《工程地質(zhì)分析原理》（地質(zhì)出版社，成都理工大學(xué)張倬元、王蘭生、王士天編著）是筆者最喜歡的書之一，常讀常新，其對斜坡變形機制的探討可謂是經(jīng)典。雖然國內(nèi)外對斜坡變形機制的分類有多種多樣，但該書的分類方法是斜坡變形機制分類江湖中的“武當(dāng)、少林”，是筆者推崇的分類方法之一。基于此，筆者基于該書的變形機制分類方法，結(jié)合工程實踐中遇到的案例與其它行業(yè)的稱謂，對斜坡變形機制進行探討，供大家參考。巖土工程遵循定性分析為基礎(chǔ)，定量分析為手段的理念或原則，即斜坡穩(wěn)定性分析首先要對病害原因進行定性，準確掌握發(fā)病原因，在此基礎(chǔ)上方能合理的定量開具“處方和藥量”。在斜坡工程中就表現(xiàn)為首先要有一個全面掌握資料的全局觀斜坡“地質(zhì)模型”，在此基礎(chǔ)上去掉對分析斜坡病害不重要的部分而保留實質(zhì)核心內(nèi)容，建立抽象的“概念模型”。只有以上這兩部分的合理定性、建模，方能為下一步建立計算的“力學(xué)模型”或仿真的“數(shù)值模型”奠定基礎(chǔ)，方能使計算和仿真最大限度的反映真實的坡體病害情況。因此，斜坡的變形機制在斜坡病害中具有奠基性的作用。依據(jù)變形機制，斜坡變形分為蠕滑拉裂，滑移拉裂、彎曲拉裂、塑流拉裂、壓致拉裂和滑移彎曲六類。以上這六類斜坡變形都存在“拉裂”這一巖土體破壞的核心，就是“斜坡”巖土體的破壞是基本上沒有壓壞的，它都是通過強度更低的剪切或拉張而導(dǎo)致破壞的。即使巖體受到純粹的壓力，它也最終由壓應(yīng)力表現(xiàn)為剪應(yīng)力或拉應(yīng)力而導(dǎo)致巖體變形、破壞。
1、蠕滑拉裂：主要發(fā)生于均質(zhì)或類均質(zhì)體的潛在滑體，坡體變形表現(xiàn)為斜坡地表變形大而下部變形小的“類倒三角形”分布形態(tài)。所謂均質(zhì)主要指黃土、粘土等單一土體，類均質(zhì)主要指堆積體、半成巖和碎裂巖、糜棱巖等沒有優(yōu)勢結(jié)構(gòu)面的破碎巖體。
此類坡體首先表現(xiàn)為地表淺層的蠕滑，導(dǎo)致坡體后部拉裂，造成坡體前緣剪應(yīng)力集中而變形，即一般情況下坡體先出現(xiàn)后緣拉裂和前緣剪切滑面。在后期的時效變形作用下，斜坡中部滑面逐漸貫通而導(dǎo)致滑坡發(fā)生。此類斜坡的滑面由最大剪應(yīng)力控制，故滑面形態(tài)多為圓弧或類圓弧狀，滑面是后期在斜坡變形過程中逐漸形成的，其病害在工程實踐中多表現(xiàn)為多種類型的堆積層滑坡。
圖1 斜坡的蠕滑拉裂 2、滑移拉裂：主要發(fā)生于順層斜坡或順傾臨空結(jié)構(gòu)面貫通的切層斜坡，坡體變形表現(xiàn)為斜坡地表與坡體下部的變形近于一致的“矩形”分布形態(tài)。此類斜坡變形主要指沉積巖的順層斜坡、巖漿巖等的似層狀外傾斜坡、切層結(jié)構(gòu)面貫通外傾的巖質(zhì)斜坡等，即坡體變形有一個“先天的軟弱夾層”，坡體利用該軟弱夾層發(fā)生滑移變形。此類坡體在斜坡傾角大于軟弱夾層的綜合內(nèi)摩擦角時就會出現(xiàn)斜坡變形，斜坡變形時一般沒有明顯的抗滑段、主滑段或牽引段，而表現(xiàn)為斜坡某一部分在外因作用下出現(xiàn)整體滑移而導(dǎo)致與后部巖體拉裂后向臨空面發(fā)生滑移。此類斜坡的發(fā)生由于受軟弱夾層的控制，故滑面形態(tài)多為層狀，其病害在工程實踐中多表為順層、似層狀滑坡。
3、彎曲拉裂：主要發(fā)生于陡立順傾或反傾于坡內(nèi)的層狀與似層狀軟巖或較軟巖，以及外傾追蹤結(jié)構(gòu)面發(fā)育的硬巖或較硬巖的巖質(zhì)斜坡。這是由于軟巖或較軟巖延性較好，在陡傾或反傾層狀巖體重力作用下，各個“層狀懸臂梁”發(fā)生延性彎曲而最終折斷形成貫通性破壞面（滑面）。而硬巖或較硬巖由于剛度大無法發(fā)生延性變形，故往往利用巖體中的結(jié)構(gòu)面發(fā)生“似彎曲折斷”的貫通性破壞面（滑面）。此類坡體首先在斜坡表層發(fā)生卸荷回彈出現(xiàn)拉裂，繼而坡體在重力作用下不斷使裂縫向深部發(fā)展，在多個“層狀懸臂梁”共同作用下就會出現(xiàn)一個貫通性的破壞面而出現(xiàn)“低頭哈腰”形態(tài)。這類斜坡病害的一個重要特征就是拉裂縫呈上大下小的V形，并在折斷面處尖滅，一般不會出現(xiàn)如滑移拉裂模式中的拉裂縫上下近于一致的形態(tài)。當(dāng)折斷面貫通后，上部彎曲巖體就會依附于該折斷面發(fā)生類似于滑移或蠕滑拉裂模式式的滑坡。此類病害在工程實踐中多表為傾倒體變形模式。
