边坡工程

制作人：戎虎仁第一章边坡工程概述◆本章学习目标1、边坡的概念。2、边坡的组成要素。3、边坡的分类。◆本章教学内容1、边坡的概念。2、边坡的组成要素。3、边坡按岩性、地质环境与人工改造的程度、边坡高度、边坡坡度的分类。◆本章重点本章重点是了解边坡的概念，边坡的组成要素，边坡按岩性、边坡高度、边坡坡度的分类。◆本章难点无◆本章学习方法建议及参考资料熟悉各名词、术语的含义，掌握基本概念。§1.1边坡的概念1、边坡是指地表面一切具有倾向临空面的地质体。2、边坡是一个地质体，即便是稳定的边坡，随着时间的推移，岩体在各种地质营力作用下，它的外形和内在水文地质特性都会不断发生变化，因此，其稳定性也会逐渐改变。如果日常不采取维护措施，也可能失稳形成危坡。3、边坡稳定性是边坡工程的主要研究目的之一。要使边坡处于稳定状态，从力学角度上看，应保持岩体内部结构力的平衡；从岩体形态上看，应使边坡岩体不发生变形、破坏和位移，不使岩体失稳而滑动、崩塌。一切边坡工程都应为未变形边坡，或虽有变形但不危及工程安全，仍然处于稳定状态的边坡。§1.2边坡的组成要素1、边坡是坡面、坡顶及其下部一定深度坡体的总称。2、边坡的临空斜面称为坡面。3、坡面与坡顶面的转折部分称为坡肩。4、坡顶面与坡面下部至坡脚范围内的岩（土）体称为坡体。5、边坡的最下部与平地相接部位称为坡脚。6、坡面与理想水平面交线称为边坡走向线。7、坡面与理想水平面的最大夹角称为坡角。如图1.2所示。§1.3边坡的分类1.3.1按岩性不同分类根据岩性不同，边坡可分为岩质边坡和土质边坡。一、岩质边坡岩质边坡又分为以下几类：1、侵入岩类边坡2、喷出岩类边坡3、碎屑沉积岩边坡4、碳酸盐岩类边坡5、夹有软弱夹层的沉积岩边坡6、软弱岩层边坡7、特殊岩类边坡8、变质岩类边坡8、变质岩类边坡二、土质边坡土质边坡又分为以下几类：1、黄土边坡2、砂性土边坡3、粘土性边坡4、软土边坡5、土石混合边坡1.3.2按地质环境与人工改造的程度分类按地质环境与人工改造的程度分为自然边坡和人工边坡一、自然边坡自然边坡是指未经人工破坏改造的边坡，是由地质构造作用形成的。二、人工边坡人工边坡是指由于人们从事岩体工程活动，经人工改造所形成的边坡。1.3.3按边坡高度不同分类按边坡高度可分为超高边坡、高边坡、中边坡和低边坡四类：1、超高边坡边坡高度＞100m2、高边坡边坡高度50～100m3、中边坡边坡高度20～50m4、低边坡边坡高度＜20m1.3.4按边坡坡度不同分类按边坡坡度可分为微斜边坡、平缓边坡、陡坡、急坡、悬坡、倒坡6种类型。1、微斜边坡边坡坡度＜5度2、平缓边坡边坡坡度5～15度3、陡坡边坡边坡坡度15～35度4、急坡边坡边坡坡度35～55度5、悬坡边坡坡度55～90度6、倒坡边坡坡度＞90度本章小结◆本章主要教学内容总结本章介绍了边坡的概念；边坡的组成要素以及边坡按岩性、地质环境与人工改造的程度、边坡高度、边坡坡度的分类。第二章边坡变形的破坏◆本章学习目标1、边坡的破坏形式。2、滑坡的分类。3、滑坡地带的特征。◆本章教学内容1、了解边坡的主要破坏形式（坍塌，倾倒，滑坡）。2、理解滑坡的分类。3、了解滑坡地带的特征（从地形地貌、岩土结构、水等方面来判断滑坡的存在）。◆本章重点1、了解边坡的主要破坏形式，理解坍塌、倾倒、滑坡三种形式之间地差异。2、学会从地形地貌、岩土结构、水等方面来判断滑坡的存在。◆本章难点学会从地形地貌、岩土结构、水等方面来判断滑坡的存在。◆本章学习方法建议及参考资料:1、熟悉各名词、术语的含义，掌握基本概念。2、根据所学滑坡地带的特征，注意从生活和工作中观察滑坡现象，将它们与所学的知识对比，积累判断滑坡的经验。§2.1边坡的破坏形式所有边坡都将处在不同方式、不同规模、不同程度的变形过程中。由于变形的不断发展可促使边坡破坏，边坡的变形和破坏，是边坡形成发展的必然现象。边坡岩体在次生应力和各种外界应力的作用下，当其动平衡状态遭到破坏，局部边坡岩体发生坍塌的现象，称为边坡的破坏。