岩質邊坡穩定性的工程地質分析
『壹』 土釘牆是什麼如何施工
土釘牆是一種原位土體加筋技術。將基坑邊坡通過由鋼筋製成的土釘進行加固，邊坡表面鋪設一道鋼筋網再噴射一層砼面層和土方邊坡相結合的邊坡加固型支護施工方法。
其構造為設置在坡體中的加筋桿件(即土釘或錨桿)與其周圍土體牢固粘結形成的復合體，以及面層所構成的類似重力擋土牆的支護結構。
施工要求
1、排水孔的施工質量，後過濾層的結構，牆基坑的開挖，牆的混凝土強度，底牆的模板和沉降縫（伸縮縫）應在第 封印。
2、土釘牆應按照「自上而下，分層開挖，分層錨固，分層防噴」的原則進行組織，並及時噴塗網，並且斜坡的風化不穩定性不會暴露在外很久。
3、施工前，應根據設計要求進行注漿工藝試驗和土釘拔出試驗，對設計參數進行驗證，並確定施工工藝參數。
4、土釘鑽孔時，嚴禁灌水。釘孔注漿應採用孔底注漿法，確保注漿飽滿，注漿壓力宜為0.2MPa。
5、土釘牆施工時應按設計要求製作支撐架。
6、當懸掛材料為土工合成材料時，應採取適當的防曬措施以防止土工合成材料老化。 吊網之前，應清除斜坡上的鬆散土石。
7、坡腳牆基坑施工應盡快完成，同時應採取措施防止基坑被水浸泡。
8、噴射混凝土前應進行現場噴射試驗，確定施工工藝參數。
9、噴塗操作應從下至上進行。 當噴塗層的厚度大於7厘米時，應分兩層噴塗。 在噴塗過程中應採取有效措施，以確保排水孔不被堵塞。
10、所用砂、石料、水泥、粉煤灰、礦物摻和料、外加劑、鋼筋應符合本標准第10.1.14條的規定。
11、用於土釘牆的土工合成材料的品種，規格和質量應符合設計要求。 進入時應進行現場驗收，並檢查其技術性能。
12、土釘孔的布置形式、土釘長度應符合設計要求。土釘牆鑽孔施工時，嚴禁灌水。
13、土釘孔錨固砂漿強度等級應符合設計要求。釘孔注漿應採用孔底注漿法，確保注漿飽滿。注漿壓力宜為0.2MPa。
(1)岩質邊坡穩定性的工程地質分析擴展閱讀：
土釘牆不僅應用於臨時支護結構，而且也應用於永久性構築物，當應用於永久性構築物時，宜增加噴射砼面層的厚度並適當考慮其美觀，目前土釘牆的應用領域主要有：
（1） 托換基礎；
（2） 基坑支擋或豎井 ；
（3） 斜坡面的擋土牆 ；
（4） 斜坡面的穩定；
（5） 與錨桿擋牆結合作斜面的防護。
參考資料來源：網路-土釘牆
『貳』 工程地質問題 試述岩石產狀對工程邊坡穩定的影響及其在工程中的應對
邊坡的穩定受岩石產狀的影響，主要有如下幾個方面:
I)岩體結構因素:在岩體強度及穩定性分析中，結構面被認為是特別重要的因素，結構面強度比岩體本身的強度低很多。由於軟弱結構面的存在，岩體的整體強度大大降低，這增大了岩體的變形性能和流變性質以及加深了岩體的不均勻性、各向異性和非連續性等。大量的邊坡工程失事證明，一個或多個結構面組合.邊界的剪切滑移、張拉破裂和錯動變形是造成邊坡岩體失穩的主要原因。從邊坡穩定性考慮，應特別研究岩體結構面的成因類型、規模、連續性及間距、起伏度及粗糙度、表面結合狀態及充填物、產狀及其與邊坡臨空面的關系等。
2)結構面的抗剪強度:結構面的抗剪強度是影響和計算邊坡穩定的重要參數。對它的測定和選用應仔細研究，並考慮其與潛在破壞條件相協調。
應對措施，據潘院士所說，主要有以下幾個步驟：
