影响边坡的因素

影响边坡稳定性的因素有内在因素与外在因素两个方面。内在因素有组成边坡岩土

体的性质、地质构造、岩体结构、地应力等。它们常常起着主要的控制作用。外在因素

有地表水和地下水的作用、地震、风化作用、人工挖掘、爆破以及工程荷载等。其中地

表水和地下水是影响边坡稳定最重要、最活跃的外在因素，其他大多起着触发作用。查

明和掌握这些影响因素对了解边坡失稳的发生发展规律，以及制定防治措施是非常必要的。

也可以分为自然因素和人为因素。自然因素主要有边坡所处范围的地质构造、岩性、地下水及地表地形、地震等；人为因素主要有边坡的形态、周围的爆破震动、地表植被被破坏及水库、排土场等人为构筑物等。一般是几种因素共同作用造成边坡破坏。了解和掌握引起边坡破坏的因素及影响程度，对确定边坡的稳定性和预防管理方法是非常重要的。

岩性及其影响。

1地貌条件的影响

深切峡谷地区，陡峭的岸坡是容易发生边坡变形和破坏的地形条件。例如我国西南山区，沿金沙江、岷江、雅砻江及其支流等河谷地区，边坡松动、破裂、蠕动、崩塌、滑坡等现象十分普遍。有些崩塌滑坡规模很大，并可成群出现。

在建的长江三峡水利枢纽工程，仅在库区内于流地段，就发现了新、老滑坡和崩塌达66处之多。通常，坡度越陡、坡高越大，对稳定越不利。崩塌现象均发生在坡度大于60。的斜坡上。而滑坡现象，虽在陡坡地形发育较多，但在较缓的边坡上也可发生，这主要决定于滑动面的性质。

2地层岩性的影响

地层和岩性对边坡稳定性的影响很大，软硬相间，并有软化、泥化或易风化的夹层时，最易造成边坡失稳。地层岩性的不同，所形成的边坡变形破坏类型及能保持稳定的坡度也不同。

岩性是指组成边坡岩体的岩石的基本属性，如岩石的成因、结构与构造、容重、孔隙率、强度、风化特征等等，它是决定岩体强度和边坡稳定性的重要因素。坚硬致密的岩石抗水、抗风化能力强，强度高，不易发生滑坡。岩性不好的砂质岩页岩、泥岩、灰岩等，容易产生滑坡。

(1)深成侵入岩，厚层坚硬的沉积岩以及片麻岩、石英岩等构成的边坡，一般稳定程度是较高的。只有在节理发育、有软弱结构面穿插且边坡高陡时，才易发生崩塌或滑坡现象。象。

(2)喷出岩边坡，如玄武岩、凝灰岩、火山角砾岩、安山岩等，其原生的节理，尤其是柱状节理发育时，易形成直立边坡并易发生崩塌。当有多次喷发并形成软弱夹层时，常常是造成此类岩层发生滑坡的重要因素。

(3)含有黏土质页岩、泥岩、煤层、泥灰岩、石膏等夹层的沉积岩边坡，最易发生顺层滑动，或因下部蠕滑而造成上部岩体的崩塌。

(4)千枚岩、板岩及片岩，岩性较软弱且易风化，在产状陡立的地段，临近斜坡表部容易出现蠕动变形现象。当受节理切割遭风化后，常出现顺层(或片理)滑坡，因为这类岩石

各向异性显著，平行于片理方向的强度比垂直于片理的可低数倍。

(5)黄土具有垂直节理、疏松透水，浸水后易崩塌湿陷。当受水浸泡时，极易发生崩塌或塌滑现象。

由软黏土构成的边坡，在于湿条件变化情况下，易开裂、膨胀或变软，造成边坡失稳破 坏。

(6)在崩塌堆积、坡积及残积层地区，其下伏基岩面常常是一个倾向河谷的斜坡面。当 有地下水在此受阻，并有黏土质成分沿其分布时，极易形成滑动面，从而使上部松散堆积物 形成滑坡。如新滩滑坡，约有3 000万ITl3的滑体，主要由崩积、坡积物组成，其下为志留 系页岩，页岩表层泥化，构成了滑动面。