按破坏机理可将边坡的破坏分为以下几种形式。2.1.1崩塌崩塌系指边坡上部的岩块在重力作用下，突然以高速脱离母岩而翻滚坠落的急剧变形破坏的现象，如图2.1.1所示。崩塌的特点：在变形破坏过程中，并不是沿某一固定面的滑动，而是以自由坠落为其主要运动形式。崩塌现象的发生是由于边坡岩体在重力的作用和附加外力作用下，岩体所受应力（压力）超过其抗拉（抗剪）强度时造成的。2.1.2倾倒当边坡内部存在一组倾角很陡的结构面，将边坡岩体切割成许多相互平行的块体，而临近坡面的陡立块体缓慢地向坡外弯曲倒塌，这种边坡破坏形式称为倾倒，如图2.1.2所示。1、倾倒的特点：岩块一般不发生水平或垂直位移，而是以某一点或块体的某一棱线为转动轴心，绕其外侧临空面转动。2、产生倾倒的原因，就岩块本身而论，如果不考虑外力的作用，发生倾倒现象是由于产生倾倒力矩造成的，对于单一岩块其重力必须落在该岩块所处的底面之外，才有可能产生倾倒。2.1.3滑坡边坡岩（土）体在重力作用下，沿一定的软弱面或软弱带整体下滑的现象称为滑坡。一、滑坡的特点边坡发生滑动时，在滑坡前，滑体的后缘会出现张裂隙，而后缓慢移动。滑动初期速度慢，持续时间长，到后期迅速滑落。二、滑坡的原因滑动面的抗滑力小于滑坡体的下滑力。一个发育完全的滑坡，一般具有下列构成要素（如图2.1.3-1、2.1.3-2所示）：2.1.3滑坡1、滑坡体2、滑坡周界3、滑坡壁简称滑壁4、滑坡台阶5、滑动面6、滑坡床7、滑坡前缘（滑坡头、滑坡舌）8、滑动轴（主滑线）9、滑坡裂隙§2.2滑坡的分类2.2.1按滑坡体的物质组成分类按滑坡体的物质组成分类，可以分为以下几类：1、堆积层滑坡包括坡积、洪积、重力堆积体或沿基岩顶面滑动的各种滑坡。2、残积层滑坡主要指在厚层风化带中的滑坡，滑坡多沿软弱的风化带滑动。3、黄土滑坡新、老黄土中发生的滑坡，多沿新、老黄土接触面滑动。4、粘性土滑坡均质和非均质的粘性土中产生的滑坡。5、堆填土滑坡人工填筑的路堤土和弃土，主要沿原地面发生的滑动。6、破碎岩石滑坡岩体失去完整性，松散破碎的多种岩石可产生层面滑动和构造面滑动。7、岩石滑坡各种较完整的岩石，以泥岩、泥质页岩、片岩等软弱岩石中的滑坡为多。•2.2.2按滑坡的厚度分类按滑坡的厚度可分为浅层滑坡、中层滑坡、深层滑坡3类。1、浅层滑坡厚度＜6m。2、中层滑坡厚度6～20m。3、深层滑坡厚度＞20m。•2.2.3按力学条件分类按力学条件分类，可分为以下2类：1、牵引式滑坡滑坡体下部先变形滑动，使上部岩体失去支撑，从而使上部岩体也随着变形移动，如图2.2.3-1所示。2、推移式滑坡滑坡体上部先滑动，因而使下部岩体也变形滑动，如图2.2.3-2所示。2.2.4按滑坡体积大小不同分类按滑坡体积大小不同可分为小型滑坡、中型滑坡、大型滑坡、巨型滑坡4类。1、小型滑坡滑坡体积＜1.0万m32、中型滑坡滑坡体积1.0～10万m33、大型滑坡滑坡体积10～100万m34、巨型滑坡滑坡体积＞100万m32.2.5按滑行速度不同分类按滑行速度的不同分类，可分为以下4类：1、蠕动滑动平均滑动速度小于0.01mm/s时称为蠕动滑动。2、慢速滑动平均速度为0.01mm/s～1.00cm/s时称为慢速滑动。3、快速滑动平均速度为1.00cm/s～1.0m/s时称为快速滑动。4、高速滑动平均滑动速度大于1.0m/s时称为高速滑动。2.2.6按滑动面形态不同分类一、平面滑动边坡岩体沿某一结构面如层面、节理或断层面发生滑动，如图2.2.6-1所示。通常发生在滑动面的倾向与边坡面的倾向一致，而滑动面的倾角小于边坡角但大于其内摩擦角的层状或有粘土夹层的岩体中。二、楔体滑动当边坡岩体中有两组或两组以上结构面与边坡斜交，且相互切割成楔形体而滑动。当两结构面的组合交线的倾向与边坡倾向近于一致，组合交线的倾角小于边坡角而大于其内摩擦角时，较易发生这类破坏，如图2.2.6-2所示。