第一層次：通過地勘工作基本摸清岩體中的節理裂隙、斷層破碎帶、剪切錯動帶……（統稱為結構面）的產狀和分布，以及這些結構面上的物理力學特性，測定相應的參數。這是以後一切工作的基礎。這一層次工作十分困難，不僅因為需很大的工作量和資金，更由於天然岩體的復雜性和勘探手段的局限，我們不可能「完全」查清情況，只能取得間斷的幾個數據，從而其結論不可能是定量和確定性的，更多是宏觀上的判斷、評價和估計，數據則帶有統計（概率）和隨機的性質。這也是岩石力學問題不可能像某些結構分析那樣能給出較確定答案的原因。
第二層次：綜合分析上述資料，將岩體概化為一個可以進行數學處理的模型（數學物理模型）。這個模型不僅要能基本上反映所研究岩體的各種邊界條件（例如存在的各種結構面），而且要確定岩體在各種因素作用下的所有反應（應力、應變、變形、包括流變、開裂、擴展、屈服、破壞、崩坍……
），也就是要確定岩體的「本構定律」，和許多參數、判據，才能分析。顯然，任何模型都只能是岩體的近似模擬。初期，岩體常被概化為非線性的連續體，後來逐漸發展為不連續體。
第三層次：對以上模型作數學分析，給出成果，提出措施，進行反饋。我國通過七•五、八•五攻關，結合李家峽、二灘、漫灣、三峽、小浪底等工程的實踐，在以上三個層次都取得了成績，有些達到國際先進水平。
『叄』 黃土渠道邊坡穩定性問題
邊坡穩定性問題是工程界及工程地質界爭論已久的一個老問題，至今亦未獲得解決。
關於在黃土中修建路塹邊坡的穩定性，國內已有不少人在從事研究。在黃土中修建渠道的邊坡穩定性問題，基本上與路塹邊坡穩定性是相同的。
對已建成的渠道及路塹邊坡破壞現象分析得知，邊坡破壞方式一般有兩種，即在大氣降水所產生的地表徑流作用下產生邊坡侵蝕及由於設計考慮不周和施工不合理而破壞了土體平衡條件引起滑坡現象。邊坡侵蝕現象可以用施工措施上加以防治（一般採用打光和抹光法處理較有效）。如果設計上發生錯誤，則滑坡性邊坡破壞在施工上是難以防治的。顯然，要想保證所建的邊坡穩定可靠，必須作出正確的邊坡結構設計，即對邊坡穩定性作出正確的預報。下面討論邊坡穩定性預測預報，這里所說的邊坡穩定性不包括侵蝕方式邊坡破壞問題，而主要是指滑坡破壞所產生的邊坡破壞。到目前為止，研究邊坡穩定性的一般方法概括起來可分為如下5種：
（1）根據極限不平衡理論，建立嚴密的數學力學方程式的數學力學分析法：是由雷金（1857）首創，由前蘇聯B.B.索柯洛夫斯基做了進一步的發展。此種方法在數學力學理論上是嚴密的。但到目前為止，尚沒有發展到能夠充分地反映天然土層的復雜的基本特性用來解決實際問題的階段，故在實踐中採用的還不多。
（2）假定破裂面，試算邊坡土體平衡條件的半經驗法：為庫倫（1773）所首創，以後有很多的學者繼續進行研究，提出了各式各樣破裂面的假定。其目的是簡化數學力學分析法，便於實踐中應用。因各位學者所研究的土質特性不同，故所提出的假定在實用上具有極大的局限性。如實踐中採用最廣的圓柱狀滑動面的假定，對塑性土體是適用的，對脆性及流性土體便不適用。
（3）根據極限平衡條件，以破裂面作為穩定邊坡的數學力學分析法：是前蘇聯什利亞平等人提出的。從其基本原理上很容易發現其假定本身是不盡完善的。在實際現象中亦常可以見到滑動面所構成的邊坡並不穩定。因此，這種假定似乎沒有多大必要再繼續研究。
（4）工程地質條件對比法：是工程地質工作者及工程技術人員經常採用的一種方法，這是值得重視的一種方法。但有時，由於人工條件超越了天然的及已有的工程條件，在運用上常常遇到困難。這一種方法必須與其他方法結合起來研究才有發展前途。
