总第２４７期 ２０１１年第４期 交通科技 Ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ Ｓｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｓｅｒｉａｌ Ｎｏ．２４７ Ｎｏ．４ Ａｕｇ．２０１１ 岩堆形成机理及其路基稳定措施研究＊ 常兴菊 （中铁十九局集团第六工程有限公司 无锡２１４０４５） 摘要岩堆是岩石山坡经过物理、化学作用，形成岩石碎块、岩屑后，通过重力或雨水作用搬运 至平缓山坡或山坡坡脚上的疏松堆积物体，属于典型的不良工程地质灾害。文中系统地分析了岩 堆的工程地质特征、形态和分类，研究了岩堆的形成机理、破坏模式及稳定性，提出了岩堆路段路 基稳定措施。 关键词 岩堆形成机理路基稳定措施 随着我国西部大开发战略实施的不断深入， 高速公路的建设逐渐向西部山区延伸。西部山区 崇山峻岭、沟壑纵横交错，地质情况复杂，岩堆分 布广泛，对边坡、路基、隧道和桥梁工程等建筑物 与构筑物危害大，严重影响高速公路的建设质 量Ｌ１≈］。岩堆不仅对公路建设、运营安全和道路养 护影响较大，而且会损坏路面、路基、桥梁、隧道， 阻断交通，甚至会迫使放弃已成道路的使用［ｄ＿６］。 因此，对山区高速公路岩堆路段的研究已成为影 广泛；②河谷沿单斜岩层走向发育时，岩层倾角与 谷坡倾角一致的一岸，岩堆不发育；反之，岩层倾 向与谷坡倾向相反的一岸，易形成岩堆。 １．１．２岩堆体的形成及分区 岩堆是岩石山坡在各种物理、化学作用下失 稳，产生塌滑、剥落，形成大小不一的岩石碎块、岩 屑，在自然力的作用下搬运、堆积形成的松散堆积 物体，属于典型的不良工程地质。多出现在气候 比较干旱，昼夜温差较大，物理风化盛行，近期抬 升构造强烈的山区及高山峡谷区的陡峻坡脚处。 其形成一般可分为３个阶段：母岩的风化崩解，风 化崩解物的搬运和堆积。 响山区高速公路建设的难题。 １ 岩堆体边坡形成机理与破坏模式 １．１岩堆体形成机理 １．１．１岩堆体形成条件 （１）地形地貌。高山断崖及峡谷陡壁是形成 岩堆的有利地形地质条件。在风化剥蚀作用强烈 的地区，一些比较陡的山坡或河谷谷坡下部也易 形成岩堆。 （２）地层岩性。由完整的花岗岩、石英岩、石 英砂岩、石灰岩等坚硬致密、抗风化能力强的岩层 组成的山坡，形成岩堆较少。由泥质页岩、千枚 岩、各种板岩、片岩等软弱易风化的岩层，以及破 碎的花岗岩、石灰岩等所组成的山坡、坡脚常见有 岩堆。有软硬岩互层组成的峡谷，在陡坡坡脚岩 岩堆的地貌分区总体上讲，与岩堆的形成阶 段相对应，一般有３个分区：即岩堆物质的形成 区、搬运区和堆积区，各分区间元绝对的分界线， 依岩堆的发展变化，各区均在不断地变动。例如： 岩堆在产生发展初期，一般２分界线均向形成区 移动，堆积区面积在不断扩大，搬运区除向风化崩 解区移动外，区域面积没有大的变化，而形成区面 积在缩小；中期堆积区仍在不断扩大，形成区仍在 缩小，而此时搬运区在逐渐缩小；到了后期依岩堆 所处地形条件和位置的不同，各区的发展变化有 所不同，假如有一岩堆位于半坡上，其下还存在岩 堆，那么本岩堆的堆积区可能会成为下一岩堆的 形成区，也可成为搬运区。 堆特别发育，往往成群出现。 （３）地质构造。①断层或褶皱抽部，因岩层 １．２岩堆体稳定状态与破坏模式 遭受强烈破坏，裂隙均较发达，岩堆分布一般比较 ＊交通运输部科技攻关项目（２００９—３５３—５４０）资助 收稿日期：２０１１—０３—０９ 对岩堆稳定性分析，首先应考虑堆积体整体 稳定性，其次为堆积体自身的坡面稳定性。 整体稳定性与堆积床的形状有密切的关系， 因为堆积体一般均为透水性较好的块石土、碎石 ６４ 常兴菊：岩堆形成机理及其路基稳定措施研究 ２０１１年第４期 土、角砾土等，堆积床均为基岩，透水性弱，雨季堆 积床面很容易聚水，抗剪强度骤降，导致岩堆整体 失稳，见图ｌ。图中ａ）岩堆最为稳定．ｂ）次之；ｃ） 最为不稳定。 