§2.3滑坡地带的特征2.3.1地形地貌1、山坡或河谷谷坡上的圈椅地貌是比较容易发生滑坡的地方。圈椅地貌中的缓坡多由坡积物组成，也是地表水汇集之处。2、在较陡的大段河谷谷坡中间，夹一段台地状的滑坡地。有时滑面被冲割成鸡爪形山梁，这种缓坡或山梁往往易发生滑坡。3、坡体上杂乱无规则，还有积水洼地、地面裂隙、醉汉林、马刀树、房屋倾斜、房墙开裂等现象，可能是发生滑坡的地方。4、沿河圆顺的凹岸中突然有一小部分向河床凸出侵占河床，凸出段有残留的大弧石，这可能是由古滑坡舌部的残留物形成，如图2.3.1-1所示。5、双沟同源地形，如谷沟不深，沟间距离数十米至数百米，沟源相连呈钳形，沟间山谷多呈上、下陡而中间缓的鼻型斜坡地形，也容易发生滑坡。这种地形往往是由于山坡曾发生过移动，水流沿周围侵蚀发育的结果，是古滑坡错落残留的痕迹，如图2.3.1-2所示。2.3.2滑坡的岩、土结构1、页岩、泥岩、泥灰岩、千枚岩、滑石片岩、云母片岩以及其他容易风化遇水软化的岩石及粘性土、黄土及各种成因的堆积层，都比较容易发生滑坡。2、断层面，节理面，褶曲两翼的倾斜面，不整合面以及倾角较陡、倾向向外、走向与边坡走向线交角小于45°的基岩层面，都容易构成滑坡的滑动面。3、岩、土有扰动、松脱现象，基岩层位、产状特征与外围不连续，说明山坡发生过滑坡。4、滑坡发生后，其后缘断壁上有顺坡擦痕，前缘土体被挤出，滑坡两侧以沟谷或裂面为界，滑床常有由粘性物质或粘粒夹磨光角砾组成塑性变形带。2.3.3水1、地表水不易排出，甚至形成积水；2、斜坡含水层的原有状况被破坏，滑体成为复杂的含水体；3、在缓坡后缘、前缘、坡脚或坡面等地形变化处有泉水及湿地分布；4、河水淘蚀，冲刷坡脚；5、灌溉水或其他水渗漏。以上情形都会促成滑坡发生。本章小结◆本章主要教学内容总结介绍了解边坡的主要破坏形式（坍塌，倾倒，滑坡）、滑坡的不同分类方法。在了解滑坡地带的特征的基础上，学会从地形地貌、岩土结构、水等方面来判断滑坡的存在。第三章影响边坡稳定性的主要因素◆本章学习目标1、理解地层与岩性对边坡稳定性的影响。2、理解岩体结构对边坡稳定性的影响。3、理解水的作用对边坡稳定性的影响。4、理解振动的作应对边坡稳定性的影响。5、理解边坡的几何形状及表面形态对边坡稳定性的影响。6、理解地质构造与地应力对边坡稳定性的影响。◆本章教学内容1、地层与岩性的影响。2、地质构造与地应力的影响。3、结构面的成因类型，结构面的组数与数量，结构面的连续性和间距，结构面的起伏度和粗糙度，结构面的结合状态及充填物，结构面的产状及其与边坡临空面的关系。4、静水压力和浮托力，动水压力（渗透力），水对边坡岩体的物化破坏作用。5、振动波对边坡岩体的破坏、爆破振动力的计算、振动速度对边坡岩体稳定性影响。6、边坡的外形、边坡的断面形状对边坡稳定性的影响。◆本章重点1、领会地层与岩性、地质构造与地应力、结构面的成因类型、结构面的组数与数量、结构面的连续性和间距、结构面的起伏度和粗糙度、结构面的结合状态及充填物、结构面的产状及其与边坡临空面的关系等对边坡稳定的影响，水对边坡岩体的物化破坏作用，振动速度对边坡岩体稳定性影响，振动波对边坡岩体的破坏，边坡的外形、边坡的断面形状对边坡稳定性的影响。2、简单运用静水压力和浮托力、动水压力（渗透力）的计算，振动速度及爆破振动力的计算。◆本章难点1、理解结构面的成因类型，结构面的组数与数量，结构面的连续性和间距。2、结构面的起伏度和粗糙度对边坡稳定性影响的异同。◆本章难点1、理解结构面的成因类型，结构面的组数与数量，结构面的连续性和间距。2、结构面的起伏度和粗糙度对边坡稳定性影响的异同。3、结构面的结合状态及充填物、结构面的产状及其与边坡临空面的关系对边坡稳定性的影响。4、静水压力和浮托力的简单计算。5、动水压力（渗透力）的估算。6、水对边坡岩体的物化破坏作用。7、振动速度估算及其对边坡岩体稳定性影响。8、爆破振动力的计算。9、边坡的断面形状对边坡稳定性的影响。◆本章学习方法建议及参考资料1、熟悉各