3地质构造与岩体结构的影响

地质构造因素包括褶皱、断裂、区域新构造运动及地应力等，这些对岩质边坡的稳定也 是主要因素之一。褶皱、断裂发育地区，常是岩层倾角大，甚至陡立，断层、节理纵横切 割，构成岩体中的切割面和滑动面，形成有利于崩塌、滑动的条件，并直接控制着边坡破坏 的形成和规模。例如宝鸡到略阳的铁路线基本是沿一个大断裂带修筑的，结果边坡破坏事故 屡屡发生，接连不断。

在新构造运动表现为强烈上升的地区，往往形成深切的沟谷地形，坡体内地应力较高， 卸荷裂隙也常较发育，往往较广泛地发生着各种变形和破坏现象，例如我国西南的横断山脉 地区，四川西部、北部山区，长江三峡地区等。这些新构造运动强烈的地区，也是地震活动 强烈的地区。地震常是边坡失稳的触发因素。

结构面的各种特性(发育程度、规模大小、充填胶结、产状等)对岩体的稳定性有很大 影响。具体如下：

(1)岩石的结构与构造

岩石的力学性质与其结构有密切关系，除取决于岩石的矿物成分外，还取决于矿物颗粒之间的联结类型以及结晶颗粒的大小。联结类型包括结晶联结和胶结、松散等非结晶联结。结晶联结且结晶颗粒小的，其力学强度高。对于沉积岩，由于结晶颗粒的强度远大于颗粒问胶结物的强度，在外力作用下，岩石总是沿胶结物破坏，而不是结晶颗粒破坏。硅质胶结物胶结的沉积岩具有较大的强度，碳酸盐和粘土胶结的岩石强度低，并易溶蚀。具有基底胶结 的沉积岩，其气度也较大。

岩石的构造对岩石的力学性质也有明显影响，如沉积岩的层理、变质岩的片理方向及垂直方向的力学性质相差很大。

(2)岩石的孔隙度

岩石的孔隙度为岩石中孔隙体积与岩石体积之比，即

%100n ⨯-=V

W W o s ρ 式中 Ws ——水饱和的岩石试件重量(若岩石与水有化学

反应时，改用与岩石无反应的液体)；

Wo ％——干燥岩石试件的重量；

V ——岩石试件的体积；

ρ——岩石的密度。

岩石的孔隙度对岩石的吸水性及强度有一定的影响，随着孔隙度增大，岩石的强度降低。

(3)岩石的强度

岩石的各种强度的大小，一般可按下列顺序排列：

三向抗压强度>二向抗压强度>单向抗压强度>抗剪强度>抗弯强度>抗拉强度。岩石的抗压强度一般为抗剪强度的3～10倍，为抗拉强度的10—50倍。露天矿滑坡大都是剪切破坏，因此．岩石的抗剪强度是衡量边坡岩体稳定的必要条件。坚硬致密岩石的抗剪强度较高，不易发生滑坡，反之则易滑坡。小型山坡露天采石场大量发生的坍塌事故，岩石往往是因剪切破坏而塌落的。

在软弱岩体或流砂体、松散表土内，容易发生圆弧滑坡。如果边坡坡脚有软弱岩层，边坡高度过高时，容易发生坡脚剪压破碎，变形过大而造成上部岩体的总破坏。

4、地下水对边坡稳定的影响

地下水对边坡稳定的影响关系极大，绝大多数滑坡都与地下水的活动有关。许多滑坡、 崩塌均发生在降雨之后，就是因降水渗入岩土体后，产生不良影响所致。许多滑坡具有“大雨大滑、小雨小滑、无雨不滑”的特点。地下水的作用是很复杂的，主要表现为下列几个方面。地下水对边坡稳定的影响表现在几个方面。

(1)使岩石软化或溶蚀。地下水的活动可使黏土质夹层软化、泥化，形成最危险的滑动 面，也可使厚层的黏土岩产生塑性蠕动，导致上覆岩体滑动解体。上述崩积、坡积等覆盖层 沿基岩面滑动的现象和实例，均与地下水沿基岩面渗透有关。

当岩层中含有易溶成分时，如石膏等盐类物质，可被地下水溶蚀，形成裂隙和洞穴，导 致上覆岩体塌陷并可导致发生崩塌或滑坡。

(2)产生静水压力或动水压力。渗入坡体中的水，对滑体可产生静水压力或动水压力，促使岩体下滑或崩倒。四川云阳鸡筏子滑坡，在上部开始滑动后，滑体下部喷出水和泥浆高约达10 m 。许多河岸、库岸边坡坍塌破坏都发生在河水位骤降以后，就是与坡体内的水压力增高并向河谷渗流有光。