ａ）最稳定 ｂ）稳定 ｃ）最不 妻定 图ｌ岩堆堆积床类型 堆积体由土体组成，其自身的稳定性又符合 土质边坡稳定性的规律。①堆积体可能沿基床面 整体滑动；②可能在堆积体中出现滑裂面，导致破 坏；③同样也可能出现基岩破坏，导致岩堆体的破 坏。其中第二种破坏形式最为常见。所以对岩堆 体边坡的稳定性分析必须结合岩质边坡稳定性分 析方法和土质边坡稳定性分析方法，分析比较以 上３种破坏的可能性，最终判断出堆体的破坏形 式，见图２。 图２在岩堆体中出现滑裂面 ２岩堆路基稳定措施 ２．１路堤设计 （１）路堤位置。如图３所示，在岩堆体上部 修筑路堤是不利于稳定的，在岩堆体下部或坡脚 修筑路堤则比较稳定。 图３岩堆上路堤的稳定性 卜不稳定；２－较稳定；３－稳定 （２）基底处理。岩堆表层一般比较松散，应 清除表层的松散堆积物并挖台阶。 （３）设置排水沟。为防止地面水渗入基底， 一般应在路堤靠山坡侧适当位置布设防渗的排水 沟，以截排山坡的地表水流。 （４）陡倾斜岩堆面上的路堤。为防止路堤沿 基底或岩堆接触面滑动，在岩堆不厚的情况下，可 采用嵌入基岩的挡土墙。如岩堆范围不大，厚度 小，也可采用嵌入基岩的挡土墙，也可采用清除全 部岩堆的办法，在基岩面上挖台阶，填筑路堤。 ２．２路堑设计 （１）路堑位置。如图４所示，断面３不利于 岩堆稳定，岩堆上方剩余土体容易向下坍塌，断面 １、２次之。 图４岩堆上路堑的稳定性 １一稳定；２－较稳定；３－不稳定 （２）路堑边坡。一般宜采用与岩堆天然安息 角相应的边坡坡度（见表１），但对已稳定的岩堆 则可根据其胶结和密实程度采用较陡的边坡坡 度。对边坡中出现的松散夹层，应进行石砌防护。 当边坡高度超过２０ ｍ时，宜采用阶梯型边坡。 表１岩堆路堑边坡坡度 设计路堑边坡应注意开挖后剩余土体的稳定 性。如图５所示，边坡２、３的位置均不适合，因剩 余土体容易沿基岩面由边坡底部产生剪切滑动， 所以应将边坡放缓或将剩余土体全部清除，以防 后患。 （３）切穿岩堆的路堑。岩石堆厚度较薄时， 挖方边坡切穿岩堆体，破坏了岩堆体的平衡条件， 为防止岩堆体接触面滑动，可于上侧修筑挡土墙。 ２０１ １年第４期 常兴菊：岩堆形成机理及其路基稳定措施研究 砌石墙、板栅（见图６）或铁丝网等，阻挡碎落物运 动，使坡面阶梯化，是稳定坡面的有效措施之一。 图５岩堆上路堑的稳定性 １一稳定；２、３不稳定 ２．３挡土墙 在岩堆地区，采用挡土墙稳定路基甚为普遍。 按基础条件不同，可概括为２种情况：①基础 修建在基岩上的挡土墙，当岩堆比较薄时，挡土墙 可修建在基岩上；②基础修建在岩堆堆积层上的 挡土墙，当岩堆基层较厚时，挡土墙基础可修建在 岩堆基层内，但须注意以下几点： （１）挡土墙基础的稳定性。当岩堆堆积层的 承载力不够时，则需设扩大基础。对于多孔洞的 基底，需要采取填实、灌浆等措施。 （２）挡土墙与岩堆的整体稳定性。当岩堆床 坡度较陡时，如在堆岩中、上部采用填高土路堤与 高挡土墙。由于额外增加很大荷重，而易引起岩 堆整体滑动或沿基底下的粘性土夹层产生滑动， 由于增加的荷重与岩堆自重相比较小，不会影响 岩堆的平衡条件，如在岩堆底部修建挡土墙。由 于底部岩堆床的坡度较平缓，堆积物多为大石块， 因此稳定性较好。 当岩堆床坡度平缓时，则不论挡土墙的位置 与高度如何，一般均较稳定。但如挡土墙位于岩 堆上部，墙身又较高，且沿基底下有粘性土夹层 时，仍可能产生滑动。 ２．４防止岩堆变形 当岩堆体具有倾斜较陡的基底接触面、层里 面或软弱夹层时，在修筑路堤后，可能沿上述软弱 面发生滑移。因此，在设计中应验算岩堆的稳定 性，并采取相应的稳定措施，以保证路基的稳定。 除修建支挡建筑物外，还可因地制宜，采取下列 措施： （１）做好排水设施。截排地面水和地下水是 行之有效的辅助措施。无论是路堤或路堑，从上 方山坡上流向岩堆的地面水均宜截排至岩堆范围 以外。对有害的地下水，则可根据具体情况采取 截排地下水或其他的稳定性措施。 （２）坡面阶梯化。在岩堆坡面上设置多道干 木板厚５ ｃｍ用铁钉钉牢 图６在岩堆坡面上设置多道板栅（或干砌石墙） （３）种植草木。