崩塌形成的条件和机理

　　摘要：本文对崩塌形成的基本条件进行了归纳总结，分析了不同结构类型边坡崩塌的形成机理与扩展特征，并列举几类常用的崩塌防治方法。
　　关键词：崩塌、机理、防治
　　0前言
　　崩塌是指在陡峻的斜坡上，巨大岩块在重力作用下突然而猛烈地向下倾倒、翻滚、崩落的现象.是一种普遍存在的地质灾害现象，具有自身独特的的形成机理，其形成和演化具有一定的规律性。为了找到有效的防治方法，需要对不同结构的岩体崩塌的形成机理与扩展特征进行研究与总结。
　　1 形成崩塌的基本条件
　　崩塌经常发生在山区陡峭的山坡上，有时也发生在高陡的路堑边坡上，是山区公路常见的一种病害现象。它可以由自然因素激发产生，也可以由人为因素激发产生，其形成的基本条件，归纳起来，主要有以下几个方面：
　　1.1地形条件
　　斜坡高、陡是形成崩塌的必要条件。调查表明，规模较大的崩塌，一般多产生于高度大于30m，坡度大于45°（大多数介于55°～75°之间）的陡峻斜坡上。斜坡的外部形状，对崩塌的形成也有一定的影响。一般在上缓下陡的凸坡和凹凸不平的陡坡上易于发生崩塌。
　　1.2岩性条件
　　坚硬的岩石（如厚层石灰岩、花岗岩、砂岩、石英岩、玄武岩等）具有较大的抗剪强度和抗风化能力，能形成高陡的斜坡，在外来因素影响下，一旦斜坡稳定性遭到破坏，即产生崩塌现象。所以，崩塌常发生在由坚硬性脆的岩石构成的斜坡上。此外，由软硬互层（如砂页岩互层、石灰岩与泥灰岩互层、石英岩与千枚岩互层等）构成的陡峻斜坡，由于差异风化，斜坡外形凹凸不平，因而也容易产生崩塌。
　　1.3构造条件
　　如果斜坡岩层和岩体的完整性好，就不易发生崩塌。实际上，自然界的斜坡，经常由性质不同的岩层以各种不同的构造和产状组合而成的，而且常常为各种构造面所切割，从而削弱了岩体内部的联结，为产生崩塌创造了条件。一般说来，岩层的层面、裂隙面、断层面、软弱夹层或其它的软弱岩性带都是抗剪性较弱的“软弱面”。如果这些软弱面倾向临空且倾角较陡时，当斜坡受力情况突然变化时，被切割的不稳定岩块就可能沿着这些软弱面发生崩塌。
　　1.4其它自然因素
　　岩石的强烈风化，裂隙水的冻融，植物根系的楔入等，都能促使斜坡岩体发生崩塌现象。但大规模的崩塌多发生在暴雨、久雨和强震之后。这是因为降雨渗入岩体裂隙后，一方面会增加岩体的重量，另一方面能使裂隙中的充填物或岩体中的某些软弱夹层软化，并产生静水压力及动水压力，使斜坡岩体的稳定性降低；或者由于流水冲掏坡脚，削弱斜坡的支撑部分等，都会促使斜坡岩体产生崩塌现象。地震能使斜坡岩体突然承受巨大的惯性荷载，因而往往能促成大规模的崩塌。
　　人类不合理的工程活动，如公路路堑开挖过深，边坡过陡，也常引起边坡发生崩塌。由于开挖路基，改变了斜坡外形，使斜坡变陡，软弱构造面暴露，使部分被切割的岩体失去支撑，引起崩塌。此外，如坡顶弃方荷载过大或不妥当的爆破施工，也常促使斜坡发生崩塌现象。
　　2 崩塌形成的一般机理
