道路边坡工程

边坡稳定分析边坡工程是岩土工程的重要组成部分。边坡的工作状况直接或间接地影响工程建筑物的稳定和安全，尤其是道路边坡，直接危及道路运营的车辆和人员安全性。边坡是指地表面一切具有倾向临空面的地质体，是广泛分布于地表的一种地貌景观。边坡工程广泛地存在于道路工程中，常常作为附属结构，起到维护道路正常运营的目的。边坡工程研究的理论基础需要多种学科的相互结合、相互渗透，不仅包括工程数学、工程力学、工程地质学、岩土力学，还应结合计算机仿真技术、岩土工程测试技术等手段。经过100多年的研究和发展，从边坡的规律性分析，到边坡的变形破坏机制的研究，以及边坡稳定性评价和预测预报，均取得了令人瞩目的成果，已初步形成边坡工程独立的学科体系。这一体系应包括四大部分：①边坡的区域分布规律性研究；②边坡的变形破坏机制研究；③边坡的稳定性评价和预测预报；④边坡工程治理。课程学习目标BCDA了解公路边坡工程的分类、基本结构和发展历史提高道桥专业基本技能边坡工程专业性的知识储备边坡工程稳定性分析和初步设计课程的学习目标第一章边坡稳定评估方法边坡分类1边坡稳定影响因素分析2边坡稳定性评估方法3研究内容概述一、定义：岩体、土体在自然重力作用或人为作用而形成一定倾斜度的临空面。边坡工程与滑坡工程。边坡是指由于工程行为而人工开挖或填筑的斜坡，坡体中滑面是新形成的，开挖与填筑前没有变形与滑动迹象。而滑坡多数指山由于自然因素而引起坡体变形或滑动的自然斜坡，坡体中的滑面是自然存在的。二.边坡与滑坡？通常，边坡与滑坡没有非常严格的区别标准，通常可按下述特征来进行综合区别:(1)边坡指由工程原因开挖或填筑的人工斜坡;而滑坡指由于自然原因正在蠕动滑动的自然斜坡；(2)边坡在工程开挖与填筑前坡体内不存在滑面，但可以存在未曾滑动的构造面。开挖前坡体无蠕动或滑动迹象；滑坡在坡体内存在天然的滑面，坡体已有蠕动或滑动迹象。(3)当人工斜坡内存在天然的滑面或引发古老滑坡滑面复活时，称为工程滑坡。反之，当天然斜坡危及工程安全而需治理时则称为自然边坡。因此，边坡与滑坡的区别在于：（1）边坡是涉及工程建设中的人工斜坡，即使是自然边坡也必须与工程建设有关；而滑坡通常是由自然原因引发的自然斜坡，只有工程滑坡才与工程建设有关；（2）边坡坡体的滑动面是由于人工开挖与填筑后才形成的，原先并不存在，且坡体无蠕动与滑动的迹象；而滑坡具有自然的滑面，且坡体有蠕动与滑动等现象。二、边坡工程的分类1.边坡的组成关于边坡的分类，在国内至今还没有一个公认的统一分类方法，一般情况下有以下几种分类方式:边坡分类BECDA按岩性不同按成因按边坡高度按坡长情况按边坡坡度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。②.按成因分类可以分为自然边坡和人工边坡。③.按边坡高度不同分类按边坡高低可分为超高边坡、高边坡、中边坡和低边坡4类。④.按边坡坡度不同分类按边坡坡度可分为缓坡、中等坡、陡坡、急坡、类型。⑤.按坡长不同分类长边坡中长边坡短边坡2.土质边坡黄土边坡砂性土边坡黏性土边坡软土边坡膨胀土边坡3.石质边坡按岩石类别：岩浆岩边坡、沉积岩边坡、变质岩边坡。按岩体结构：块状结构边坡、层状结构边坡、碎裂结构边坡、散体结构边坡。按岩层产状和坡面产状之间的关系：顺向坡、反向坡、斜向坡。边坡工程的变形破坏边坡在复杂的地质力作用下形成，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。边坡的变形是以边坡岩体中出现贯通性破裂面为特点，而边坡的破坏除已有贯通性破裂面外，滑坡体还以一定的速度产生位移，二者相互联系，相互促进变形可促使边坡破坏的加剧，而破坏是边坡变形不断发展的必然结果。崩塌落石坍塌滑塌错落倾倒破坏形式2.1边坡浅层破坏的形式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。这种破坏是边坡表层岩体丧失稳定性的结呆，其特点是在变形破坏过程中，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。经自由坠落脱离母块的碎块迅速下落堆积于坡脚，或在边坡表面上滚动并相互碰撞破碎后的岩块堆积于坡脚，形成具有一定自然休止角的岩堆。崩塌可能是小规模块石的坠落，也可能是大规模的山(岩)崩。这种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。因此，崩塌以拉断破坏为主，特别是强烈震动或暴雨，往往是诱发崩塌的平要原因。在黄土岸坡地段，坡脚的侵蚀也可引起岸坡的崩塌。2）倾倒这种破坏形式是因为在边坡内部存在某一倾角很陡的结构面，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，边坡的这种破坏形式称为倾倒，如图所示。倾倒的特点往往是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。因此，倾倒是以角变位为其主要变形破坏的形式。在一定条件下，倾倒也可能和滑动同时出现。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，而倾倒力矩的大小，除与岩块的质量、形状有关外，还与岩体所处底面的倾角有关。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。宝成铁路沿线防倾倒锚固墙示意3）按滑动面与岩层层面的关系分类顺层滑坡：滑坡体沿岩层层面滑动的滑坡切层滑坡：滑坡体的滑动面与岩层相切割的滑坡4）按力学条件分类牵引式滑坡：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2.7所示。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2.8所示。5）按滑动面形态不同分类平面滑动：其特点是边坡岩体沿某一结构面如层面、节理或断层面发生滑动，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，但由于其内摩擦角的层状或有粘土夹层的岩体中，也可能发生在有较厚破碎带的岩体中。这类破坏一般情况下走向范围可能较大。6）按滑动面形态不同分类楔体滑动：当边坡岩休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，当两结构面的组台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.7）按滑动面形态不同分类圆弧形滑动：滑动面为一圆弧面，如图2.11所示，这种破坏常发生在均质松散的岩体或土体边坡上，散体结构岩体或坡高较大的裂隙岩体边坡也可能产生这种破坏形式。