① 贮存于岩体裂隙中的地下水，对裂隙两壁产生静水压力。如图所示，由于边坡岩体位移而产生的张裂隙充水，沿裂隙壁产生的静水压强P 为k*玩，则作用在裂隙壁上的总压力V 为：

w z 2w r 21V ∙=

式中 w r ——水的重度；

w Z ——裂隙充水深度。

当张裂隙中的水沿破坏面继续向下流动至坡脚逸出坡面时，沿此破坏面AB 将产生水的浮托力，压力分布如下图则总的浮托力U 为：

式中 L ——AB 面的长度。

② 动水压力作用

当地下水在破碎岩体的裂隙或断层带中流动时，作用于所流经的岩石颗粒上的压力称为动水压力，亦称渗透压力。力的方向是水流的切线方向，这是推动岩体下滑的力。其大小可按下式计算：

i w ∙=r D

式中 D ------卜作用于岩体单位体积上的动水压力；

w r ------水的重度；

i------水流坡度。

当动水压力较大时，裂隙或断层破碎带中的岩石颗粒和岩体的可溶解成分会被水流带走，使岩体内聚力和摩擦力减小，产生所谓潜蚀作用。潜蚀作用会破坏岩体稳定，尤其当地下水流和结构面联系在一起时，对边坡稳定的威胁更大。

③ 水的软化作用

x 懈土质岩体和节理发育的岩体，随着含水量增加，其内聚力和内摩擦角显著降低，抗剪强度低于干燥时的1／4～1／20。如表土在水饱和后内聚力可降为零，内摩擦角则降为50～

60。破碎的泥页岩在含水饱和状态下内聚力下降87％，内摩擦角降低33％。

对由坚硬的岩浆或变质岩构成的边坡，要特别注意水对岩体中的断层破碎带等有大量粘土质充填物的结构面的软化作用。

在上述几种作用中，静水压力的作用较为突出．所以作为设计边坡的主要参数之一。静水压力的作用受地下水位变化的影响，地下水位又受地表水、降雨量和岩体的渗位变化的影响，地下水位又受地表水、降雨量和岩体的渗透性等的影响，在一定范围内变动。降低地下水位是改善边坡稳定程度的主要方法之一。

(4)冻胀作用。在寒冷地区，渗入裂隙中的水结冰，产生膨胀压力，促使岩体破坏倾倒。

(5)浮托力。处于水下的透水边坡，受浮托力的作用，使坡体有效重量减轻，稳定性下降。许多水库坍岸均与此有关。

浮托力和作用在AB面的正应力方向相反，抵消了，一部分正应力的作用，从而减小了能阻止边坡下滑的摩擦阻力的作用。静水压力的作用，能增大滑动力和减小摩擦阻力，降低岩体结构面有效抗剪强度，从而对边坡稳定不利。一般在地下水高于滑动面时，静水压力可使岩体抗剪强度降低1／4～1／2。

5、爆破和地震对边坡稳定的影响

1．爆破的影响

爆破作业是开挖边坡经常使用的破岩方法，它使边坡长期受到反复的爆破振动。当爆破地震波通过岩体时，给岩体的潜在破坏面以附加的震动力，使岩体的结构面规模增大，并产生爆破裂隙，从而影响边坡的稳定性。

爆破振动对岩体造成的损害取决于岩体振动速度的大小。岩体振动速度小于或等于0．254米／秒时，完整岩体不破坏；岩体振动速度在0．254～0．635米／秒之间时，岩体出现少量剥落；岩体振动速度在0．635．2．54米／秒之间时，发生强烈拉伸和若干径向破裂；岩体振动速度火于2．54米／秒时，岩体将完全破碎。

对于特定的矿山，通过不同药量的爆破试验，可提出对不同地段的临界振动速度。爆破造成的岩石质点振动速度，可按下列经验公式估算：

2．地震的影响

在地震活动的频繁的地区，应考虑其对边坡稳定性的影响，尤其是滑坡后可能造成重大损失的边坡。地震造成的边坡破坏作用力，也可按爆破振动的方法处理。当确定震级与速度峰值的关系后，可按计算爆破振动等效静力的公式，计算地震对岩体产生的水平力。

