0402,刘桂芳,孙雅洁,渝黔线乌江特大桥岸坡稳定性分析3600

渝黔线乌江特大桥岸坡稳定性分析摘要：本文通过现场调查分析及运用赤平投影方法，从河谷两岸的岸坡岩体及其结构面特征等方面对渝黔线乌江特大桥岸坡稳定性进行分析研究。关键词：岸坡；赤平投影；稳定性分析在铁路工程建设的发展下，特大桥岸坡稳定性的众多影响因素对铁路工程建设提出了较多的难题。因此，在铁路工程建设中充分考虑特大桥的岸坡稳定性影响因素，做出合适的建设方法是十分有必要的，本文将着重探讨渝黔线乌江特大桥岸坡稳定性分析研究。一、工程环境质地以及岩体结构特征（一）工程概况拟建桥位北岸属贵州省遵义县乌江镇所辖；南岸属贵阳市息烽县养龙司乡所辖。南岸有乡村水泥公路相通，北岸则仅有山间小路，桥址区交通条件一般。乌江镇坐落于即将修建的乌江大桥的上游，大型村庄一般有公路通达。桥址区为黔北中低山溶蚀地貌，地面高程605～826m，相对高差221m。拟建桥位横跨乌江，乌江为深切河谷地貌。在乌江大桥桥址选择地段的流向为正东向，河床呈“V”字型，岸坡陡峭，局部达70°。两侧坡体基岩大量出露，坡体表面植被较发育，桥址区范围内无居民点分布。乌江双线大桥里程号DK262+325.66～DK262+756.34，全长为430.68m。孔跨布置为1×32+（92+168+92）连续钢构+1×32，最大墩高115m。其平面纵断图[1]如下：（二）地质构造环境桥址区为一单斜构造，未见断层及褶皱发育，总体构造较简单。区内地层倾角相对较缓，乌江左岸岩层产状N5°E/15°NW；右岸岩层产状N5°E/16°NW。岩层走向与线路呈小角度相交[2]。区内岩体受构造影响较严重。桥位区构造节理多为陡倾角状，节理面多呈闭合状，间距0.3～1.0m，延伸长度一般0.5～3.0m，部分大于10m。据现场调查在乌江北岸线路右侧的岸坡中发育有2条较大的贯通性裂隙，距线路50m左右；线路左侧发育有1条较大的贯通性裂隙，距线路50～60m。这3条贯通性裂隙节理走向与线路呈小角度斜交，开度5～10mm，间距0.3～1.0m，延伸长度大于3m，现场可见裂隙宽3～5m，长度大于50m，裂隙带内见较多的松散岩体，其下方有大量的块碎石堆积，在坡顶处形成相应的沟槽地貌[3]。拟建大桥的墩台即位于这几条贯通性裂隙之间，对其桥体稳定性有较大的影响。（三）岩体性质及结构1.左岸左岸桥址处岩层主要为灰岩。桥址处顶层为巨厚层状、厚层状灰岩，岩石强度大，层理面明显，局部裂隙发育，主要为卸荷裂隙，顶部植被茂密。中部以风化的泥岩为主，强风化，局部风化成粘土，植被茂密，表层基本被植被及粘土覆盖，难以辨认基岩，一条简易便道贯穿泥岩。中下部为中厚层状白云岩，弱风化，局部裂隙发育，与层面交错，有落石现象发生。中厚层下面为薄层灰岩，层面明显，裂隙发育，岩体较破碎，竖直裂隙与层面交错，形成凌空面。底部岩体为薄-中厚层白云岩，刀砍状构造，层理明显，裂隙发育，靠近乌江水边溶蚀现象明显。2.右岸右岸桥址处顶部为厚层状～巨厚层状灰岩，层理不发育，岩层产状：257°∠24°[4]，局部垂直裂隙发育，两组发育的裂隙面产状：137°∠57°、105°∠73°[5]，局部与层面交错，弱风化，表面有溶蚀现象，岩层顶部植被茂密，植被即加固了岩体，也加速了表面的风化作用及根劈作用使裂隙扩大。与厚层状白云岩接壤的为泥岩，层理不发育，垂直裂隙发育，中风化至强风化，容易剥蚀形成凌空面，使上部厚层状白云岩失稳崩落下来，河边散落了些大块落石，就是这样形成的，其崩落的危害性还是不能忽略的。泥岩表面植被茂密，覆盖率高。中部为中厚层状白云岩，灰白色，弱风化至中风化，层理发育，岩层产状：282°∠14°，垂直裂隙局部发育，主要为卸荷裂隙，裂隙延伸2m～3m、5m～6m不等，裂隙间距0.3m～2.5m不等，裂隙张开度＜0.5cm，泥质半充填，裂隙与层面交错，岩体自然边坡基本稳定，局部岩体破碎。中下部为薄层状灰岩，灰白色，浅红色，弱风化，层理发育，野外测量了166cm高的岩层共有18个层面，岩层厚度2cm～22cm不等，层面产状：283°∠16°，垂直裂隙局部发育，主要为卸荷裂隙，裂隙间距20cm～50cm不等，裂隙张开度0.5cm～1cm，泥质半充填，裂隙与层面交错，书页状构造，岩体局部破碎，岩石强度较大。底部岩层为中厚层状灰岩，弱风化，层理明显，层面产状：247°∠29°，卸荷裂隙发育，与层理交错切割岩体，河边溶蚀现象明显，靠水边灰岩溶蚀风化成灰黑色。二、稳定性分析（一）岸坡稳定性评价1、贵阳岸岸坡该侧岸坡主要为岩质坡体，坡体较陡，岩层产状N5°E/16°NW，墩台基坑开挖左侧边坡顺层。