（5）模型試驗法：雖然已有50年的發展歷史，但此種方法尚處在研究階段，但從原則上來講，是有發展前途的一種方法。
由上述可見，各種方法中皆有其優點及其不足的地方。故在實踐中，往往採用多種多樣方法來進行比較、研究。應當指出，在採用某種方法進行工作時，必須對各種方法的運用條件首先弄清，否則必將形成主觀性和盲目性。在實際工作中，我們亦應防止任意拼湊的現象。
為了解決黃土渠道邊坡穩定性問題，我們採用了上述的第二種及第四種方法進行了研究，即通過對已有的黃土邊坡穩定性的工程地質現象的考察資料分析，擬定出一種核算黃土渠道邊坡穩定性的經驗方法，進行黃土渠道邊坡穩定性預測。我們除了對已建成的黃土渠道邊坡穩定性進行了考察外，又補充對已建成的天蘭路、蘭銀路路塹進行了考察。考察中著重地注意了3個問題：①不同的黃土層中邊坡穩定情況；②黃土邊坡破壞方式及破裂面的形狀；③黃土的結構構造現象，如構造節理，柱狀劈理等對邊坡穩定性的影響。
對已建成的黃土渠道邊坡穩定性情況在渠道考察一文（參看《孫廣忠地質工程文選》）中已做了介紹，在討論邊坡穩定性預報原理和方法之前，先來討論一下路塹邊坡穩定性考察結果，路塹邊坡考察資料介紹如下：
（1）天蘭路路塹主要位於老黃土中。老黃土層上部一般分布有10～20m的新黃土，該線路塹邊坡一般為1∶1.0，少數的陡至1∶0.5。
不論路塹所穿過的黃土類型如何，其邊坡系數為1∶1.0者，除少數地段（如寒水岔）因地下水活動發生過破壞現象外，一般的皆穩定。而邊坡陡於此者則不盡然，有的穩定無事；有的則發生了破壞現象。
圖12-1 天蘭路幾個代表性邊坡剖面穩定情況
如圖12-1所示，邊坡系數為1∶0.5，上覆20m新黃土，下部為老黃土，邊坡總高近60m，上部發生了破壞現象，而下部還很穩定。
同一地段附近，路塹邊坡系數為1∶0.75者，安全穩定，未發生破壞現象。
（2）蘭銀路狄家台至蘭州段，有如下3種情況（見圖12-2）：
a.高10～15m的新黃土路塹，其邊坡系數採用1∶0.5者，多不穩定，而採用1∶1.0者則穩定。
圖12-2 蘭銀路（蘭州至狄家台段）路塹邊坡穩定情況
b.老黃土構成的路塹邊坡，高15～20m，邊坡系數為1∶0.5者穩定。高30～40m的邊坡，邊坡系數取1∶0.75的同樣亦穩定。
c.上部為10～15m的新黃土，下部為老黃土，老黃土厚30餘米的復式土層結構路塹，上部採用1∶1.0的邊坡系數，下部採用1∶0.5的邊坡系數情況下，邊坡未發現破壞現象。反之，上部新黃土部分邊坡則發生過破壞現象（圖12-2b）。
應當說明一點，邊坡破壞多發生在新黃土層中，但老黃土有時因受上部新黃土的影響，有時亦發生破壞。
（3）永登一帶已建成的中小型黃土渠道，考察結果得到如下3點概念：①高10m左右的新黃土邊坡，在施工時，邊坡系數若採用1∶0.5，穩定性不同，破壞現象多發生在邊坡頂部，高度大於15m的新黃土邊坡在施工時多不穩定；②高度達30～35m的老黃土渠道邊坡，施工時，邊坡系數採用1∶0.6，並未發現破壞現象；③渠道通過具有構造節理的黃土層時，構造節理面傾向渠槽，節理面傾角大於40°～54°時，常發現發生破壞現象。
（4）臨夏北塬渠考察結果，高達15m的老黃土邊坡，施工邊坡系數採用1∶0.5時，邊坡穩定；當高度達30～35m，邊坡系數採用1∶0.6，同樣穩定。
（5）天然剖面黃土具有柱狀壁理時，邊坡常為垂直的。懸崖前常存在有塊狀黃土堆，此概系剖面上黃土沿著垂直壁理面倒塌所形成的。
