岩质边坡风化分带量化评价

罗 轶 宋 杨

（1.四川省地质工程勘察院集团有限公司 610000；2.四川省地质矿产勘查开发局化探队 618000）

0 前言

岩体风化是外动力地质作用对岩体改造的重要特征之一，是岩体暴露或接近地表后初始结构特征发生变化的主要表现之一。在高山峡谷地区，由于内外动力地质作用相对较强，河谷下切，斜坡岩体应力的降低，岩体发生沿结构面的松弛，为风化作用提供了通道，在地表或接近地表的条件下，因温度变化、水及水溶液、大气及生物作用，原岩为适应浅表生环境的变化而发生的物理的、化学的变化，从而导致的岩石成份和岩体结构不断变化的过程，形成程度不同的风化带。

一般岩体的风化是一个渐近、连续的变化过程，即从表部的全、强风化至深部的弱风化、微风化、新鲜岩体。岩体风化表现为岩石的松弛、裂隙的增多，岩体风化程度的变化可以表征岩石物理力学性质的变化、岩体中裂隙发育程度的变化（浅表生裂隙造成）、岩体结构的变化、岩体力学参数的变化，因此，对岩体进行风化分带具有重要的理论和工程意义。

1 风化分带量化评价

国内外按风化程度对风化岩的分带一般划分为4～6 个带，一般依据行业标准及建筑类型、规模的不同而不同。国际岩石力学协会实验室和现场标准委员会（ISRM，1979）和我国的《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）（2009 年版）将风化岩分为残积土带及全、强、中等、微、未风化6 个带。

就岩体风化带划分方法来看，早期以定性判断为主，在60 年代以前，人们主要以岩石的颜色、矿物的光泽、岩石结构的变化及破碎情况、锤击声、开挖方法的难易程度、手捏强度等加以判断。不难看出，定性划分容易造成岩体风化带划分的不确定性和人为性，很难反应岩体风化的本质，随着人类工程活动规模变大，这种定性评价难以适应大型建设项目的需要。

20 世纪60 年代以来，随着研究的深入，在岩体风化分带中，逐渐引入了一些定量指标如纵波速度、波速比、风化系数等来对岩体进行定性与定量相结合的分带，如《工程地质手册》（第五版，2018）在原有的考虑岩石组织结构、矿物成分变化程度、坚硬程度以及可控掘性或可钻性等的基础上，同时给出了波速比、风化系数等定量指标对岩体进行风化分带。同时，基于风化作用对表生岩体的改造作用，出现了利用岩石变形强度指标（变形模量、点荷载强度、单轴抗压强度、回弹值等）、岩体结构指标（结构面间距、体积节理数）等对风化带的划分。

2 工程实例

2.1 工程概况

某工程边坡位于开都河上游右岸，典型峡谷地形，岸坡相对顺直，坡度约40°，高300 余米，Ⅲ、Ⅳ级残余阶地零星不连续发育，大面积基岩裸露，区域基岩为层状英安质凝灰岩、白云岩，主要发育4 组裂隙。

2.2 风化分带量化指标的选取

风化带定量划分主要围绕“岩体结构”这一控制岩体工程地质性质和岩体稳定的基本条件展开，代表性指标有：岩石质量指标（RQD）、体积节理数（Jv）、波速（Vp）、波速比（Bv）和完整性系数（Kv）。参考相关规范及前人成果，本次分类定量指标中考虑波速比和完整性系数进行划分，分类标准如表2-1。

表2 -1 边坡岩体风化带划分依据

2.3 风化带划分成果

分析表明，该边坡强风化深度为0～26m，弱风化深度为32～101m，划分成果如表2-2，图2-1～图2-2。总体来看，定量划分的两种结果较为接近，而定性、定量划分在部分平洞有一定的差异，这可能是由于岸坡地形、地层岩性、断裂构造发育程度的差异所造成，但总体仍保持了随着洞深的增加，风化程度减弱；随着岸坡高程的增加，风化程度增强的趋势。并且，定量划分比定性划分的风化带厚度大，这是因为岩体波速不仅受风化程度的影响，岩体中构造裂隙和其他结构面对波速影响也较大，在裂隙发育地段，波速会发生较大下降，定量划分风化带会失真。相应地，对于完整性较好的岩体，波速不会发生较大改变，但其颜色、锤击声却可能变化很大，定量划分风化带厚度就会比定性划分小。

表2 -2 边坡岩体风化带划分成果

图2 -1 PD02 号平洞波速比随洞深变化关系

图2 -2 PD02 号平洞完整性系数随洞深变化关系

3 结论

（1）岩体风化分带一般采用定性评价方法，存在不确定性和人为性，定量指标评价有助于使岩体风化分带更全面、更科学，运用统一的标准进行评价在大型建设项目中更具有指导意义。

（2）岩体风化分带定量评价也具有局限性，波速比和完整性系数两个指标受波速影响，而岩体波速不仅受风化程度的影响，岩体结构对其影响也很大，一定程度上影响了评价结果。

（3）风化带划分应结合定性和定量评价进行分析，只要在同一标准下进行定性划分，同时以定量划分进行验证，就能得到相对合理的结果。