若岩堆夹有较多的土质，可 种植杂草或灌木以稳定坡面。对不易生长草木的 岩堆，可以在坡面上撒铺种植土以充填孔隙，再行 种植。 （４）防止坡脚冲刷。对于临河的岩堆，当坡 脚受冲刷时，应对坡脚做好防护。 ３结语 由于受河谷地质条件的，高速公路在选 线过程中可能穿越地质条件复杂的岩堆体，路基 边坡绝大多数为稳定性较差的岩堆体边坡，该种 类型边坡的存在，对高速公路的建设和运营带来 了较大的影响，因此岩堆体边坡的长期稳定性至 关重要。对岩堆体边坡的形成机理、破坏模式、稳 定性评价方法和防治措施进行深入系统研究，其 研究成果对山区公路的正常建设和长期运营安全 具有重要的指导意义。 参考文献 ［１］魏水幸．内昆线岩堆地段路基问题及其对策［Ｊ］．路 基工程，２０００（３）：５－８． ［２３柏树田．软岩堆石料的物理力学性质［Ｊ］．水力发电 学报，２００２（４）：１５—１９． ［３］高军．不稳定岩堆体大跨隧道稳定性控制［Ｊ］．矿 山压力与顶板管理，２００２（２）：５６—６０． ［４］卿三惠．工程滑坡形成机理及防治对策［Ｊ］．中国地 质灾害与防治学报，２００５（２）：４２—４７． ［５］ＷＡＮＧ Ｔ Ｔ．ＨＵＡＮＧ Ｔ Ｈ，Ａｎ ｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅ ｏｆ ｔｕｎ－ ｎｅｌｉｎｇ ｉｎ ｍｕｄｓｔｏｎｅ ａｒｅａ ｉｎ ｓｏｕｔｈｗｅｓｔｅｒｎ Ｔａｉｗａｎ ［Ｊ］．Ｔｕｎｎｅｌｌｉｎｇ ａｎｄ ｕｎｄｅｒｎｒｏｕｎｄ Ｓｐａｃｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏ— ｇＹ．２００２，１７（４）：４２５—４３６． ［６］ Ｏｓｎｉ Ｊｏｓｅ Ｐｅｊｏｎ，Ｌａｚａｒｏ Ｖａｌｅｎｔｉｎ Ｚｕｑｕｅｔｔｅ．Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｃｙｃｌｉｃ ｓｗｅｌｌｉｎｇ ｏｆ ｍｕｄｒｏｃｋｓ［Ｊ］．Ｅｎｎｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｇｅ— ｏｌｏｇｙ２００２，６７（１－２）：９７—１０８． 总第２４７期 交通科技 Ｓｅｒｉａｌ Ｎｏ．２４７ ２０１１年第４期 Ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ Ｓｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｎｏ．４ Ａｕｇ．２０１ｌ ＤＯＩ １０．３９６３／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７１－７５７０．２０１１．０４．０２１ 半刚性路边反射裂缝的 应力吸收复合夹层防治技术研究 郜业强 钱海涛 （１．天津市高速公路集团有限公司 天津３００３８４；２．南京路佳交通科技有限公司 南京２１００９６） 摘要通过对半刚性基层沥青路面反射裂缝的成因分析，提出采用内部应力吸收复合夹层（ｉｎｔｅｒ— ｌａｙｅｒ ｓｔｒｅｓｓ ａｂｓｏｒｂｉｎｇ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ，ＩＳＡＣ）进行反射裂缝的工程防治。轮碾反复荷载作用下的裂缝反射 模拟试验表明，与单一夹层相比，采用ＩＳＡＣ防裂夹层大大提高了试件的抗裂寿命。试验路测试结果 表明，采用聚酯玻纤布和玻纤格栅作为上层应变吸收层的ＩＳＡＣ复合夹层都具有较好的防裂效果，且 玻纤格栅ＩＳＡＣ复合夹层的防裂效果优于聚酯玻纤布ＩＳＡＣ复合夹层。室内试验与实测数据均表 明，ＩＳＡＣ防裂夹层具有良好的应力应变综合吸收能力．