第一篇：0408(已加圖),劉桂芳,孫雅潔,渝黔線烏江特大橋岸坡穩(wěn)定性分析3600

渝黔線烏江特大橋岸坡穩(wěn)定性分析

摘要：本文通過現(xiàn)場調(diào)查分析及運用赤平投影方法，從河谷兩岸的岸坡巖體及其結(jié)構(gòu)面特征等方面對渝黔線烏江特大橋岸坡穩(wěn)定性進(jìn)行分析研究。

關(guān)鍵詞：岸坡；赤平投影；穩(wěn)定性分析

在鐵路工程建設(shè)的發(fā)展下，特大橋岸坡穩(wěn)定性的眾多影響因素對鐵路工程建設(shè)提出了較多的難題。因此，在鐵路工程建設(shè)中充分考慮特大橋的岸坡穩(wěn)定性影響因素，做出合適的建設(shè)方法是十分有必要的，本文將著重探討渝黔線烏江特大橋岸坡穩(wěn)定性分析研究。

一、工程環(huán)境質(zhì)地以及巖體結(jié)構(gòu)特征

（一）工程概況

擬建橋位北岸屬貴州省遵義縣烏江鎮(zhèn)所轄；南岸屬貴陽市息烽縣養(yǎng)龍司鄉(xiāng)所轄。南岸有鄉(xiāng)村水泥公路相通，北岸則僅有山間小路，橋址區(qū)交通條件一般。烏江鎮(zhèn)坐落于即將修建的烏江大橋的上游，大型村莊一般有公路通達(dá)。

橋址區(qū)為黔北中低山溶蝕地貌，地面高程605～826m，相對高差221m。擬建橋位橫跨烏江，烏江為深切河谷地貌。在烏江大橋橋址選擇地段的流向為正東向，河床呈“V”字型，岸坡陡峭，局部達(dá)70°。兩側(cè)坡體基巖大量出露，坡體表面植被較發(fā)育，橋址區(qū)范圍內(nèi)無居民點分布。

烏江雙線大橋里程號DK262+325.66～DK262+756.34，全長為430.68m。孔跨布置為1×32+（92+168+92）連續(xù)鋼構(gòu)+1×32，最大墩高115m。其平面縱斷圖[1]如下：

（二）地質(zhì)構(gòu)造環(huán)境

橋址區(qū)為一單斜構(gòu)造，未見斷層及褶皺發(fā)育，總體構(gòu)造較簡單。區(qū)內(nèi)地層傾角相對較緩，烏江左岸巖層產(chǎn)狀N5°E/15°NW；右岸巖層產(chǎn)狀N5°E/16°NW。巖層走向與線路呈小角度相交[2]。區(qū)內(nèi)巖體受構(gòu)造影響較嚴(yán)重。

橋位區(qū)構(gòu)造節(jié)理多為陡傾角狀，節(jié)理面多呈閉合狀，間距0.3～1.0m，延伸長度一般0.5～3.0m，部分大于10m。

據(jù)現(xiàn)場調(diào)查在烏江北岸線路右側(cè)的岸坡中發(fā)育有2條較大的貫通性裂隙，距線路50m左右；線路左側(cè)發(fā)育有1條較大的貫通性裂隙，距線路50～60m。這3條貫通性裂隙節(jié)理走向與線路呈小角度斜交，開度5～10mm，間距0.3～1.0m，延伸長度大于3m，現(xiàn)場可見裂隙寬3～5m，長度大于50m，裂隙帶內(nèi)見較多的松散巖體，其下方有大量的塊碎石堆積，在坡頂處形成相應(yīng)的溝槽地貌[3]。擬建大橋的墩臺即位于這幾條貫通性裂隙之間，對其橋體穩(wěn)定性有較大的影響。

（三）巖體性質(zhì)及結(jié)構(gòu) 1.左岸

左岸橋址處巖層主要為灰?guī)r。橋址處頂層為巨厚層狀、厚層狀灰?guī)r，巖石強度大，層理面明顯，局部裂隙發(fā)育，主要為卸荷裂隙，頂部植被茂密。中部以風(fēng)化的泥巖為主，強風(fēng)化，局部風(fēng)化成粘土，植被茂密，表層基本被植被及粘土覆蓋，難以辨認(rèn)基巖，一條簡易便道貫穿泥巖。中下部為中厚層狀白云巖，弱風(fēng)化，局部裂隙發(fā)育，與層面交錯，有落石現(xiàn)象發(fā)生。中厚層下面為薄層灰?guī)r，層面明顯，裂隙發(fā)育，巖體較破碎，豎直裂隙與層面交錯，形成凌空面。底部巖體為薄-中厚層白云巖，刀砍狀構(gòu)造，層理明顯，裂隙發(fā)育，靠近烏江水邊溶蝕現(xiàn)象明顯。2.右岸

