崩塌治理工程勘查Word文档格式.docx
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变形征兆
主要表现为垂直裂缝的发育或既有竖向裂缝的张开还
有和其他方向裂缝的组合,有时并不存在明显征兆
表面常可见到规律性纵横裂缝发育,如上部弧形拉张裂缝、中部两侧的羽状剪切裂缝、前部的放射性张裂缝等;
此外,前沿地下水异常、前沿隆起、周边小型坍塌、位移加速等均是明显的临滑征兆
6
地质地貌
陡崖是其先决条件,通常岩土体节理裂隙发育或有明
显不利结构面组合存在
地貌上并不一定存在特定特征,但在滑体内通常存在可查明的软弱面或软弱带,或者岩土体本身软弱而又存在坡脚陡坎或开挖活动
7
发展过程
一次完成,崩塌体本身不再发生二次崩塌(散布于缓坡上的崩塌物的再次运动应归入溜塌、落石等其他灾害形式)
因滑动阻力的存在有时会暂时停滞,具备条件后会发生二次滑动,如古滑坡复活,而且是工程活动中常见的滑坡形式之一
8
转换关系
对于陡崖下为缓坡而使崩塌体大量散布堆积于其上时,该崩坡积物历经一定时间后,在一定条件下会发生滑坡型破坏;
当垂直位移较小时,崩塌体也可直接转化为滑坡式运动;
崩塌体击落在古滑坡体或松散堆积体上部时,可能使古滑坡体复活或产生新滑坡
下部为临空较高的陡坡是,上部的高位滑坡将转化为后续的崩塌式运动,或者高位滑坡停滞体在一定条件下以崩塌形式发生二次破坏;
滑坡体高陡的后壁因大量裂缝的存在而不断发生规模不等的崩塌
9
防治措施
危岩清理、嵌补、锚固、挡墙等
坡顶减载、坡脚压载、挡墙、抗滑桩、锚固等
3.4.1.2崩塌分类
按照不同目的,崩塌可有多种分类方法,简述如下:
(一)根据崩塌体物质成分划分,当崩塌体为土体时一般称为土崩,崩塌体为岩体时一般称岩崩。
(二)根据形成机理划分如下表:
表3-4-2崩塌按形成机理分类
类型
岩性
结构面
地貌
受力状态
起始运动形式
倾倒式崩塌
黄土、直立岩层
多为垂直节理、直
立层面
峡谷、直立
岸坡、悬崖
主要受倾覆力矩作用
倾倒
滑移式崩塌
多为软硬相间的岩
层
有倾向临空面的结
构面
陡坡通常
大于550
滑移面主要受剪切力
滑移
鼓胀式崩塌
黄土、粘土、坚硬岩层下有较厚软岩层
上部垂直节理,下部为近水平的结构面
陡坡
下部软岩受垂直挤压
鼓胀伴有下沉、滑移、倾斜
拉裂式崩塌
多见于软硬相间的
岩层
多为风化裂隙和重
力拉张裂隙
上部突出的悬崖
拉张
拉裂
错断式
坚硬岩层、黄土
垂直裂隙发育,通常无倾向临空面的结构面
大于450
的陡坡
自重引起
的剪切力
错落
三)根据规模大小划分如下表:
表3-4-3崩塌按规模等级分类
灾害等级
特大型
大型
中型
小型
体积V(104m3)
V≥100
100>
V≥10
10>
V≥1
V<
(四)根据崩塌体形态还可划分如下:
落石是单个或多个(群体)岩块在这里和/或其他外力作用下脱离母体或离开原位,突然从陡坡以坠落(自由落体)滑动、弹跳、滚动或它们的某种组合方式,顺坡向下剧烈快速运动,最后散集于坡脚或缓坡上的一种常见的典型动力地质灾害现象。
落石从发生原理和过程上讲,它和岩崩并无本质区别,但也存在比较明显的差别。
表3-4-4
岩崩与落石的区别
岩崩
落石
规模
大,一般会裂解为大量块体
小,一般仅涉及单个或多个岩块
来源
危岩体
岩石边坡上的危石或坡面上崩坡积物中的孤危石