在野外工作期間，我們除了對黃土邊坡穩定性一般概況進行過調查外，並觀察了黃土邊坡的破壞方式及其破裂面形狀。
黃土邊坡破壞方式，在極大程度上決定於土層結構及構造特點。黃土邊坡破壞方式有3種方式：①均質的及微成層狀黃土（不論新的或老的）邊坡破壞時多具有一定的破裂面。邊坡破壞時，系沿著破裂面向下滑動；②具有構造裂隙的黃土破壞時，則主要系被節理切割成塊狀的土體沿著裂隙面向下滑動；③具有柱狀劈理的黃土構成的邊坡破壞時，則主要是以倒塌的方式破壞。
在工作中發現，黃土邊坡破壞時，其破裂面的形狀有如下3種（圖12-3）：
（1）破裂面形狀接近於直線形。破裂面傾角多為65°～70°，亦有的小至50°。
圖12-3 黃土人工邊坡破壞形式
（2）破裂面由兩段直線組成的折線狀，上部直線段遠遠大於下部直線段。
（3）其破裂面由兩段直線及一小段曲線聯成的折曲線狀，且上部直線段遠遠大於其餘二部分的組合。
上述（2）及（3）兩種破裂面的上部傾角一般的為60°～80°，多為70°～75°，底部傾角常為35°～40°。
上述三種破裂面形狀中，不論哪一種，其頂部皆存在著一段垂直的懸臂。懸臂的高度隨黃土的類型不同而不同。一般來說，新黃土為0.8～1.2m，老黃土為1.5～2.5m。根據實際考察得知，在邊坡高度小於30～40m時，破裂面呈折線狀邊坡的下部緩傾角折（曲）線部分范圍在整個破裂面中所佔的比例很小，一般很少超過1/4或1/5。在邊坡破壞范圍較大或有地下水活動參與作用時，破裂面的實際情況與此大有不同。關於這種類型破裂面的資料還不多，尚不明確。下面我們將著重討論低邊坡的穩定情況。
根據實際觀察的資料分析，我們初步得出結論：即黃土渠道低邊坡穩定性可以採用直線假定破裂面或平面破裂面的假定來預測。
預測工作中可以採用如圖12-4所示的力學計算草圖，計算進行黃土邊坡穩定性：先假定一定的邊坡坡度，在該邊坡的不同高度a，b，c等點做不同傾角的假定破裂面，核定其最大穩定高度。如此假定幾種邊坡系數進行最大的邊坡高度核算結果，便得出如表12-1的資料。這個資料經過經驗資料校正後，便可作為設計的標准（表12-2）。
圖12-4 黃土邊坡穩定性核算草圖
圖12-5 不均質土層邊坡穩定性計算草圖
黃土層的工程性質計算指標在不同深度處不同。在進行施工邊坡穩定核算時，我們建議按圖12-5的假定來解決，即假定破裂面上垂直壓力為：
地質工程學原理
正壓力Ni為：
地質工程學原理
抗剪力為：
地質工程學原理
剪應力Si為：
地質工程學原理
則斜坡上土體平衡條件可以用式（14-5）來表示，即：
地質工程學原理
式中：hi為工程性質相同的土層厚度；γi為hi土層內的天然重度；φi為hi土層的內摩擦角；ci為hi土層的抗剪力常數；α為假定破裂面傾角；Li為具有相同ci的假定破裂面長度Li=hi/sinα。以上便為均質的及微成層狀的黃土邊坡穩定性核算原理及方法。
利用上述方法，我們將隴西典型地段黃土渠道施工邊坡核算結果列於表12-1。
表12-1 隴西地區修築黃土渠道計算邊坡極限穩定高度
表中系選用新黃土的γ=12.8～13.0kN/m3，w（水）=10%，φ=21°，c=22kPa，老黃土的γ=13.5～14.0kN/m3，w（水）=15%，φ=27°，c=35kPa。穩定系數K=1.10的作為極限穩定高度。