墩台处主要发育2组节理：N15°E/75°NW、N30°W/86°NE，未贯通，延伸不长，路线与地层走向小角度相交，岩层倾向与坡向相反，总体对线路有利；节理规律性明显，主要为两组构造节理，J1、J2组节理与岸坡走向呈小角度相交，倾向与坡向相反，节面倾向坡外，且节面倾角较大，对岸坡稳定有利，不存在整体滑塌，但可能存在局部崩塌现象，整体稳定。2、遵义岸岸坡该侧岸坡坡体陡立，岩层产状N5°E/15°NW，基坑开挖左侧边坡顺层。路线与地层走向小角度相交，岩层倾向与坡向相反，对线路有利；节理规律性明显，主要为两组构造节理，J1、J2组节理与岸坡走向呈小角度相交，其中J1组节理与坡向相同，但节面倾角大于岸坡坡度，对岸坡相对有利，该节理与岩层组合为不利结构面，岩体临空易出现掉快、垮塌现象，J2组节理与岸坡走向呈小角度相交，且倾向坡外，对岸坡稳定有利。岸坡区总体处于稳定状态，但可能存在局部崩塌现象。该岸线路右侧岸坡中发育有2条较大的贯通性裂隙、线路左侧发育有1条较大的贯通性裂隙。裂隙宽3～5m，长度大于50m，裂隙带内见较多的松散岩体，其下方有大量的块碎石堆积，在坡顶处形成相应的沟槽地貌。桥位区属单斜构造，地层单一，岩溶中等发育，主要发育三组构造节理，遵义岸贯通裂隙发育，裂隙对岸坡稳定性有一定影响。工程地质条件一般。结论渝黔线乌江特大桥岸坡岩体结构特征分析表明：峡谷岸坡在天然状态下，由于风化和重力作用，引起岸坡岩体中应力状态调整和变化，造成岸坡坡面可能产生崩塌落石，特别是遵义岸线路中线右50～60m处的楔形危岩体可能产生巨型岩体的崩塌。天然岸坡在长期自然条件下，遵义岸的自然稳定坡角为54，贵阳岸的自然稳定坡角为55，稳定状态差，需要采取相应的工程措施。利用离散元对岸坡岩体变形破坏模式分析结果表明，天然状态下两岸岩体仍处于运动发展阶段，坡面岩体存在局部崩塌的可能，最危险的部位是变坡点处的岩体。桥梁荷载作用主要影响桥墩基座附近岩体的位移，主要表现为一定程度增大了岩体的竖向位移，同时加速了桥墩基座上方岩体的运动，对岩体稳定不利。总体来说，荷载作用对桥墩基座附近岩体稳定影响不大，但对桥墩基座上方岩体的稳定不利。利用二维与三维有限元对岸坡岩体力学行为进行分析结果表明，天然状态下，两岸谷底及陡坡段坡脚存在主应力集中现象，坡面和坡顶局部存在拉应力，对边坡岩体的稳定不利。桥梁荷载作用对边坡岩体应力的影响主要集中在基础附近，荷载对坡面岩体应力的影响较大。强度分析结果表明，天然状态下，两岸坡面部分岩体存在拉应力，可能造成岩体拉张破坏，两岸桥基下方陡坡底及谷底存在局部塑性区，但从长期来看，两岸边坡桥基下方及上方楔形危岩体可能产生局部的岩体破坏。桥梁荷载作用使桥基下方岩体强度稍有降低。两岸边坡基本稳定，自然状态下遵义岸、贵阳岸安全系数分别为1.70、1.88，桥梁荷载作用下遵义岸、贵阳岸安全系数分别为1.40、1.50[6]。通过对遵义岸线路中线右50～60m处的楔形危岩体稳定性分析表明，天然状态下楔形体边坡岩体仍处于变形阶段，局部变坡点附近仍将可能产生较大的变形，并可能产生局部的崩塌落石；在楔形危体底部及坡底的变坡点处出现了明显的塑性变形区，并有向上发展形成贯通滑动面的趋势，其安全系数为1.15，处于极限平衡状态，边坡极有可能发生失稳破坏。结束语综上所述，遵义岸整体上是稳定的，坡面岩体会产生崩塌落石，建议清除墩台基础以上坡面危岩落石，必要时对坡面岩体进行防护；桥基下方岩体在桥梁荷载作用下产生局部塑性区，建议采用适当加固措施；并且距桥中线右50～60m处的楔形危岩体可能产生破坏，建议采取相应措施，处治措施建议进行专门研究。贵阳岸整体稳定性高于遵义岸，坡面岩体会产生崩塌落石，并且在桥梁荷载作用下桥基下方岩体产生局部塑性区，可能发生破坏，建议适当注意；最后，建议清除两岸墩台基础以上边坡坡面危岩落石，必要时对坡面岩体进行防护。参考文献[1]黄有堂.云桂高铁西洋河特大桥岸坡稳定性分析[J].铁道建筑,2014,02:25-27.[2]王东.山西中南部沁河特大桥岸坡稳定性分析[J].铁道勘察,2010,01:51-54.[3]何文勇,龙万学,罗勇.六冲河特大桥岸坡稳定性评价参数反演分析[J].工程勘察,2010,S1:540-545.[4]王宏兴.乌江特大桥自然条件下的岸坡稳定性研究[J].民营科技,2014,10:172.[5]杨琳.谷拉河特大桥岸坡稳定性评价及治理[J].四川建材,2012,01:73-74+77.[6]罗勇.深切峡谷大跨径桥梁岸坡稳定性评价方法[J].公路交通科技(应用技术版),2011,02:137-141.