分布与继发性
一般为单一集中危崖,崩塌发生后的后壁可能再次发生崩塌,但其间隔时间一般较长
在坡面上随机分散存在,岩石边坡上某一特定位置发生落石后,因与周围岩块的相互支撑、嵌锁作用(关键块体)的失去而使落石活动常有向周边扩展的可能,这也是在落石防治时必须慎用危岩清理措施的主要原因
运动的持续性
因相互推动而在到达坡脚前一般不
会完全停止
坡面覆盖层、植被或局部突起有时会中断其继续运动
关联与
转换
崩塌发生前危岩体表面一般常会有落石发生,且随着崩塌发生的临近,落石频率会明显增高
潜在岩石崩塌体上的危石,特别是对整体具有嵌锁作用的危石(关键石),一旦成为落石而消失后,在一定程度上会加速崩塌的形成
破坏性
破坏性大,主要表现为崩塌体的掩埋和堆积式危害,对下部建筑物的危害不可避免
主要表现为动力式冲击破坏或局部障碍性(如停留在路面时)危害,对下部建筑物不一定造成危害(当不直接到达建筑物上时)
因其集中,一般采取清除、原位加固等工程措施,普通拦挡结构难以实现有效防治
因其在坡面上分散且难以判断,清除和原位加固有效但难以彻底,可以采用拦挡结构或落石槽来避免其危害,也可采用全坡面加固措施
溜坍、塌落都是指发生于土质或强风化岩石边坡浅表层、覆盖层或崩坡积层等强度较低
的岩土体的局部变形破坏,其发生多是由于坡脚开挖、坡度过陡所致,并常由水的作用诱发。
从发生机制和过程上,应属于滑坡或崩塌的范畴,但因其规模范围小,直接破坏性一般也小,在治理方式上过去也多采用与滑坡、崩塌治理不同的浆砌石护坡、挡墙、喷浆或喷射混凝土、绿化等较为简单的措施,工程建设时期作为一般性设计来实施,工程运营期的防治工程实施多属于养护工作范围。
碎落,在很多公路边坡的台阶上,我们常会见到大量的松散堆积物,也常会对其进行清理,但不久又会发现有这样的堆积物,这其中大多数都是泥岩类易风化岩石的风化颗粒在其自重作用下顺坡向下运动的产物。
这类现象在发生时都不会造成直接危害,但其堆积物达到一定规模后,特别是在暴雨时会顺坡宣泄而下堵塞坡脚排水沟,引起排水不畅。
此外,大量的这类边坡存在砂、泥岩互层宣泄,泥岩层的这种快速风化前迁移将会使边坡在短期内形成差异风化岩腔,容易引起上部坚硬岩层发生落石或崩塌。
3.4.2崩塌产生的条件
3.4.2.1地形地貌条件:
崩塌多产生在陡峻的斜坡地段,一般坡度大于550,高度大于30m以上,坡面多不平整,上陡下缓。
3.4.2.1岩性条件:
坚硬岩层多组成高陡山坡,在节理裂隙发育,岩体破碎的情况下易产生崩塌。
3.4.2.1构造条件:
当岩体中各种软弱结构面的组合位置处于下列最不利的情况时易发生崩
塌:
①当岩层倾向山坡,倾角大于450而小于自然坡度时;
②当岩层发育有多组节理,且一组节理倾向山坡,倾角为25~650时,③当二组与山坡走向斜交的节理(X形节理),组成倾向坡脚的楔形体时,④当节理面呈甄形弯曲的光滑面或山坡上方不远有断层破碎带存在时:
⑤在岩浆岩侵人接触带附近的破碎带或变质岩中片理片麻构造发育的地段,风化后形成软弱结构面,容易导致崩塌的产生。
3.4.2.1此外昼夜的温差,季节的温度变化,促使岩石风化,地表水的冲刷,溶解和软化裂隙充填物形成软弱面,或水的渗透增加静水压力,强烈地震以及人类工程活动中的爆破,边坡开挖过高过陡,破坏了山体平衡,都会促使崩塌的发生。
3.4.3崩塌治理工程勘查基本理论和技术方法