圖3-1 斜坡的彎曲拉裂形態(tài)及拉裂槽（較軟巖） 
圖3-2 斜坡的彎曲拉裂（30萬方的大型傾倒體、較軟巖）
4、塑流拉裂：主要發(fā)生于斜坡體中存在較大厚度的軟弱帶（軟弱巖體、斷層破碎帶）、采空區(qū)，造成上部巖土體在重力作用下擠壓下部軟弱帶變形或向采空區(qū)緩慢變形，導(dǎo)致上部巖土體依附于后部陡傾結(jié)構(gòu)面下錯而發(fā)生病害。這類發(fā)生的一個主要基礎(chǔ)是下部具有一定厚度的、可以用于壓縮的軟弱帶或采空區(qū)，即底錯帶，類似于在軟土上部加載填方的破壞形式。底錯帶過薄時上部巖體無法擠壓下部軟弱層故很難發(fā)生塑流拉裂變形。此類斜坡病害首先發(fā)生在上覆巖體與底錯帶交界面部位，這是由于在上部硬巖或完整土體的重力作用下導(dǎo)致底錯帶發(fā)生變形，繼而造成上部巖體依附于自身的結(jié)構(gòu)面發(fā)生拉裂解體而與后部斜坡體脫離所致。此類病害初期往往豎向位移大于水平位移，在工程實踐中稱之為錯落，往往會出現(xiàn)較大的下錯后壁。錯落病害若不加以處治，后期會利用底錯帶發(fā)生錯落式滑坡，此時坡體的水平位移往往大于豎向位移。
圖4-1斜坡的塑流拉裂（變質(zhì)砂巖錯落體） 
圖4-2斜坡的塑流拉裂（變質(zhì)砂巖坡腳底錯帶） 
圖4-3斜坡的塑流拉裂（黃土錯落） 5、壓致拉裂：主要發(fā)生于斜坡體中發(fā)育近水平狀緩傾結(jié)構(gòu)面或薄層狀軟弱夾層，在不利因素作用下發(fā)生上部巖體向臨空面的緩慢蠕滑時，導(dǎo)致局部拉應(yīng)力集中而形成與滑移面近于垂直的拉張裂縫。如果巖體中存在陡傾結(jié)構(gòu)面，此時在拉應(yīng)力作用下就會依附于陡傾結(jié)構(gòu)面形成拉張裂縫。此類斜坡在溝谷長期切割或坡體人工開挖作用下在不同性質(zhì)的巖體中出現(xiàn)差異卸荷回彈，導(dǎo)致接觸面部位巖體出現(xiàn)拉張裂縫。這種裂縫隨著時效變形的發(fā)展而出現(xiàn)自下而上（有時也會出現(xiàn)由接觸面自上而下）不斷擴容、追蹤貫通，最終由于累進性破壞而形成貫通性滑面。其病害在工程實踐中多表為平推式滑坡。
圖5-2 斜坡的壓致拉裂（側(cè)壁發(fā)現(xiàn)的滑面位置拉張擴容裂縫） 6、滑移彎曲：主要發(fā)生于長大、傾角較陡的順層斜坡，且多出現(xiàn)在薄層狀巖體中。這是由于順層坡體長度較小或傾角較小時，很難提供較大的下滑力造成下部巖體發(fā)生剪切破壞；巖層厚度過大也往往由于其具有較強抗剪能力而能抵抗后部較大的下滑力，故也較難發(fā)生彎曲。斜坡變形表現(xiàn)為后部坡體首先發(fā)生滑移拉裂變形，但由于斜坡前部臨空面欠佳而導(dǎo)致后部滑體對下部巖體發(fā)生擠壓，導(dǎo)致下部巖體發(fā)生縱向彎曲破裂。對于平面型斜坡，其下部出現(xiàn)擴容和層狀巖體隆起，最終在彎曲部位形成貫通切層剪切面，導(dǎo)致后部滑體沿該剪切面發(fā)生滑坡。對于上陡下緩式斜坡，往往彎曲部位發(fā)生于層面轉(zhuǎn)折處，且往往可能不在彎曲部位發(fā)生切層滑面而直接依靠原層面滑移，尤其是在水庫蓄水作用下導(dǎo)致下部緩傾抗滑段巖體抗力減小更宜發(fā)生。滑坡在整體上表現(xiàn)為以后部順層滑移為主，下部切層變形為輔的變形模式。此類病害與滑移拉裂模式破壞的區(qū)別在于前部彎曲部位附近的滑動巖體與前部未動的巖體在產(chǎn)狀有很大的差異。其病害在工程實踐中多表為順層潰曲式滑坡或上陡下緩式的順層-切層滑坡。
以上探討是基于《工程地質(zhì)分析原理》進行的，當(dāng)然，不同的行業(yè)具有不同的斜坡變形機制分類，但不管怎么分類，均殊途同歸，只要有利于斜坡病害的治理，都是好的分類，巖土工作者可根據(jù)具體的行業(yè)習(xí)慣或坡體變形特征選用即可。
|