與前述資料比較，顯然，計算結果與考察中所獲得的資料大致相符。隴西地區黃土中修築渠道邊坡穩定系數的參考資料見表12-2。邊坡穩定性不僅要保證分台階的穩定性，同時必須保證總邊坡的穩定性。總邊坡穩定性系由分邊坡系數與分邊坡高度及台階寬度所決定。
表12-2 隴西地區修築黃土渠道邊坡穩定性參考資料
隴西地區新黃土與老黃土常疊覆堆積，形成雙層結構的土質剖面。這種雙層結構的黃土渠道邊坡穩定性是值得注意的，即老黃土層上覆有新黃土層時，邊坡穩定性有減低的趨勢，結合隴西地區新黃土分布情況，我們對老黃土層上覆10～15m的新黃土層的雙層結構土質剖面的邊坡穩定性進行了核算。結果為雙層結構土質剖面的黃土渠道邊坡，如果上覆新黃土層部分取極限穩定邊坡系數時，則下部老黃土層部分採取相應高度（按總高度）單一土層的極限穩定邊坡則不穩定，即其穩定性有降低的趨勢。
因此指出，在雙層黃土層結構的情況下，在修建工程時，應當特別地注意研究其穩定性。一般地說，上部如果取極限穩定邊坡時，則下部應當採用較相應高度單一土層極限穩定邊坡緩一些的坡度，或者放緩上部邊坡。究竟以何種方案為宜，應當由經濟比較來決定。
老黃土中常發育有交叉的構造節理，它對邊坡穩定性有很大的影響。
發育有構造節理的黃土邊坡，破壞時，邊坡土體系沿節理面向下滑落。
在野外考察工作中見到，由發育有構造節理的老黃土組成的邊坡破壞時，斜坡上土體沿著節理面向下滑落時的節理面最小傾角（表12-3）。由發育有構造裂隙的老黃土構成的邊坡，當傾向渠槽的節理傾角大於38°～40°時，邊坡即有破壞的可能性。邊坡沿著構造節理面破壞的嚴重性並不在於邊坡上被構造節理切割過的小塊土體滑落，而問題在於它有可能引起邊坡大規模的破壞（圖12-6）。
表12-3 由構造節理較發育的老黃土組成的邊坡破壞時節理面最小傾角
老黃土中節理面一般多呈輕微膠結的。然而由於開挖、卸載及風化作用結果，常又呈分離狀態。從土的抗剪強度觀點出發，此時，沿著節理面的抗剪力常數可以視為零，而其抗剪抵抗主要由內摩擦角來承擔。
據此，經我們分析的結果，得到裂隙性黃土渠道施工邊坡的穩定性與節理面傾角間關系可以簡化如式（12-10）：
地質工程學原理
式中：K為邊坡穩定系數；φ為黃土沿著節理面的內摩擦角；α為節理面傾角。
式（12-10）表明在發育有構造裂隙的老黃土中開挖渠道時，其邊坡穩定性與邊坡的高度關系不大，主要決定於構造節理面的傾角與黃土沿著節理面的內摩擦角之間的關系。
構造節理發育的老黃土抗剪強度一般都很高，其內摩擦角達35°～40°者並不罕見。而且節理是具有一定程度的膠結性，這與上面的觀測結果是相符的。
為了工程安全著想，在發育有構造節理的老黃土中開挖渠道時，當裂隙面傾角大於老黃土沿著節理面的內摩擦角時，其邊坡角必須放緩至老黃土沿著節理面具有的內摩擦角一致；也可以採用錨固加固，內錨頭必須位於穿過構造裂隙面一定深度處。
圖12-6 裂隙所引起的邊坡破壞
圖12-7 發育有柱狀裂隙黃土垂直邊坡破壞草圖
圖12-8 具有柱狀劈理的黃土傾斜邊坡穩定性核算草圖
一般地說，隴西黃土的柱狀劈理不甚發育，隴東黃土柱狀劈理比較發育。
在野外考察時，我們有時見到具有垂直劈理的黃土邊坡常呈倒塌式破壞。這種現象稍加分析就不難看出，其原因是由於黃土柱底部的黃土，在上覆柱狀土層自重壓力下破壞所引起的。如圖12-7所示，具有柱狀劈理的黃土垂直的邊坡高度為h，上覆土層自重為γ，則作用於其底部土層上的壓力（Q）為
地質工程學原理
假定底部土體的無側限抗壓強度為p，則高度為h的具有垂直劈理的黃土邊坡的穩定性系數（K）為