3.4.3.1可行性论证阶段崩塌勘查
可行性论证阶段勘查应在充分搜集分析工程场地地质资料基础上,以工程地质调查和工程地质测绘方法为主,根据需要进行适当的勘探和测试等工作。
工程地质工程地质测绘对崩塌体现状稳定性作出初步分析和未来发展作出预测,并对崩塌体的危险性和危害性作出评价,确定是否需要进行进一步勘查和防治的结论,同时提出防治方案建议可行性论证阶段崩塌勘查成果是作为设计阶段勘查的依据,但不宜作为防治工程的设计依据。
可行性论证阶段勘查的主要技术方法有:
(一)遥感解译
了解工程场地及其外围环境地质条件(要素);
了解工程场地及其外围各种地质灾害的发育现状、程度和规律;
对工程场地范围内崩塌体要素进行初步判断,对崩塌体及其灾害进行宏观分析;
以遥感解译获得的成果指导其后的具体勘查工作部署。
(二)工程地质调查和工程地质测绘
(1)测绘比例尺以1:
10000~1:
2000为宜;
(2)调查范围以查明与崩塌体形成发展有关的地质环境和小区域内崩塌发育规律为准;
(3)工作内容主要有:
①地貌和斜坡结构以微地貌调查为主;
重点调查崩塌体产生的地貌单元,侧重于沟谷地貌和斜坡地貌的而单纯;
分析地貌与崩塌的关系;
②地质构造查明各种构造的位置、要素和规模,查明各种构造与地貌和崩塌的关系;
③新构造运动和地震
以收集资料为主,了解工程场地所在区域所属构造单元、新构造运动、地震地质和抗震设防烈度等;
4水文和水文地质崩塌体所在区域的地表(河流、湖泊和泉、井等)水体的分布范围、动态特征及其与地下水的关系,重点调查地表水对崩塌体坡脚的冲刷掏蚀情况;
了解地下水类型和水文地质特征,地下水和地表水的关系;
5岩体工程地质条件
了解工程场地内地层、时代、成因类型、岩体基本质量、岩体分类和岩性特征等;
了解风化的分布、形态和性质,测量风化壳的厚度,分析岩石风化的成因、特点及规律,了解易风化层的空间分布等;
6土体工程地质条件鉴别土体的各种要素(如颜色、定名、结构、密实度和含水状况等),测量土层的厚度、空间分布、裂隙、空洞和层理发育特征;
要特别注重对特殊土(黄土、红粘土、冻土、膨胀土、人工填土等)的成分和特征调查;
7人类工程活动
了解工程场地区域内人类工程活动的内容、现状和发展,重点了解人类工程活动与诱发或加剧地质灾害的关系;
8孕灾因素了解与崩塌形成有关的孕灾因素(如气象、降水、爆破、开挖等)的特征和强度,以及它们对崩塌形成和发展的作用和影响等;
9崩塌体初步调查
了解崩塌体的地质结构,崩塌体的水文地质特征,崩塌历史和堆积情况,本次崩塌前的迹象和产生原因,崩塌造成的灾害类型、规模和影响范围,崩塌未来的发展等。
(三)勘探和测试在遥感解译和现场踏勘的基础上,根据需要,可采取下列勘探手段辅助本阶段工作。
(1)物探可选用音频大地电场法、电阻率剖面法、浅层地震波法或低频电磁法等;
物探结果应有钻探、井探或槽探的验证;
(2)勘探
勘探方法应采用钻探、井探或槽探相结合。
钻探工作主要目的是了解崩塌体的岩性、结构、风化带、破碎带、软弱夹层和崩塌体的形态特征及规模,了解崩塌体的厚度、结构、形体特征、崩塌堆积体形态、地质构成与崩塌体的界面特征等;
钻探工作的布置可参考滑坡勘查要求;
井探或槽探等山地工程应在崩塌体重点部位布置,主要目的是通过地质编录和地质素描了解崩塌体特征,如岩土体名称、颜色、岩性、结构、构造、层厚、成因类型、产状、接触关系、层序、风化带特征、风化带和卸荷带的划分、风化与裂隙的关系、结构面(节理、裂隙、断层及破碎带)的特征等;
