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[摘要]本文以层状岩质边坡为研究对象,在对层状岩质边坡岩性组合分类界定标准及特点进行简要分析的基础之上,研究了层状岩质边坡地下水的分布特征。通过对以上问题的分析认为:对于层状岩质边坡而言,在以岩性组合分类标准对岩体进行分层界定的过程当中,需要充分考量边坡稳定性受地下水的影响。
[关键词]层状岩质边坡 岩性组合分类 地下水分布特征 分析
[中图分类号] U213.1+3 [文献码] B [文章编号] 1000-405X(2013)-9-69-2
层状岩体结构的一大特點在于:软层、硬层呈相间分布状态。其中,比较常见的软层岩体结构有以下几种类型:(1)泥岩岩体结构;(2)页岩岩体结构;(3)粉砂岩岩体结构;(4)泥质矿岩岩体结构。而比较常见的硬层岩体结构则主要有以下几种类型:(1)石灰岩岩体结构;(2)碎屑岩岩体结构。从岩体结构边坡稳定性的角度上来说,会对层状岩质边坡稳定性特征产生影响的因素主要涉及到以下两个方面:(1)层状岩质岩体结构中,包括断层结构、裂隙结构、以及软弱夹层结构在内的软弱结构面所表现出的分布特征;(2)层状岩质岩体结构中,包括断层结构、裂隙结构、以及软弱夹层结构在内的软弱结构面所表现出的组合性状。与此同时,以上两个方面的因素也可以视作层状岩质边坡稳定的边界条件,并且,这两个方面的因素还会对层状岩体结构所对应的地下水分布特征产生极为突出的影响。现针对层状岩质边坡岩性组合分类的主要特点,以及地下水的分布特征做详细研究。
1层状岩质边坡岩性组合分类分析
在层状岩质边坡当中,所涉及到的软弱结构面主要具有以下几种类型的表现形式:(1)软弱夹层;(2)泥化夹层;(3)层面;(4)断层;(5)裂隙。同时,裂隙又可按照分部属性将其进一步划分为切层裂隙、以及层间裂隙这两种类型。从出现频繁性的角度上来说,裂隙是软弱结构面最为常见的表现形式。对于前文中所提到的切层裂隙而言,此种裂隙表现形式的特点可以归纳为以下几个方面:(1)裂隙的发育、分布与软弱结构面以及层状岩质层面的限制并不具有直接相关性关系;(2)切层裂隙延伸长度长、且切割深度深;(3)切层裂隙会导致软弱结构面形成侧向切割,同时还会诱导边坡滑动破坏问题的产生;(4)切层裂隙表现出了良好的导水、以及储水功能;(5)从空间分布的角度上来说,切层裂隙具有较大的间距、数量较少、且分布位置有规律可循。因此,在有关切层裂隙岩体数值的分析过程当中,有必要针对切层裂隙存在的以上特点,建立单独的裂隙单元作为模拟的支持。对比切层裂隙而言,层间裂隙也有着自身的特点。主要可以归纳为以下几个方面:(1)裂隙的发育、分布与软弱结构面以及层状岩质岩面的限制之间具有直接相关性关系;(2)层间裂隙的间隔距离小、同时分布数量多;(3)层间裂隙的产生会导致层状岩质软弱结构面的整体性受到不良的影响;(4)层间裂隙的延伸长度较短,且切割深度较浅;(5)层间裂隙具有良好的透水性能。
与此同时,通过实验研究的方式证实:对于本文所研究的层状岩质岩体结构而言,其所表现出的岩性组合特征会直接对层状岩体中,裂隙结构面、以及软弱夹层结构面的分布情况产生影响。从边坡岩性组合分类的角度上来说,比较常见的类型可以概括为以下几类:
第一类为互层状薄软岩、硬岩组合体:此种层状岩质边坡岩性类型的主要界定标准在于:从岩层单层结构的角度上来说,厚度相对较小。同时,相对于层状岩体结构这一整体而言,当中软弱岩层结构的所占比例较高。与此同时,互层状薄软岩、硬岩组合体从岩性特征的角度上来说,还有以下几个方面的特点:首先,互层状薄软岩、硬岩组合体容易在差异卸荷因素、以及褶皱因素的影响下,因层间错动而形成剪切光面;其次,互层状薄软岩、硬岩组合体中所存在的裂隙大多表现为闭合隐裂隙;最后,互层状薄软岩、硬岩组合体整体透水性能较差,水力联系若,因此具有良好的滞水、以及组水性能。
第二类为互层状中厚层、厚层软岩、硬岩组合体:此种层状岩质边坡岩性类型主要界定标准在于:软弱岩体结构中所出现裂隙与层面形成夹角的角度在70°以上。同时,硬岩层中裂隙所表现出的空间分布间距与裂隙厚度存在正相关关系(裂隙间距=0.5*裂隙厚度~2.0*裂隙厚度)。与此同时,互层状中厚层、厚层软岩、硬岩组合体从岩性特征的角度上来说,还有以下几个方面的特点:首先,互层状中厚层、厚层软岩、硬岩组合体从空间分布的角度上来说,多表现为多层硬岩结构与多层软岩结构的间隔分布;其次,互层状中厚层、厚层软岩、硬岩组合体当中所涉及到的软弱岩层结构能够在很大程度上限制岩层层面裂隙、以及地下水的分布情况;再次,互层状中厚层、厚层软岩、硬岩组合体的完整性会在一定程度上受到切层裂隙分布情况的影响;最后,软弱岩层结构中所分布裂隙仍然以闭合隐裂隙为主。
第三类为厚层、中厚层硬岩夹薄层组合体:此种层状岩质边坡岩性类型的主要界定标准在于:软弱岩层结构中所分布裂隙具有较大的间隔距离、延伸长度较长、且切割深度较深。同时,厚层、中厚层硬岩夹薄层组合体从岩性特征的角度上来说,还表现出了以下几个方面的特点:首先,厚层、中厚层硬岩夹薄层组合体当中,裂隙结构的发育与软弱岩层结构的分布之间不存在直接关系,不会受到软弱岩层结构分布情况的影响;其次,厚层、中厚层硬岩夹薄层组合体中的岩体结构具有良好的透水性,且具有密切的水力联系。
第四类为厚层、中厚层软岩夹薄层硬岩组合体:此种层状岩质边坡岩性类型的主要界定标准在于:岩体结构当中所对应的结构面最主要表现形式为层面、以及裂隙,其中,裂隙结构面多表现为闭合隐裂隙。同时,厚层、中厚层软岩夹薄层硬岩组合体从岩性特征的角度上来说,还表现出了以下几个方面的特点:首先,厚层、中厚层软岩夹薄层硬岩组合体中结构面的优势作用未得到显著体现;其次,厚层、中厚层软岩夹薄层硬岩组合体中的岩体结构透水性能较差,水力联系同样不够密切。
2层状岩质边坡地下水分布特征分析 对于层状岩质边坡而言,地下水的补给来源主要是通过大气降水地表渗入的方式实现的。同时,在研究层状岩质边坡地下水分布特征的过程当中,还有一个方面的特征需要加以重点考量的:在层状岩质边坡坡顶区域往往会分布有具有一定厚度的残坡积层。这部分残坡积层的存在会发挥良好的滞水同能,同时兼有临时性的储水功能。从这一角度上来说,还可在这部分残坡积层当中发现具有间歇性分布特征的空隙潜水。若大气降水,则在降水后的一段时间范围之内,残坡积层当中所含有的这部分具有间歇性分布特征的孔隙水,会表现出极为显著的下渗趋势,并发挥对裂隙水的补给作用。在这样一种水源补给反应的作用之下,若层状岩质边坡基岩面以下所分布的岩体结构多为具有一定厚度的软弱岩层结构,那么所下渗的空隙潜水则会建立在基岩面的基础之上发生富集反应,并不断向层状岩质边坡外部进行排泄。反过来说,为了使所下渗的孔隙水不断对裂隙水进行补给,就需要满足一个基本的条件:基岩面以下所分布岩体结构为具有一定厚度的切层裂隙以及地质构造带。
