桂北地区构造硅化岩边坡稳定性反演分析

　　[摘要]以桂北地区资兴高速公路K14～K15段路基工程为背景，利用地面调查、物探、钻探等综合勘探成果，分析影响边坡稳定性的因素，通过极限平衡方法反演计算边坡岩层的力学参数，然后利用不同算法计算边坡开挖后硅化岩体的整体稳定性，结果显示，构造硅化岩体开挖后处于不稳定状态，需合理设计边坡坡率并施加锚索桩等工程措施。

　　[关键词]桂北地区 构造硅化岩 边坡稳定性 反演计算 极限平衡

　　[中图分类号] P5 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2014）-5-97-2

　　桂北地区资源至兴安高速公路大范围沿断层影响带行走，无法避绕，只能穿越。其中K0～K38、K51～K60，近50km的线路走行于低山区，地貌上主要显示为断层构造单面山。单面山表层为硅化岩，厚度不均，硅化岩下为花岗岩、糜棱岩，存在差异风化。硅化岩本身的结构面及其与下伏岩层的接触面共同构成了影响边坡稳定性的控制性因素，但这些结构面的力学参数难以通过试验提取，边坡开挖后的稳定性评价难度大。本文以资兴高速公路K14～K15段路基工程为背景，利用地面调查、物探、钻探等综合勘探成果，通过极限平衡方法反演计算边坡岩层的力学参数，然后利用不同算法计算边坡开挖后硅化岩体的整体稳定性，从而对工点的设置和具体工程的设计提供建议，为构造单面山地区线路选线和工程设计提供依据。

　　1工程背景

　　1.1自然地理概况

　　资兴高速公路位于广西壮族自治区北部资源县和兴安县境内，项目起点位于资源县梅溪乡，接湖南洞口至新宁高速公路；终点位于兴安县严关镇，接泉南高速公路兴安至桂林段，设计里程约85km。线路地域属桂林市的辖区范围，路线经过地区主要为低山地貌，越城岭、猫儿山是区域内的主要山脉，区域内山脉长度大于40公里。

　　1.2区域地质构造

　　区域位于江南地轴南缘与湘桂褶皱带交汇处，为扬子准地台和南华准地台的过渡地带，地质构造特征具有扬子准地台和南华准地台的两重性。在同一种构造条件和构造力作用下，经加里东、印支、燕山三次剧烈的褶皱断裂运动，形成大规模的构造单面山和断层陡崖，路线走廊区域内形成的褶皱和断裂展布基本呈北北东向构造。

　　线路所经区域内主要发育资新大断裂，该断裂走向为N20°～30°E，断裂带物质主要为碎裂岩，局部为断层泥、断层角砾，断裂带西侧以白垩系砾岩夹砂岩为界，断层带向东宽度绵延数公里。断层上盘以白垩系砾岩为主，下盘表面分布厚5m～25m不等的硅化岩，岩质坚硬，节理较发育，下部为糜棱岩、碎裂花岗岩，局部地段为断层泥砾或断层角砾，岩体松散破碎。

　　1.3地层岩性特征

　　根据工程地质调绘及钻探结果，工点处山坡表层分布有第四系薄层粉质黏土、角砾土；下伏构造硅化岩、碎裂花岗岩、糜棱岩。硅化岩岩质坚硬，受断裂构造影响，节理发育，岩体破碎，硅质岩岩体发育控制性结构面，产状为281～320°∠30～36°。该段地层物探剖面图如图3所示。

　　1.4水文地质

　　勘察期间区内地表普遍富水。地下水位埋深较浅，主要赋存于表层粉质黏土和碎石类土中；基岩裂隙水主要赋存于构造裂隙和风化裂隙中，受大气降水补给，以大气蒸发和渗流方式排泄。

　　2影响边坡稳定性的因素

　　2.1结构面

　　大量的工程实践与研究证明边坡的失稳源于结构面，岩质边坡的变形和破坏通常受控于岩体介质特性，沿岩体结构面发生。结构面控制着边坡的变形、破坏和演化过程，所以对岩质边坡的稳定性进行分析要充分考虑结构面因素[1][2]。

　　根据地面调查和钻探成果，本工程的控制性结构面为硅化岩的主结构面、硅化岩与下伏花岗岩（糜棱岩）的接触面。

　　2.2开挖卸荷效应

　　开挖路堑，引起边坡岩体的卸荷回弹，导致坡面岩体应力发生松弛。由于开挖破坏了岩体中的自然平衡状态，将引起岩体中应力场的调整和重新分布，边坡产生变形。开挖效应与开挖坡脚和开挖高度均有关系。随边坡开挖坡角的加大，变坡点处的水平应力和坡脚处的剪应力将发生较大的变化，特别是坡脚处的剪应力集中程度将显著提高，从而直接影响边坡的稳定性[3]。坡高变化对边坡稳定性的影响类似于开挖坡度的变化，但其影响比坡度的影响要小的多。

　　2.3水的作用

　　工程经验表明，多数工程边坡的变形破坏和自然斜坡的失稳滑动多发生在雨季，尤其是暴雨和长时降雨季节，或是在有地下水参与下发生的，这充分说明了水是影响边坡变形和稳定的重要因素。

　　水对边坡稳定性的影响主要表现为溶蚀交换作用[4]、软化作用和力学作用。本工程地层岩性以硬质岩石为主，因而水的作用表现为力学作用。