(3)测试和试验
以能满足初步评价崩塌体变形和稳定性计算所需确定测试和试验的工作,以收集资料为主,适量进行室内岩土体物理力学性质实验。
(四)监测
监测的意义是评估防治的紧迫性和必要性;
监测的目的是了解崩塌体变形发展特征;
监测的内容以了解崩塌体的变形和位错为主;
监测点的布置应根据测绘和勘探结果确定;
监测的周期根据崩塌体发展趋势一般为3~15天不等,每天监测次数以崩塌体变形速率
确定。
(五)稳定性评价应根据崩塌的破坏型式按单个崩塌体形态特征进行定性或定量评价,并提供相关图件,标明危岩分布、大小和数量。
崩塌稳定性判定时应对张裂缝进行监测。
对破坏后果严重的大型崩塌体,应结合监测结果对可能发生崩塌的时间、规模、方向、途径和危害范围做出预测。
具体评价方法可采用工程地质类比法,对已有的崩塌或附近崩塌区以及稳定区的山体形态,斜坡坡度,岩体构造,结构面分布、,产状,闭合及填充情况进行调查对比,分析山体的稳定性,危石的分布,判断产生崩塌落石的可能性及其破坏程度。
3.4.3.2设计阶段崩塌勘查
设计阶段包括初步设计和施工图设计两阶段,合称为设计阶段勘查。
设计阶段勘查应结合防治工程的部署和工程所在地发展规划的需要,依据可行性论证阶段崩塌勘查的结果,查明崩塌体分布及产生崩塌的条件、崩塌规模、类型、岩土体结构以及崩塌危害的范围等,进行崩塌体在现状和未来发展的稳定性评价和推力计算,提出工程设计需要的岩土体物理力学参数,对崩塌危害做出工程治理适宜性的评价,并根据崩塌产生的机制提出防治工程措施建议。
设计阶段勘查成果应能作为地质灾害防治工程设计依据。
施工阶段勘查是针对现场实际揭露的地质情况,及时提出改进施工方法的意见及处理措施,保证防治工程的施工适应实际的工程地质条件。
施工阶段勘查应采用信息反馈法,施工单位在防治工程实施过程中,随时编录、分析现场地质资料,将重大地质结论变化及时通知建设单位和监理单位,情况紧急时直接通知设计单位,采取必要的应对措施。
设计阶段勘查的主要技术方法有:
(一)工程地质测绘
(2)工作范围以查明崩塌体及其影响范围和防治工程实施范围为准;
1)查明崩塌区的地形地貌及崩塌类型、规模、范围,崩塌体的大小和崩落方向;
以微地貌测绘为主,重点调查崩塌体产生的地貌单元,侧重于沟谷地貌和斜坡地貌的而单纯,分析地貌与崩塌的关系;
2)查明崩塌区岩土体的基本质量等级、岩性特征、风化程度;
3)查明崩塌区地表水和地下水的活动情况;
崩塌体所在区域的地表(河流、湖泊和泉、井等)水体的分布范围、动态特征及其与地下水的关系,重点调查地表水对崩塌体坡脚的冲刷掏蚀情况;
4)查明崩塌区地质环境条件,查明各种构造的位置、要素和规模,查明各种构造与地貌和崩塌的关系;
重点查明崩塌区的岩土体结构类型、结构面形状、组合关系、闭合程度、力学属性、贯通情况以及下覆洞室等,并绘制崩塌区的工程地质图;
查明工程场地内地层、时代、成因类型、岩体基本质量、岩体分类和岩性特征等;
查明岩体风化的分布、形态和性质,测量风化壳的厚度,分析岩石风化的成因、特点及规律,查明易风化层的空间分布等;
鉴别土体的各种要素(如颜色、定名、结构、密实度和含水状况等),测量土层的厚度、空间分布、裂隙、空洞和层理发育特征;