基于以上分析不难发现:当基岩面所组成结构大多为软弱岩层结构的情况下,裂隙水较少受到孔隙水的补给,因此其空间分布情况会受到地质构造的性质和分布特点、以及切层裂隙分布特点的影响。同时,当基岩面所组成结构大多为硬层结构的情况下,层状岩质边坡残坡积层当中所具有的间歇性分布孔隙水则主要表现为下渗反应,发挥对下部裂隙水的补给作用。与此同时,在这部分裂隙水下渗的过程当中,若所遭遇岩层结构呈现出软弱岩层特性,则所下渗的裂隙水会在岩层顶面发生富集反应,同时面向层状岩层边坡坡外进行排泄。进而,在遭遇切层裂隙、以及地质构造分布区域的情况下,这部分裂隙水才能够进一步发生下渗反应。从这一角度上来说,层状岩层边坡中,裂隙水的分布特征多表现出网络状形态。而对于层状岩层边坡坡顶残坡积层而言,当中的孔隙水具有较为均匀的分布特征,且表现出了良好的水力联系关系,具有较高的饱水度。在此基础之上,对于以硬岩分布为主的岩层结构而言,由于岩层上部区域的地下水会持续沿裂隙进行下渗反应,进而导致地下水呈密集的网络流,并面向边坡坡外进行排泄反应。
结合上述分析,不难发现:针对层状岩质边坡而言,所对应包气带当中分布有大量的上层滞水,且上层滞水的分布特点多呈现出网络形态。层状岩质边坡的顶面、底面区域所表现出的特点还可以概括为以下几个方面:(1)饱水度水平较高;(2)地下水水位的埋深深度较大,基本与地表水位、或者是边坡坡脚高程持平;(3)水力坡降较小。
3结束语
在本文有关层状岩质边坡岩性组合分类与地下水分布特征相关问题的分析过程中发现:相对于层状岩质边坡而言,岩性组合特征、以及结构面分布特点均会对边坡地下水的分布特征产生直接的影响。同时,裂隙水分布相对于层状岩质边坡稳定性的影响也会受到岩性组合特征、以及结构面分布特点的控制。特别是对于互层频繁的层状岩质边坡而言,在以岩性组合分类标准对岩体进行分层界定的过程当中,需要充分考量边坡稳定性受地下水的影响。
参考文献
[1]刘宏,宋建波,向喜琼等.缓倾角层状岩质边坡小危岩体失稳破坏模式与稳定性评价[J].岩石力学与工程学报,2006,25(8):1606-1611.
[2]陈志坚,卓家寿,刘世君等.干扰位移法及层状岩质边坡滑动边界的确定[J].巖石力学与工程学报,2000,19(5):630-633.
[3]林杭,曹平,李江腾等.层状岩质边坡破坏模式及稳定性的数值分析[J].岩土力学,2010,31(10):3300-3304.
[4]姜永东,鲜学福,郭臣业等.层状岩质边坡失稳的燕尾突变模型[J].重庆大学学报(自然科学版),2008,31(5):553-557.
[5]李振生,巨能攀,侯伟龙等.陡倾层状岩质边坡动力响应大型振动台模型试验研究[J].工程地质学报,2012,20(2):242-248.
[6]苏立海,李婉,李宁等.反倾层状岩质边坡破坏机制研究--以锦屏一级水电站左岸边坡为例[J].四川建筑科学研究,2012,38(1):109-114.
[7]刘宏,宋建波,向喜琼等.缓倾角层状岩质边坡小危岩体失稳破坏模式与稳定性评价[C].贵州省岩石力学与工程学会.2010年学术年会论文集.2010:92-97.