右岸橋址處頂部為厚層狀～巨厚層狀灰?guī)r，層理不發(fā)育，巖層產(chǎn)狀：257°∠24°[4]，局部垂直裂隙發(fā)育，兩組發(fā)育的裂隙面產(chǎn)狀：137°∠57°、105°∠73°[5]，局部與層面交錯，弱風(fēng)化，表面有溶蝕現(xiàn)象，巖層頂部植被茂密，植被即加固了巖體，也加速了表面的風(fēng)化作用及根劈作用使裂隙擴大。

與厚層狀白云巖接壤的為泥巖，層理不發(fā)育，垂直裂隙發(fā)育，中風(fēng)化至強風(fēng)化，容易剝蝕形成凌空面，使上部厚層狀白云巖失穩(wěn)崩落下來，河邊散落了些大塊落石，就是這樣形成的，其崩落的危害性還是不能忽略的。泥巖表面植被茂密，覆蓋率高。

中部為中厚層狀白云巖，灰白色，弱風(fēng)化至中風(fēng)化，層理發(fā)育，巖層產(chǎn)狀：282°∠14°，垂直裂隙局部發(fā)育，主要為卸荷裂隙，裂隙延伸2m～3m、5m～6m不等，裂隙間距0.3m～2.5m不等，裂隙張開度＜0.5cm，泥質(zhì)半充填，裂隙與層面交錯，巖體自然邊坡基本穩(wěn)定，局部巖體破碎。

中下部為薄層狀灰?guī)r，灰白色，淺紅色，弱風(fēng)化，層理發(fā)育，野外測量了166cm高的巖層共有18個層面，巖層厚度2cm～22cm不等，層面產(chǎn)狀：283°∠16°，垂直裂隙局部發(fā)育，主要為卸荷裂隙，裂隙間距20 cm～50cm不等，裂隙張開度0.5cm～1cm，泥質(zhì)半充填，裂隙與層面交錯，書頁狀構(gòu)造，巖體局部破碎，巖石強度較大。

底部巖層為中厚層狀灰?guī)r，弱風(fēng)化，層理明顯，層面產(chǎn)狀：247°∠29°，卸荷裂隙發(fā)育，與層理交錯切割巖體，河邊溶蝕現(xiàn)象明顯，靠水邊灰?guī)r溶蝕風(fēng)化成灰黑色（詳見圖2）。

圖2 巖體結(jié)構(gòu)剖面圖

二、穩(wěn)定性分析

（一）岸坡穩(wěn)定性評價

1、貴陽岸岸坡

該側(cè)岸坡主要為巖質(zhì)坡體，坡體較陡，巖層產(chǎn)狀N5°E/16°NW，墩臺基坑開挖左側(cè)邊坡順層。墩臺處主要發(fā)育2組節(jié)理：N15°E/75°NW、N30°W/86°NE，未貫通，延伸不長，路線與地層走向小角度相交，巖層傾向與坡向相反，總體對線路有利；節(jié)理規(guī)律性明顯，主要為兩組構(gòu)造節(jié)理，J1、J2組節(jié)理與岸坡走向呈小角度相交，傾向與坡向相反，節(jié)面傾向坡外，且節(jié)面傾角較大，對岸坡穩(wěn)定有利，不存在整體滑塌，但可能存在局部崩塌現(xiàn)象，整體穩(wěn)定（詳見圖3）。

圖3 岸坡結(jié)構(gòu)簡析圖

2、遵義岸岸坡

該側(cè)岸坡坡體陡立，巖層產(chǎn)狀N5°E/15°NW，基坑開挖左側(cè)邊坡順層。路線與地層走向小角度相交，巖層傾向與坡向相反，對線路有利；節(jié)理規(guī)律性明顯，主要為兩組構(gòu)造節(jié)理，J1、J2組節(jié)理與岸坡走向呈小角度相交，其中J1組節(jié)理與坡向相同，但節(jié)面傾角大于岸坡坡度，對岸坡相對有利，該節(jié)理與巖層組合為不利結(jié)構(gòu)面，巖體臨空易出現(xiàn)掉快、垮塌現(xiàn)象，J2組節(jié)理與岸坡走向呈小角度相交，且傾向坡外，對岸坡穩(wěn)定有利。岸坡區(qū)總體處于穩(wěn)定狀態(tài)，但可能存在局部崩塌現(xiàn)象。

該岸線路右側(cè)岸坡中發(fā)育有2條較大的貫通性裂隙、線路左側(cè)發(fā)育有1條較大的貫通性裂隙。裂隙寬3～5m，長度大于50m，裂隙帶內(nèi)見較多的松散巖體，其下方有大量的塊碎石堆積，在坡頂處形成相應(yīng)的溝槽地貌。

橋位區(qū)屬單斜構(gòu)造，地層單一，巖溶中等發(fā)育，主要發(fā)育三組構(gòu)造節(jié)理，遵義岸貫通裂隙發(fā)育，裂隙對岸坡穩(wěn)定性有一定影響。工程地質(zhì)條件一般。