5)查明气象(重点是大气降水)情况,查明工程场地所在区域所属构造单元、新构造运动、地震地质和抗震设防烈度等;
6)查明崩塌前的迹象和崩塌产生原因、特征和强度(如地貌、岩性、构造、地震、开挖、采矿、爆破、温差变化、水的活动等),以及它们对崩塌形成和发展的作用和影响等;
分析崩塌体进一步变形趋势;
7)查明崩塌造成的灾害损失、影响范围,圈定危险区,确定受威胁的对象,预测进一步
的损失程度;
8)了解当地防治崩塌的经验;
(二)勘探和测试在可行性论证阶段勘查结论的基础上,根据需要,可采取下列勘探手段进行本阶段工作。
(1)物探
根据崩塌勘查的具体要求和工作区的地形、地质、外部环境和干扰因素等具体条件,根据不同物探方法的原理、应用条件、适用范围,因地制宜地选择物探方法。
尽可能采取多种物探手段,充分发挥其特长和互补性,扬长避短并相互验证。
在其后进行的钻探和山地工程进行中,对物探成果予以验证,提高物探成果的准确性和应用推广价值。
可选用高密度电阻率法、声波法、瑞雷波法、浅层地震波法或低频电磁法等。
(2)勘探勘探方法应采用钻探或山地工程相结合。
1钻探工作主要目的是了解崩塌体的岩性、结构、风化带、破碎带、软弱夹层和崩塌体的形态特征及规模,了解崩塌体的厚度、结构、形体特征、崩塌堆积体形态、地质构成与崩塌体的界面特征等。
钻探线和勘探孔的布置可参考滑坡勘查要求。
钻孔应穿过底部崩滑带、溃曲带、控制裂缝开裂变形的结构面或软弱夹层,进入后部稳定体内3m(土体)~5m(岩体)。
设计孔深时应依据物探和地质测绘结果,在第一批钻孔施工过程中,根据钻进具体情况及时调整设计孔深,一保证实现钻探的目的。
对崩塌堆积体的勘探,钻孔应进入崩积床3m(土体)~5m(岩体)。
对于大型滑移式崩塌或弯曲溃屈型崩塌,主勘探线中部的钻孔,可设计为一个超深孔,用来查明深部滑移面及深部弯曲变形带存在与否。
勘探孔孔径一般不小于110mm,便于取得岩石或土体样本,以及进行水文地质试验。
钻孔的实施和地质编录要严格按照相关规范进行。
钻孔验收后,对于不需保留的钻孔,必须及时进行封孔处理;
对于需保留的钻孔,应做好孔口保护措施。
钻探过程中,要注意不要使过多冲洗液漏失进崩塌体内,以免引起崩塌体变形加剧,建议采用空气钻进或干钻;
由于崩塌体内裂隙或破碎带十分发育,还应做好钻孔纠偏和保证岩心采取率的施工准备。
2山地工程一般分为轻型山地工程(试坑、探槽等)和重型山地工程(竖井、平斜洞、石门等);
应根据工程具体情况,确定采用哪些山地工程手段。
山地工程应在崩塌体重点部位布置,主要目的是通过地质编录和地质素描了解崩塌体特征,如岩土体名称、颜色、岩性、结构、构造、层厚、成因类型、产状、接触关系、层序、风化带特征、风化带和卸荷带的划分、风化与裂隙的关系、结构面(节理、裂隙、断层及破碎带)的特征等。
山地工程提交的成果以地质素描为主,其比例尺一般采用1:
20~1:
100。
(3)测试和试验测试和试验的目的是查明崩塌体和周围地质体的材料特性和赋存环境,为稳定性评价、模型模拟试验和防治工程设计提供必需的岩土体物理力学参数和水文地质参数。
室内实验和野外试验以及现场测试要相互结合进行,如此进行,最终建议的岩土体物理力学参数和水文地质参数才具有可信度。
岩石或土体样本应以岩性层或工程地质岩组为基本单元,每个单元取样数量不少于6件,以满足数理统计需要。