6、影响边坡稳定的其它因素

1)边坡几何形状的影响当边坡角一定时，边坡垂直高度越高越不稳定；当边坡高度一定时，边坡角越大越不稳定。

边坡的水平和垂直断面形状对岩体内的应力分布有很大影响。凡向采场突出的边坡．其表面水平拉应力边坡的稳定。凹向采场的边坡表面，水平压应力较集中，可增加阻止岩体下滑的摩擦力，因而有利于边坡的稳定。、如果边坡水平弯折较多，则突向采场的部分易受拉应力作用而破坏，不利于边坡的稳定。

边坡的垂直断面形状可分为三类：直线平面形边坡、凹面形边坡和上缓下陡的凸形边坡．直线平面形边坡的设计中，通常把边坡岩体看作均质体来计算，如果组成边坡的岩石有强有弱，则难免由弱岩层先破坏而招致滑坡。另外，直线平面形边坡的坡面角上下一致，没有考虑到边坡是由上而下逐渐形成的，上部边坡服务时间较长，受各种因素的影响和造成的损害比下部边坡岩体严重。因而，往往上部边坡显得过陡，下部边坡显得过缓。

凹形边坡是根据松散介质力学计算出来的一种理论边坡，它与露天矿边坡形成的特点完全相违背，不利于边坡的稳定，但这种边坡比直线平面形边坡在相同条件下要多挖许多矿岩，故适用于开采深度不大，在边坡上保留矿柱的露天矿。

凸形边坡具有上缓下陡的外形，在相同稳定条件下，可以少剥岩石，多采矿石，是露天矿边坡的最好形状，但在计算和管理上比较复杂。

台阶边坡、临时边坡等高度不大、维护时间较短的边坡，形状多不十分规整，也不一定采用固定的形态，但应保持一定的坡度。

2)边坡上部构筑物和边坡破坏的影响

边坡上部的水库、尾矿库、选矿厂、车间等构筑物会增加边坡岩体的下滑力，引起边坡下滑位移。同时，边坡岩体发生滑动，也影响上部构筑物的安全。例如某矿建在边坡上部的尾矿库不仅增加了边坡岩体的下滑力，而且还提高了边坡岩体的地下水位线，从而降低了边坡的稳定性；如果边坡发生滑坡。因此，边坡上部的构筑物，应建在边坡岩体位移影响范围以外的安全地点，否则需采取特殊的加固措施，以保证边坡稳定和建筑物的安全。

有些开挖人为破坏边坡，不保持合理的边坡角及自上而下的开采顺序，而采用挖坡脚，放震动炮，震落上部岩体，或在坡面下部矿体掏挖等严重违章的力4法开采，破坏岩体的稳定性，造成坍塌事故。例如，某采矿厂因边坡顶部有一坟墓，未处理好就在边坡下部掏采，致使边坡趋陡，造成重大伤亡事故。

3)风化作用的影响

风化作用是指风吹日晒、雨水冲刷、生物破坏、温度变化等对边坡岩体的破坏作用，它能造成岩体原生结构面或构造结构面的规模增大，条件恶化，并可产生风化裂隙或构造结构面的规模增大，条件恶化，并可产生风化裂隙等次生结构面。长时间的风化作用，还会使岩石自身强度降低。因此，长时问的风化作用势必对边坡稳定性产生不利影响。

风化作用是随着开采深度增加而逐渐衰减的。一般靠近地表为及剧烈风化的残积土，向下为剧烈风化带、强风化带、弱风化带、微风化带，再往下即为未风化岩体。每个带内的岩石则具有各自的特点及不同的工程地质性质，在地表面形成了风化壳。边坡岩体从上至下的分带性也符合上述规律。

岩石的风化速度和风化程度与边坡稳定性密切相关。岩石的风化受本身的成分、结构构造和后期蚀变及构造作用的影响。通常强度较弱的和破碎的岩石风化速度较快。大气湿度、温度、降雨量、地下水和爆破振动等作用也会加快风化度。如同样的岩性，在寒带地区的风化速度比热带地区要缓慢一些；温差大、降雨多的地区，岩石风化速度会加快。开采年限长的矿区风化破坏程度比年限短的严重。在同一个地区，同样岩性，则上部边坡比深部边风化程度大。我国东北和西北高原的严寒地区，以及南方的酷热、多雨地带，岩石风化破坏作用较为强烈。在冻土地带，要注意岩体开挖后，因风化作用引起冻土融化而造成的滑坡。