花崗巖風化對邊坡工程建設的啟示

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1花崗巖風化機理

巖石是由礦物晶粒及晶粒間接觸（膠結）構成的，化學風化作用的實質(zhì)是晶粒之間的聯(lián)系被逐漸削弱、顆粒間晶格被腐蝕并伴隨溶蝕物質(zhì)被帶走。對花崗巖來講，物理風化作用導致了巖石的破碎和連續(xù)性降低，而化學風化則導致其地球化學組成和礦物組成的變化。從地球化學的角度來看，花崗巖花崗巖的化學風化作用始于原生鋁硅酸鹽礦物的水解、水化和淋失作用，其中堿金屬、堿土金屬組分的淋濾流失之后伴隨了Fe2+水解氧化成Fe(OH)3并最終以Fe2O3的形式殘留下來。從礦物組構的角度來看，花崗巖中原生硅鋁酸鹽礦物隨低價金屬離子的水解淋失和脫硅作用而消失，次生粘土礦物的產(chǎn)生是Si4+和Al3+被水解產(chǎn)物（SiO2和Al2O3膠體）沉淀的結果。

2風化程度判別

盡管花崗巖風化并形成1m厚結構性質(zhì)很弱的土壤需要2萬年以上的時[6]，但目前已經(jīng)形成的花崗巖風化巖（土）體的工程性質(zhì)卻仍需重視。根據(jù)《巖土工程勘察規(guī)范(GB50021-2001)》，花崗巖及其風化產(chǎn)物可劃分為“未風化、微風化、中風化、強風化、全風化和殘積土”六大類，而工程界已經(jīng)提出了關于花崗巖風化程度劃分的定性和定量兩套判據(jù)：以《巖土工程手冊》為代表的定性評價方法以“巖石結構、巖石顏色、礦物成分、巖石破碎程度、掘進的難易程度等方面”為出發(fā)點，而《巖土工程勘察規(guī)范(GB50021-2001)》提供的定量化判據(jù)則為“標準貫入測試擊數(shù)N”。在這些判別方法中，人為操作的隨意性較大會嚴重影響定性判別結果的準確性，而標貫擊數(shù)的離散程度高、精度低且需要修正也亟需完善[8]。因此，花崗巖風化程度的工程判別方法還需要進一步完善。

3邊坡穩(wěn)定性及處理方法

3.1邊坡穩(wěn)定性識別

花崗巖本身材質(zhì)堅硬，其工程性質(zhì)因風化作用而工程性質(zhì)發(fā)生劣化，這也就是花崗巖風化邊坡經(jīng)常發(fā)生變形、滑塌和崩崗等地質(zhì)災害的根本原因。為了避免地質(zhì)災害帶來的嚴重損失，人們圍繞花崗巖邊坡的病害機理及穩(wěn)定性判別開展了大量研究，但這些研究尚存在諸多不足：一方面是穩(wěn)定性評價中忽略了花崗質(zhì)邊坡的破壞機理及模式的差異，另一方面是忽略了最能夠反映花崗巖風化程度的礦物組成、風化顆粒連接方式、粘土礦物的分布和顯微裂隙等信息。事實上，花崗巖邊坡的病害機理非常復雜，不同病害邊坡的“地質(zhì)、氣候、地下水、地形、地貌和人類活動”等控制因素往往具有不同的貢獻?；◢弾r的崩崗源于花崗巖風化土的遇水崩解性，雨水的滲透則導致了邊坡巖土力學性質(zhì)的弱化并引發(fā)降雨型滑坡，構造裂隙的廣泛發(fā)育有利于花崗巖風化殼的變形，地震則可能誘發(fā)公路沿線邊坡崩塌破壞并主要表現(xiàn)為滑移式和傾倒式崩塌破壞，這些都說明花崗巖邊坡發(fā)生病害的控制因素具有主次之分。因而，未來勢必要加強對邊坡病害控制因素的分級研究。

3.2邊坡處理方法

當前主要的邊坡處理方法可分為加固技術（如抗滑樁、預應力錨索、注漿加固、加筋邊坡和加筋擋土墻、錨固技術和預應力錨索加固等）和防護技術（圬工防護、菱形網(wǎng)格護坡、六角空心磚護坡、噴射混凝土護坡、生物防護），而前者還可以進一步劃分為基于原位擋墻和重力擋墻的外部加固體方法和基于土釘、錨桿等的內(nèi)部加固方法兩大類。盡管上述防治方法在技術上已經(jīng)非常成熟，但它們并非對每一個病害邊坡都適宜。事實上，各種邊坡防治技術都具有其自身的優(yōu)缺點，而同一邊坡的防治方案也可能并不只一種，因而勢必要求從主導性的致災因素入手選擇最優(yōu)的防治方案。因而，要重視花崗巖邊坡的致災因素和風化邊坡防治方案的結合。

4結語

風化花崗巖是工程建設中一類極具特殊性的巖（土）體，它們是引發(fā)邊坡病害、水土保持和環(huán)境保護等問題的來源。由于該類自然災害帶來了大量的人員傷害和經(jīng)濟損失，花崗巖邊坡的穩(wěn)定性和處理方案引起了人們的高度重視。盡管如此，關于花崗巖風化程度的工程判別方法和邊坡的穩(wěn)定性識別均存在缺陷，而邊坡的治理方案也亟需完善，因此希望未來能夠加強對該類問題的重視。

作者：李紅中 單位：廣東省公路勘察規(guī)劃設計院股份有限公司