[8]田维强,林德洪,杨承富等.思南县城某近水平层状岩质边坡变形特征及成因机制分析[C].贵州省岩石力学与工程学会.2010年学术年会论文集.2010:112-115.
[关键词]层状岩质边坡 岩性组合分类 地下水分布特征 分析
[中图分类号] U213.1+3 [文献码] B [文章编号] 1000-405X(2013)-9-69-2
层状岩体结构的一大特點在于:软层、硬层呈相间分布状态。其中,比较常见的软层岩体结构有以下几种类型:(1)泥岩岩体结构;(2)页岩岩体结构;(3)粉砂岩岩体结构;(4)泥质矿岩岩体结构。而比较常见的硬层岩体结构则主要有以下几种类型:(1)石灰岩岩体结构;(2)碎屑岩岩体结构。从岩体结构边坡稳定性的角度上来说,会对层状岩质边坡稳定性特征产生影响的因素主要涉及到以下两个方面:(1)层状岩质岩体结构中,包括断层结构、裂隙结构、以及软弱夹层结构在内的软弱结构面所表现出的分布特征;(2)层状岩质岩体结构中,包括断层结构、裂隙结构、以及软弱夹层结构在内的软弱结构面所表现出的组合性状。与此同时,以上两个方面的因素也可以视作层状岩质边坡稳定的边界条件,并且,这两个方面的因素还会对层状岩体结构所对应的地下水分布特征产生极为突出的影响。现针对层状岩质边坡岩性组合分类的主要特点,以及地下水的分布特征做详细研究。
1层状岩质边坡岩性组合分类分析
在层状岩质边坡当中,所涉及到的软弱结构面主要具有以下几种类型的表现形式:(1)软弱夹层;(2)泥化夹层;(3)层面;(4)断层;(5)裂隙。同时,裂隙又可按照分部属性将其进一步划分为切层裂隙、以及层间裂隙这两种类型。从出现频繁性的角度上来说,裂隙是软弱结构面最为常见的表现形式。对于前文中所提到的切层裂隙而言,此种裂隙表现形式的特点可以归纳为以下几个方面:(1)裂隙的发育、分布与软弱结构面以及层状岩质层面的限制并不具有直接相关性关系;(2)切层裂隙延伸长度长、且切割深度深;(3)切层裂隙会导致软弱结构面形成侧向切割,同时还会诱导边坡滑动破坏问题的产生;(4)切层裂隙表现出了良好的导水、以及储水功能;(5)从空间分布的角度上来说,切层裂隙具有较大的间距、数量较少、且分布位置有规律可循。因此,在有关切层裂隙岩体数值的分析过程当中,有必要针对切层裂隙存在的以上特点,建立单独的裂隙单元作为模拟的支持。对比切层裂隙而言,层间裂隙也有着自身的特点。主要可以归纳为以下几个方面:(1)裂隙的发育、分布与软弱结构面以及层状岩质岩面的限制之间具有直接相关性关系;(2)层间裂隙的间隔距离小、同时分布数量多;(3)层间裂隙的产生会导致层状岩质软弱结构面的整体性受到不良的影响;(4)层间裂隙的延伸长度较短,且切割深度较浅;(5)层间裂隙具有良好的透水性能。
与此同时,通过实验研究的方式证实:对于本文所研究的层状岩质岩体结构而言,其所表现出的岩性组合特征会直接对层状岩体中,裂隙结构面、以及软弱夹层结构面的分布情况产生影响。从边坡岩性组合分类的角度上来说,比较常见的类型可以概括为以下几类:
第一类为互层状薄软岩、硬岩组合体:此种层状岩质边坡岩性类型的主要界定标准在于:从岩层单层结构的角度上来说,厚度相对较小。同时,相对于层状岩体结构这一整体而言,当中软弱岩层结构的所占比例较高。与此同时,互层状薄软岩、硬岩组合体从岩性特征的角度上来说,还有以下几个方面的特点:首先,互层状薄软岩、硬岩组合体容易在差异卸荷因素、以及褶皱因素的影响下,因层间错动而形成剪切光面;其次,互层状薄软岩、硬岩组合体中所存在的裂隙大多表现为闭合隐裂隙;最后,互层状薄软岩、硬岩组合体整体透水性能较差,水力联系若,因此具有良好的滞水、以及组水性能。
第二类为互层状中厚层、厚层软岩、硬岩组合体:此种层状岩质边坡岩性类型主要界定标准在于:软弱岩体结构中所出现裂隙与层面形成夹角的角度在70°以上。同时,硬岩层中裂隙所表现出的空间分布间距与裂隙厚度存在正相关关系(裂隙间距=0.5*裂隙厚度~2.0*裂隙厚度)。与此同时,互层状中厚层、厚层软岩、硬岩组合体从岩性特征的角度上来说,还有以下几个方面的特点:首先,互层状中厚层、厚层软岩、硬岩组合体从空间分布的角度上来说,多表现为多层硬岩结构与多层软岩结构的间隔分布;其次,互层状中厚层、厚层软岩、硬岩组合体当中所涉及到的软弱岩层结构能够在很大程度上限制岩层层面裂隙、以及地下水的分布情况;再次,互层状中厚层、厚层软岩、硬岩组合体的完整性会在一定程度上受到切层裂隙分布情况的影响;最后,软弱岩层结构中所分布裂隙仍然以闭合隐裂隙为主。
第三类为厚层、中厚层硬岩夹薄层组合体:此种层状岩质边坡岩性类型的主要界定标准在于:软弱岩层结构中所分布裂隙具有较大的间隔距离、延伸长度较长、且切割深度较深。同时,厚层、中厚层硬岩夹薄层组合体从岩性特征的角度上来说,还表现出了以下几个方面的特点:首先,厚层、中厚层硬岩夹薄层组合体当中,裂隙结构的发育与软弱岩层结构的分布之间不存在直接关系,不会受到软弱岩层结构分布情况的影响;其次,厚层、中厚层硬岩夹薄层组合体中的岩体结构具有良好的透水性,且具有密切的水力联系。
第四类为厚层、中厚层软岩夹薄层硬岩组合体:此种层状岩质边坡岩性类型的主要界定标准在于:岩体结构当中所对应的结构面最主要表现形式为层面、以及裂隙,其中,裂隙结构面多表现为闭合隐裂隙。同时,厚层、中厚层软岩夹薄层硬岩组合体从岩性特征的角度上来说,还表现出了以下几个方面的特点:首先,厚层、中厚层软岩夹薄层硬岩组合体中结构面的优势作用未得到显著体现;其次,厚层、中厚层软岩夹薄层硬岩组合体中的岩体结构透水性能较差,水力联系同样不够密切。
2层状岩质边坡地下水分布特征分析 对于层状岩质边坡而言,地下水的补给来源主要是通过大气降水地表渗入的方式实现的。同时,在研究层状岩质边坡地下水分布特征的过程当中,还有一个方面的特征需要加以重点考量的:在层状岩质边坡坡顶区域往往会分布有具有一定厚度的残坡积层。这部分残坡积层的存在会发挥良好的滞水同能,同时兼有临时性的储水功能。从这一角度上来说,还可在这部分残坡积层当中发现具有间歇性分布特征的空隙潜水。若大气降水,则在降水后的一段时间范围之内,残坡积层当中所含有的这部分具有间歇性分布特征的孔隙水,会表现出极为显著的下渗趋势,并发挥对裂隙水的补给作用。在这样一种水源补给反应的作用之下,若层状岩质边坡基岩面以下所分布的岩体结构多为具有一定厚度的软弱岩层结构,那么所下渗的空隙潜水则会建立在基岩面的基础之上发生富集反应,并不断向层状岩质边坡外部进行排泄。反过来说,为了使所下渗的孔隙水不断对裂隙水进行补给,就需要满足一个基本的条件:基岩面以下所分布岩体结构为具有一定厚度的切层裂隙以及地质构造带。
