裂隙岩体边坡渗透性变化规律分析

边坡应力场与变形的关系主要通过边坡岩体卸荷的形式表示。无论是人工开挖卸荷还是岸坡河流侵蚀卸荷,都是边坡应力场和变形相互调整的过程,前者较为快速。研究表明,边坡应力场一般具有如下特征。

(1)坡肩。边坡坡肩部位易形成拉应力区,产生张拉裂隙。尤其以构造应力为主的边坡在坡肩处的张应力区域较大。

(2)坡面。边坡表面为主应力面,不承受应力,即卸荷过程是使原本受力的面变为最小主平面的过程。由于边坡表面发生改造,浅表部坡体产生应力释放,使最大主应力小于初始应力状态的值,在该范围内形成拉应力区。最大主应力与坡面方向保持平行,且向下逐渐增大,往坡内逐渐恢复到初始应力状态。(www.xing528.com)

(3)坡脚。由于边坡坡脚对边坡变形的约束效应以及向坡脚区域差应力的增大,使边坡在坡脚部位形成压应力区和剪应力集中区。斜坡坡度越大,坡脚处表面曲率越大,这种应力集中将越强烈。

边坡岩体的卸荷变形主要表现为已有结构面的张开或张剪错动。卸荷变形一般从坡表,特别是坡肩部位开始,向坡内卸荷变形减弱,逐渐过渡到完整致密的岩体。根据卸荷松动程度划分出强卸荷带、弱卸荷带和微卸荷带。根据上述边坡应力场特点,可知自坡面向坡内,总体上裂隙开度逐渐变小,3个卸荷带的平均隙宽在量值上存在明显差异,即岩体渗透性自坡面向坡内递减,在3个卸荷分区中逐区减弱。此外由于边坡卸荷的定向性,一般会导致边坡上部张应力区中陡倾坡内或坡外的结构面张开,边坡内部垂向裂隙的开度一般大于横向裂隙的开度。这将大大提升该方向的岩体渗透性能,显著加剧岩体渗透性能的各向异性。