結(jié)論

渝黔線烏江特大橋岸坡巖體結(jié)構(gòu)特征分析表明：峽谷岸坡在天然狀態(tài)下，由于風(fēng)化和重力作用，引起岸坡巖體中應(yīng)力狀態(tài)調(diào)整和變化，造成岸坡坡面可能產(chǎn)生崩塌落石，特別是遵義岸線路中線右50～60m處的楔形危巖體可能產(chǎn)生巨型巖體的崩塌。天然岸坡在長期自然條件下，遵義岸的自然穩(wěn)定坡角為54?，貴陽岸的自然穩(wěn)定坡角為55?，穩(wěn)定狀態(tài)差，需要采取相應(yīng)的工程措施。

利用離散元對岸坡巖體變形破壞模式分析結(jié)果表明，天然狀態(tài)下兩岸巖體仍處于運動發(fā)展階段，坡面巖體存在局部崩塌的可能，最危險的部位是變坡點處的巖體。橋梁荷載作用主要影響橋墩基座附近巖體的位移，主要表現(xiàn)為一定程度增大了巖體的豎向位移，同時加速了橋墩基座上方巖體的運動，對巖體穩(wěn)定不利?？傮w來說，荷載作用對橋墩基座附近巖體穩(wěn)定影響不大，但對橋墩基座上方巖體的穩(wěn)定不利。

利用二維與三維有限元對岸坡巖體力學(xué)行為進(jìn)行分析結(jié)果表明，天然狀態(tài)下，兩岸谷底及陡坡段坡腳存在主應(yīng)力集中現(xiàn)象，坡面和坡頂局部存在拉應(yīng)力，對邊坡巖體的穩(wěn)定不利。橋梁荷載作用對邊坡巖體應(yīng)力的影響主要集中在基礎(chǔ)附近，荷載對坡面巖體應(yīng)力的影響較大。

強度分析結(jié)果表明，天然狀態(tài)下，兩岸坡面部分巖體存在拉應(yīng)力，可能造成巖體拉張破壞，兩岸橋基下方陡坡底及谷底存在局部塑性區(qū)，但從長期來看，兩岸邊坡橋基下方及上方楔形危巖體可能產(chǎn)生局部的巖體破壞。橋梁荷載作用使橋基下方巖體強度稍有降低。兩岸邊坡基本穩(wěn)定，自然狀態(tài)下遵義岸、貴陽岸安全系數(shù)分別為1.70、1.88，橋梁荷載作用下遵義岸、貴陽岸安全系數(shù)分別為1.40、1.50[6]。

通過對遵義岸線路中線右50～60m處的楔形危巖體穩(wěn)定性分析表明，天然狀態(tài)下楔形體邊坡巖體仍處于變形階段，局部變坡點附近仍將可能產(chǎn)生較大的變形，并可能產(chǎn)生局部的崩塌落石；在楔形危體底部及坡底的變坡點處出現(xiàn)了明顯的塑性變形區(qū)，并有向上發(fā)展形成貫通滑動面的趨勢，其安全系數(shù)為1.15，處于極限平衡狀態(tài)，邊坡極有可能發(fā)生失穩(wěn)破壞。

結(jié)束語

綜上所述，遵義岸整體上是穩(wěn)定的，坡面巖體會產(chǎn)生崩塌落石，建議清除墩臺基礎(chǔ)以上坡面危巖落石，必要時對坡面巖體進(jìn)行防護；橋基下方巖體在橋梁荷載作用下產(chǎn)生局部塑性區(qū)，建議采用適當(dāng)加固措施；并且距橋中線右50～60m處的楔形危巖體可能產(chǎn)生破壞，建議采取相應(yīng)措施，處治措施建議進(jìn)行專門研究。貴陽岸整體穩(wěn)定性高于遵義岸，坡面巖體會產(chǎn)生崩塌落石，并且在橋梁荷載作用下橋基下方巖體產(chǎn)生局部塑性區(qū)，可能發(fā)生破壞，建議適當(dāng)注意；最后，建議清除兩岸墩臺基礎(chǔ)以上邊坡坡面危巖落石，必要時對坡面巖體進(jìn)行防護。

參考文獻(xiàn)

[1]黃有堂.云桂高鐵西洋河特大橋岸坡穩(wěn)定性分析[J].鐵道建筑,2014,02:25-27.[2]王東.山西中南部沁河特大橋岸坡穩(wěn)定性分析[J].鐵道勘察,2010,01:51-54.[3]何文勇,龍萬學(xué),羅勇.六沖河特大橋岸坡穩(wěn)定性評價參數(shù)反演分析[J].工程勘察,2010,S1:540-545.[4]王宏興.烏江特大橋自然條件下的岸坡穩(wěn)定性研究[J].民營科技,2014,10:172.[5]楊琳.谷拉河特大橋岸坡穩(wěn)定性評價及治理[J].四川建材,2012,01:73-74+77.[6]羅勇.深切峽谷大跨徑橋梁岸坡穩(wěn)定性評價方法[J].公路交通科技(應(yīng)用技術(shù)版),2011,02:137-141.