基于以上分析不难发现:当基岩面所组成结构大多为软弱岩层结构的情况下,裂隙水较少受到孔隙水的补给,因此其空间分布情况会受到地质构造的性质和分布特点、以及切层裂隙分布特点的影响。同时,当基岩面所组成结构大多为硬层结构的情况下,层状岩质边坡残坡积层当中所具有的间歇性分布孔隙水则主要表现为下渗反应,发挥对下部裂隙水的补给作用。与此同时,在这部分裂隙水下渗的过程当中,若所遭遇岩层结构呈现出软弱岩层特性,则所下渗的裂隙水会在岩层顶面发生富集反应,同时面向层状岩层边坡坡外进行排泄。进而,在遭遇切层裂隙、以及地质构造分布区域的情况下,这部分裂隙水才能够进一步发生下渗反应。从这一角度上来说,层状岩层边坡中,裂隙水的分布特征多表现出网络状形态。而对于层状岩层边坡坡顶残坡积层而言,当中的孔隙水具有较为均匀的分布特征,且表现出了良好的水力联系关系,具有较高的饱水度。在此基础之上,对于以硬岩分布为主的岩层结构而言,由于岩层上部区域的地下水会持续沿裂隙进行下渗反应,进而导致地下水呈密集的网络流,并面向边坡坡外进行排泄反应。
结合上述分析,不难发现:针对层状岩质边坡而言,所对应包气带当中分布有大量的上层滞水,且上层滞水的分布特点多呈现出网络形态。层状岩质边坡的顶面、底面区域所表现出的特点还可以概括为以下几个方面:(1)饱水度水平较高;(2)地下水水位的埋深深度较大,基本与地表水位、或者是边坡坡脚高程持平;(3)水力坡降较小。
3结束语
在本文有关层状岩质边坡岩性组合分类与地下水分布特征相关问题的分析过程中发现:相对于层状岩质边坡而言,岩性组合特征、以及结构面分布特点均会对边坡地下水的分布特征产生直接的影响。同时,裂隙水分布相对于层状岩质边坡稳定性的影响也会受到岩性组合特征、以及结构面分布特点的控制。特别是对于互层频繁的层状岩质边坡而言,在以岩性组合分类标准对岩体进行分层界定的过程当中,需要充分考量边坡稳定性受地下水的影响。
参考文献
[1]刘宏,宋建波,向喜琼等.缓倾角层状岩质边坡小危岩体失稳破坏模式与稳定性评价[J].岩石力学与工程学报,2006,25(8):1606-1611.
[2]陈志坚,卓家寿,刘世君等.干扰位移法及层状岩质边坡滑动边界的确定[J].巖石力学与工程学报,2000,19(5):630-633.
[3]林杭,曹平,李江腾等.层状岩质边坡破坏模式及稳定性的数值分析[J].岩土力学,2010,31(10):3300-3304.
[4]姜永东,鲜学福,郭臣业等.层状岩质边坡失稳的燕尾突变模型[J].重庆大学学报(自然科学版),2008,31(5):553-557.
[5]李振生,巨能攀,侯伟龙等.陡倾层状岩质边坡动力响应大型振动台模型试验研究[J].工程地质学报,2012,20(2):242-248.
[6]苏立海,李婉,李宁等.反倾层状岩质边坡破坏机制研究--以锦屏一级水电站左岸边坡为例[J].四川建筑科学研究,2012,38(1):109-114.
[7]刘宏,宋建波,向喜琼等.缓倾角层状岩质边坡小危岩体失稳破坏模式与稳定性评价[C].贵州省岩石力学与工程学会.2010年学术年会论文集.2010:92-97.
[8]田维强,林德洪,杨承富等.思南县城某近水平层状岩质边坡变形特征及成因机制分析[C].贵州省岩石力学与工程学会.2010年学术年会论文集.2010:112-115.