地質工程學原理
採用式（12-9），用試演算法，可以較容易的求得具有垂直劈理的黃土可能保持的最大的邊坡高度。發育有柱狀劈理的垂直邊坡破壞主要是在底部黃土浸水的情況下，故p應取黃土浸水無側限抗壓強度。如果在發育有柱狀劈理的黃土中開挖成斜坡，其穩定性可用圖12-8所示的力學模型進行穩定性分析。這時柱狀劈理底部的黃土抗壓強度應採用有側限抗壓強度。
由上述可知，黃土渠道的邊坡穩定性是很復雜的問題。在評價黃土渠道邊坡穩定性時，只有綜合地考慮各種黃土層的特性、結構及構造作用發育情況，確定出正確的預報方法，邊坡穩定性才能得到正確的預報結果，否則，將引起不良後果。
黃土渠道邊坡一般是低邊坡，如果遇到高邊坡時，可利用「第四章第二節中所述的土體穩定性分析方法」進行穩定性分析，在此不重述。
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『伍』 論述地質構造對工程建築物穩定性的影響
以道橋專業為例
一、 邊坡與地質構造的關系
邊坡中的各種結構面對斜坡穩定性有著重要的影響。特別是軟弱結構面與斜坡臨空面的關系，對斜坡穩定起著很大作用。這種關系多種多樣，穩定性也各不相同，可以分為以下幾種情況：
1. 平疊坡（主要軟弱結構面為水平的。這種斜坡一般比較穩定。）
2. 順向坡（主要是指軟弱結構面的走向與邊坡面的走向平行或比較接近，且傾向一致的邊坡。）
3. 逆向坡（主要軟弱結構面的傾向與坡面傾向相反，這種邊坡一般是穩定的。）
4. 斜交坡（主要軟弱結構面與坡面走向成斜交關系。其交角越小，穩定性越差.）
5. 橫交坡(主要軟弱結構面的走向與坡面走向近於垂直。這類邊坡穩定性較好，很少發生大規模的滑坡)
二、隧道與地質構造的關系
1.水平或傾斜不大的岩層(較堅硬的厚層岩層中較為穩定, 軟硬相間的岩層中易發生坍方)
2．直立岩層(堅硬岩層、地下水很少，一般是較穩定的，層薄又有軟弱夾層，只要有少量的地下水活動，也會造成較大的地層壓力，將有掉塊和坍塌冒頂的可能。)
3．傾斜岩層(岩層傾斜角度的大小和岩層的性質是影響隧道穩定性的關鍵因素。)
有時在一個斷面上出現幾種岩層，或者出現不整合面或斷層破碎帶等，這時地層壓力是比較復雜的，而且是巨大的，同時地下水常沿此活動，在設計施工中都得慎重處理。
4．褶曲(在褶曲地段修築隧道，最好選在翼部通過或橫穿褶曲軸。在選線中對於千枚岩以及粘土岩等地層的褶曲層，應予避開。因為這些岩層石墨化後形成滑面，易引起滑塌。)
5．斷層(應盡量避開大斷裂帶；若條件不允許時，線路中線也應與斷層走向盡量直交。)
三、橋基與地質構造的關系
1．橋址的選擇
選擇橋址時，應首先搞清楚地質構造，特別是在山區地質條件復雜地段，更是重要。對大的構造線及斷層破碎帶、岩層軟弱帶等一定要調查分析，研究其與橋址的關系；
2．橋墩位置的布置(橋墩一般不宜放置在斷層破碎帶上。)
3．橋基的穩定性（岩層的產狀、偏力、斷層破碎帶、軟弱帶對橋基的穩定性有很大的影響。）
（1）當岩層產狀傾向下游，其中又有軟弱夾層時會因水的沖蝕影響到基礎的穩定性，如果軟弱夾層較厚，會使基礎受力不均，產生不均勻沉陷以致發生破裂現象；
（2）若地基位於斷層破碎帶，一般是不穩定的，應加以特別處理，否則會出現不均勻沉陷或產生基礎滑動；
（3）當兩種不同岩層接觸，其接觸面較陡時，基礎最好設計在單一岩層上，因接觸面一般是軟弱帶。