)使與震源一側(cè)的邊坡受到較復(fù)雜地震影響，因此造成失穩(wěn)性影響；由此可見，邊坡的位置，發(fā)育狀況以及穩(wěn)定性受到大地單元和大斷裂的復(fù)雜影響。 

　　1.3巖性組合的影響 

　　巖性組合對(duì)地質(zhì)災(zāi)害的程度有很大的決定性，不同的組合所造成的危害不同，在地震中，不同的巖土性質(zhì)對(duì)地震的反應(yīng)不同，造成的滑坡程度不同。易造成滑坡的巖石主要有粘土，泥巖，頁巖，石灰?guī)r以及他們的變質(zhì)巖等一些巖性軟弱，易風(fēng)化的軟巖和一些硬巖組成.他們結(jié)構(gòu)松散，抗剪強(qiáng)度和抗風(fēng)化能力較低，在水的作用下其性質(zhì)能發(fā)生變化，遇水濕潤后即產(chǎn)生表層軟化和泥化，有很高的崩解性、親水性和膨脹性。松散堆積中，一些軟硬相間的巖層所構(gòu)成的斜坡發(fā)生滑坡的可能性較大，它們的風(fēng)化碎屑產(chǎn)物以及外來堆積層都極易滑動(dòng)，產(chǎn)生滑坡。在地震力的作用下，我國南北方向的地震帶（黃土高原及丘陵地區(qū)）比較容易發(fā)生滑坡和崩塌。 

　　2對(duì)邊坡動(dòng)力失穩(wěn)機(jī)制的研究 

　　意外地震對(duì)于邊坡穩(wěn)定性產(chǎn)生的傷害是巨大的，其影響主要表現(xiàn)在兩大方面，分別是觸發(fā)效應(yīng)以及積累效應(yīng)；前者就是說地震發(fā)生之后對(duì)邊坡的中軟層造成觸變液化后果或者是使那些臨界狀態(tài)的邊坡造成瞬間失去穩(wěn)定性的現(xiàn)象；而后者就是因?yàn)榈卣鸲�產(chǎn)生的一系列土質(zhì)傷害，主要包括有空隙中、破裂面水壓升高，邊坡的巖體結(jié)構(gòu)逐漸松軟等現(xiàn)象。 

　　胡廣韜曾經(jīng)提出坡體的波動(dòng)震蕩加速效應(yīng)假說，他認(rèn)為因自然界的孕育而發(fā)生的地震雖然會(huì)出現(xiàn)地震波動(dòng)作用不一、強(qiáng)弱不同等情況，但是它對(duì)于任何的斜坡都會(huì)產(chǎn)生影響。當(dāng)天然形成的斜坡接近極限平衡的狀態(tài)時(shí)，地震產(chǎn)生的慣性力會(huì)導(dǎo)致滑坡體迅速下滑，這種效應(yīng)被他稱為坡體震蕩加速效應(yīng)。 

　　一般情況下，邊坡在強(qiáng)烈的地震作用下會(huì)產(chǎn)生兩種作用：首先因地震而產(chǎn)生的超靜孔隙水壓力迅速增大和累積的作用；其次地震慣性力的作用。在這兩種作用的影響下，邊坡沿著滑動(dòng)面的抗滑力將會(huì)減小、下滑力增大。針對(duì)一些土質(zhì)邊坡來說，在孔隙水壓力的作用下，會(huì)出現(xiàn)液化流滑的現(xiàn)象，產(chǎn)生較大的永久移位，這就導(dǎo)致邊坡失穩(wěn)。換句話說，地震產(chǎn)生的超靜孔隙壓力作用以及地震慣性力作用是邊坡失穩(wěn)的根本性原因。 

　　針對(duì)不同的邊坡破壞類型，導(dǎo)致邊坡失穩(wěn)的主要原因也不同，但一般來講，塑性流動(dòng)失穩(wěn)破壞類型是由于孔隙水壓力的累計(jì)作用；層體彎折型是由于地震慣性力作用；而滑動(dòng)型破壞則是這兩種作用共同作用而產(chǎn)生的。 

　　3結(jié)語 

　　在對(duì)歷史經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)的基礎(chǔ)上，我們可以將地震作用下的邊坡穩(wěn)定性的影響因素總結(jié)為：邊坡的地形地貌、地質(zhì)環(huán)境、巖層組合等。以巖體結(jié)構(gòu)控制的觀點(diǎn)為基礎(chǔ)，可將邊坡的工程地質(zhì)模型總結(jié)為兩類：有明顯的控制性結(jié)構(gòu)面的模型；無明顯的控制性結(jié)構(gòu)面的模型。前者主要包括順層邊坡、水平層狀邊坡、反傾邊坡，還包括滑坡體以及由基巖與厚覆蓋層組成的邊坡；后者主要包括無明顯控制性結(jié) 構(gòu)面的節(jié)理裂隙化巖質(zhì)邊坡以及均質(zhì)土坡。 

　　參考文獻(xiàn) 

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　　[3] 俸錦福，郝勇，顏丙山. 邊坡穩(wěn)定性分析理論及方法綜述[J]. 中國水運(yùn)（下半月）. 2009（07）.