桂东南地区花岗岩残积土滑坡的形成机制及其稳定性分析

摘要

边坡的稳定性分析与评价一直以来都是工程领域和学术领域极为重视的一项研究课题。桂东南地区位于华南低纬地区,雨水充足，风能资源和植被资源丰富，易诱发花岗岩残积土边坡的浅层滑坡，且滑动面大多位于花岗岩残积土这一层风化带，具有滑动土体厚度小，滑坡灾害发生突然，滑动土体滑动距离短以及滑动区域众多的特点，造成了巨大的人民生命财产损失。花岗岩残积土边坡在桂东南地区分布广泛，工程力学性质也具有其特殊性和地域性，是这一地区各类工程建设主要的勘测研究对象，同时也是地质灾害防治的重要监控对象，所以对于花岗岩残积土边坡滑坡的形成机理的研究及其稳定性分析势在必行。 本文选取了桂东南地区的一处花岗岩残积土边坡作为分析对象，并对这一处的花岗岩残积土边坡进行了现场勘察和室内试验。首先分析了花岗岩残积土边坡的特征及其危害。并通过扫描电镜试验、薄片鉴定分析试验、X射线衍射分析试验、化学成分全分析试验、常规物理性质试验等测试分析手段，研究了花岗岩残积土边坡的形成机制以及花岗岩在不同风化程度下土体的物理化学和矿物学特征。研究发现花岗岩风化剖面上的土体越靠近地表，其风化程度也就越高，风化花岗岩岩体的原岩结构也逐渐被破坏，风化裂隙也在逐渐加大，原生矿物成分高岭石和伊利石逐渐转换为次生矿物成分正长石，斜长石和蒙脱石。风化土体的化学成分组成和风化土体颗粒粒度的大小分布、密度、含水率、比重等物理和力学性质方面也存在着显著的差异，该地区风化花岗岩边坡自上而下分为花岗岩残积土、强风化花岗岩、中风化花岗岩、微风化花岗岩和新鲜花岗岩五个典型的风化带。 进行了对花岗岩残积土土体的直接剪切试验，通过分别控制素土的干密度和含水率以及根土复合体中毛竹根系的体积比，研究其对花岗岩残积土抗剪特性的影响规律，研究表明土体的抗剪强度参数c、?值随着土体含水率的增加而减小，随着干密度的增加而变大，并在最优含水率最大干密度时达到峰值；同时随着植物根系比的增加，抗剪强度和c值呈现明显的增大趋势，?值则变化不明显，说明植物根系对土体具有锚固作用但不影响土体的整体结构性。 通过绘制最接近实际边坡情况的分析模型，并契合花岗岩残积土边坡土体实际情况的试验数据来作为参数，综合考虑风力，毛竹荷载对边坡土体的实际作用效果，利用Geo-studio软件中的Slope/w模块对风化花岗岩边坡进行不同条件下的稳定性模拟分析，将模拟所获得的安全系数变化以及对应的边坡潜在危险滑动面位置进行对比，进行了边坡稳定性评价，发现植物根系锚固作用对边坡稳定性有着增益的效果，而植物自重荷载、风荷载对边坡的稳定性有着减益的效果。