　　崩塌一般发生在坚硬岩地区高陡边坡，其形成机制是，河流切割或人工开挖形成的高陡边坡，由于卸荷作用，应力重新分布后在边坡卸荷区内形成张拉张裂缝，并与其它裂隙和结构面组合，逐步贯通形成危岩体，在地震或爆破震动、降水等外力触发作用下，导致危岩体突然脱离母体，翻滚、坠落下来，散堆于坡脚。卸荷区内危岩崩塌一般由边坡前缘向后呈牵引式扩展。一般边坡中下部及边坡前缘地带即为卸荷裂隙扩展的牵引带。不同结构的岩体崩塌形成机制和扩展特征不尽相同。
　　不同结构类型边坡崩塌的形成机理与扩展特征：
　　（1）水平岩层（倾倒崩塌、错裂崩塌）
　　在边坡卸荷作用下，卸荷裂隙一般在构造裂隙的基础上继承发展，在危岩体压应力作用下，层面垂向裂隙贯通后危岩体底部发生剪切破坏，形成崩落。崩塌区由边坡坡肩前缘向后扩展（图1）。如果危岩底部含有软弱或破碎夹层，软弱夹层的蠕变和超前风化，或者危岩底剪切带发育优势结构面或裂隙面，将加速危岩体底部的剪切破坏。有的底部软弱岩层超前风化，还形成悬挑式危岩体。
　　图1 水平岩层错裂型崩塌
　　如果危岩底部不易被剪切破坏，危岩体在垂向裂隙中降水水压，或充填物的水平推力作用下，卸荷裂隙向深部发展的同时，危岩体逐步向外倾斜，在地震等外力作用下产生倾倒崩塌（图2）。
　　图2 倾倒崩塌
　　（2）顺向岩层（滑落崩塌）
　　若各类岩层都经历过强烈挤压作用，构造裂隙比较发育，并且普遍发育垂直岩层面的张拉裂隙。在边坡开挖或河流切割产生的卸荷作用下，卸荷裂隙一般在层面垂向构造裂隙的基础上继承发展，危岩体沿岩层面滑落而形成崩塌。崩塌区由内边坡坡肩前缘向后扩展（图3），直至边坡重新趋于稳定。
　　图3 顺向岩层滑落崩塌
　　（3）逆向岩层（错裂崩塌）
　　在边坡开挖卸荷作用下，卸荷裂隙一般在构造裂隙的基础上继承发展，在危岩体压应力作用下，垂向裂隙面贯通后形成崩落。崩塌区由内边坡中下部向上、向后扩展（图4）。
　　图4 逆向岩层崩塌
　　（4）块状岩体
　　以火成岩为代表的块状岩体的特点是岩体结构均匀，强度高。内边坡开挖后卸荷裂隙一般沿岩石的结构面、节理和构造裂隙发育，如沿玄武岩的柱状节理裂隙、花岗岩的结构裂隙，以及受区域构造应力作用形成的构造裂隙发育。卸荷裂隙在重力和降水入渗水压作用下由表层向深部发展，由于岩体强度高不容易破坏，容易形成高大危岩体，产生的崩塌危害性较大。卸荷裂隙一般自坡肩前缘由外至里，由上至下扩展（图5）。
　　图5 火成岩崩塌示意图
　　3结论
　　综上所述，陡峻边坡崩塌主要受控于节理裂隙和结构面的组合，其活跃程度取决于卸荷裂隙的扩张与卸荷裂隙区的扩展。层状结构岩石的岩层面和构造裂隙面在崩塌的形成中普遍起到控制作用。水平岩层、顺向岩层、逆向岩层、块状岩体陡峻边坡崩塌的形成条件不同，崩塌表现出不同的扩展特点。
　　在对边坡崩塌的防治工作中，应对形成边坡崩塌的具体条件，如岩石结构面和各类节理裂隙面进行充分调查研究，分析崩塌的形成机制和扩展趋势，再结合具体加固目的，才能采取有效防治措施，具体设计防治加固工程。
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