是半刚性基层沥青路面反射裂缝的良好防治 技术 关键词 半刚性基层沥青路面反射裂缝 ＩＳＡＣ复合夹层 试验模拟 工程试验 我国在半刚性基层沥青路面施工、使用等方 综合吸收能力的复合防裂夹层防治反射裂缝进行 面积累了大量经验，但实践中发现，尽管该种路面 应用探索，通过试验验证其与预切缝结合的防反 的设计年限为ｌＯ～１５年，实际应用中都较早出现 射裂缝效果。 了比较严重的损坏现象［１］。其中裂缝是主要病害 之一，且多表现为反射裂缝，每年都要投入大量资 １ 半刚性路面反射裂缝的发生机理 金进行裂缝维修，因此，防治反射裂缝对沥青路面 反射裂缝是半刚性基层沥青路面裂缝的主要 的使用至关重要，有必要对其进一步研究。笔者 形式之一，它破坏了路面结构整体性和连续性，提 针对反射裂缝的发生机理，分析了目前常规反射 供了雨水下渗通道，使裂缝边缘路面结构强度削 裂缝防治技术存在的不足，对采用具有应力应变 弱。半刚性路面的反射裂缝是由于半刚性基层收 收稿日期；２０１１－０４—０６ Ｓｔｕｄｙ ｏｆ ｔｈｅ Ｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｏｆ Ｒｏｃｋ Ｈｅａｐ ａｎｄ ｔｈｅ Ｓｕｂｇｒａｄｅ Ｓｔａｂｉｌｉｚａｔｉｏｎ Ｍｅａｓｕｒｅｓ Ｃｈａｎｇ Ｘｉｎｇｊｕ （Ｔｈｅ ６ｔｈ Ｂｒａｎｃｈ ｏｆ Ｃｈｉｎａ Ｒａｉｌｗａｙ １９ｔｈ Ｂｕｒｅａｕ Ｇｒｏｕｐ，Ｗｕｘｉ ２１４０４５，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｆｔｅｒ ｔｈｅ ｐｈｙｓｉｃａｌ ａｎｄ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｅｆｆｅｃｔ，ｒｏｃｋｙ ｈｉｌｌｓｉｄｅ ｆｏｒｍｓ ｒｏｃｋ ｆｒａｇｍｅｎｔ ａｎｄ ｃｕｔｔｉｎｇｓ，ａｎｄ ｔｈｅｎ ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ａｇｅｎｃｙ ｏｆ ｇｒａｖｉｔｙ ｏｒ ｗａｔｅｒ，ｗｈｉｃｈ ｉｓ ｔｒａｎｓｐｏｒｔｅｄ ｔｏ ｔｈｅ ｇｅｎｔｌｅ ｓｌｏｐｅｓ ｏｒ ｔｈｅ ｓｌｏｐｅ ｏｆ ｈｉｌｌ ｔｏ ｆｏｒｍ ｒｏｃｋ ｈｅａｐ，ａ ｋｉｎｄ ｏｆ ｌｏｏｓｅ ａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎ ｏｂｊ ｅｃｔｓ．Ｉｔ＇ｓ ｔｈｅ ｔｙｐｉｃａｌ ｈａｒｍｆｕｌ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｇｅｏｌｏ— ｇＹ ｄｉｓａｓｔｅｒ．Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ａｎａｌｙｚｅｓ ｔｈｅ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ，ｐａｔｔｅｒｎｓ ａｎｄ ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｒｏｃｋ ｈｅａｐ ａｎｄ ｒｅｓｅａｒｃｈｅｓ ｉｔｓ ｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ，ｆａｉｌｕｒｅ ｍｏｄｅ ａｎｄ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ ｐｕｔｓ ｆｏｒｗａｒｄ ｍｅａｓｕｒｅｓ ｔｏ ｋｅｅｐ ｔｈｅ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｒｏｃｋ ｈｅａｐ ｓｕｂｇｒａｄｅ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｒｏｃｋ ｈｅａｐ；ｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ；ｓｕｂｇｒａｄｅ ｓｔａｂｉｌｉｚａｔｉｏｎ ｍｅａｓｕｒｅｓ