崩滑带是测试工作的重点,同一层位取得的数据指标不宜小于6个,试验点的确定要十分慎重,要具有同一性和代表性。
测试和试验项目要根据崩塌变形破坏机制进行选择。
测试和试验成果(数据)只能作为稳定性计算和防治工程设计的参考。
具体计算参数和设计参数取值,应在反演分析及其他分析的基础上,结合内外业试验、现场测试、模型模拟试验和工程工作经验等予以综合确定。
(五)稳定性计算应根据崩塌的破坏型式按单个崩塌体形态特征进行定性或定量评价,并提供相关图件,标明危岩分布、大小和数量。
对破坏后果严重的大型崩塌体,应结合监测结
果对可能发生崩塌的时间、规模、方向、途径和危害范围做出预测。
评价方法应以力学分析法为主,在分析可能崩塌体及落石受力的条件的基础上,用“块体平衡理论”计算其稳定性。
计算时应考虑当地地震力,风力,爆破力,地面地下水冲刷力以及冰冻力等的影响。
(1)基本假定①在崩塌发展过程中,特别是在突然崩塌运动以前,把崩塌体视为整体;
②把崩塌体复杂的空间运动问题,简化成平面问题,即取单位宽度的崩塌体进行检算;
③崩塌体两侧和稳定岩体之间,以及各部分崩塌体之间均无摩擦作用。
(2)各类崩塌体的稳定性验算
①倾倒式崩塌
倾倒式崩塌的基本图式如图3-4-1所示,从图3-4-1(a)可以看出,不稳定岩体的上下各部分和稳定岩体之间均有裂隙分开,一旦发生倾倒,将以A点为转点发生转动。
检算时应考虑各种附加力的最不利组合。
在雨季张开的裂隙可能为暴雨充满,应考虑静水压力;
Ⅶ
度以上地震区,应考虑水平地震力作用。
受力图式见图3-4-1(b)。
如不考虑其他力,则崩
塌体的抗倾覆稳定性系数K可按下式计算。
(式3-4-1)
图3-4-1倾倒式崩塌
WaWa6aW
=2=3fh0Fhwh02h0Fh10h033Fh
3223F2
式中f——静水压力(kN);
ho——水位高,暴雨时等于岩体高(m);
h——岩体高(m);
w——水的重度:
10(kN/m3);
W——崩塌体重力(kN);
F——水平地震力(kN);
a——转点A至重力延长线的垂直距离,这里为崩塌体宽的1(m)。
②滑移式崩塌
滑移式崩塌有平面、弧形面、楔形双滑面滑动三种。
这类崩塌的关键在于起始的滑移是
否形成。
因此,可按抗滑稳定性检算。
3鼓胀式崩塌
这类崩塌体下有较厚的软弱岩层,常为断层破碎带、风化破碎岩体及黄土等。
在水的作
用下,这些软弱岩层先行软化。
当上部岩体传来的压应力大于软弱岩层的无侧限抗压强度,则软弱岩层被挤出,即发生鼓胀。
上部岩体可能产生下沉、滑移或倾倒,直至发生突然崩塌,如图3-4-2。
因此,鼓胀是这类崩塌的关键。
所以稳定系数可以用下部软弱岩层的无侧限抗
压强度(雨季用饱水抗压强度)与上部岩体在软岩顶面产生的压应力的比值来计算:
图3-4-2鼓胀式崩塌
4拉裂式崩塌
拉裂式崩塌的典型情况如图3-4-3所示。
以悬臂梁形式突出的岩体,在AC面上承受最大的弯矩和剪力,若层顶部受拉,底部受压,A点附近拉应力最大。
在长期重力和风化营力作用下,A点附近的裂隙逐渐扩大,并向深处发展。
拉应力将越来越集中在尚未裂开的部位,一旦拉应力超过岩石的抗拉强度时,上部悬出的岩体就会发生崩塌。
这类崩塌的关键是最大弯矩截面AC上的
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- 崩塌 治理 工程 勘查