第八章-斜坡变形破坏工程地质研究

第八章斜坡变形破坏工程地质研究第一节概述斜坡：指地壳表部一切具有侧向临空面的地质体。斜坡分自然边坡和人工边坡。天然斜坡：沟谷岸坡、山坡;人工边坡：露采边坡、基坑边坡类型岩坡土坡斜坡的基本要素：(1)坡面AC(2)坡肩A(3)坡顶AB(4)坡脚C(5)坡高H(6)坡角(7)坡体MMHABC按坡角大小陡坡=300中坡150=300缓坡150坡面形态：内凹型，外凸型，直线型，复合型斜坡要素介绍。第二节斜坡中的应力分布特征原始应力状态：图8-1用有限元解出的主应力迹线图H1H31－＝＝H13•一、应力状态的变化•天然岩体中应力分布：自重应力、构造应力、热应力、地下水应力等。斜坡中的应力分布特征尚未发生明显变形或破坏之前应力特征：1.斜坡面附近的最大主应力迹线明显偏转，愈接近坡面，愈与之平行，最小主应力与之近乎正交，向坡体内逐渐恢复初始状态；2.由于应力分异，在坡面附近产生应力集中带，坡脚附近形成最大剪应力增高带，坡肩附近形成张力带，容易拉裂；3.由于主应力偏转，导致坡体内最大剪应力迹线也发生变化，由直线变为圆弧线,弧的下凹方向朝着临空方向；4.坡面处于二向应力状态。二、影响应力分布的因素1、岩体初始应力的影响水平构造应使坡体中主应力集中和分异现象加剧,明显改变了各应力值的大小，尤其对坡脚应力集中带和坡肩张力带的发展影响最大。2.坡形的影响(1)坡高：不改变应力等值线图象，应力随坡高而增高。(2)坡角：坡角变化明显改变了应力分布图象。随坡角变陡，张力带的范围有所扩大，坡脚应力集中带最大剪应力值也随之增高。(4)坡面形态：平面上的凹形坡，应力集中明显减缓。圆形和椭圆形边坡，坡脚最大剪应力仅为一般斜坡的1/2。当水平应力平形于椭圆形矿坑长轴时，应力集中较缓和。(3)坡底宽度：当W0.8H时,坡脚最大剪应力随底宽增大而急剧减小。当W0.8H时，则保持为一常值（称为“残余坡角应力”）3、岩土体的性质和结构的影响泊松比(μ)改变应力分布，坡顶、坡面随泊松比增大张应力不断扩展，坡脚则收敛结构面产状性质使应力不连续，出现应力集中或阻滞。例1一、变形的三种形式1、拉裂斜坡形成过程中，在坡面和坡顶形成的张力带中拉应力集中形成拉张裂缝。回弹卸荷裂隙2、蠕滑斜坡岩土体在自重应力作用下沿局部滑移面向临空面方向的缓慢剪切变形。浅层；深层（下部，软弱岩层；内部结构面控制）第三节斜坡变形破坏的类型张开裂隙弯折倾倒发展过程图3、弯折倾倒由陡坡或直立板状岩体组成的斜坡,当岩层走向与坡面走向大致相同时，在自重的长期作用下，由前缘开始向临空方向弯曲、折裂，并逐渐向坡内发展的变形，称为弯曲倾倒。导致崩塌二、破坏类型1.崩塌陡坡上岩土脱离母体突然快速向下崩落。山崩、落石土崩、岩崩•2.滑坡斜坡岩土体沿着贯通的剪切破坏面所发生的滑移现象。滑坡的特征（跟崩塌相比较）第四节崩塌崩塌的形成条件1、岩性厚层坚硬脆性岩体、水平产出的软硬相间岩层组成的陡坡中；2、构造节理和成岩节理对崩塌的形成影响很大；3、与地形有关，一般发生在高陡斜坡的前缘，坡度大于45度，尤其是大于60度的陡坡；4、触发因素；5、风化第五节滑坡斜坡岩土体沿着贯通的剪切破坏面所发生的滑移现象。滑床滑坡体滑动面一、滑坡的基本要素一、滑坡的形态要素•一个典型滑坡所具有的基本形态要素①后缘环状拉裂缝；②滑坡后壁；③横向裂缝及滑坡台阶；④滑坡舌及隆张裂隙；⑤滑坡侧壁及羽状裂隙；⑥滑坡体；⑦滑坡床；⑧滑动面(带)贵阳沙冲路滑坡龙羊峡库岸滑坡2003年7月13日三峡库区沙镇溪发生千将坪滑坡，致使24人失踪。滑坡壁滑坡周界圈椅状地貌双沟同源二、滑坡的识别1、识别方法：航片解译、地面地质测绘、勘探试验面线点2、间接识别标志(1)圈椅地形(2)双沟同源（3）醉汉林、马刀树(5)滑动面的鉴别及研究勘探手段包括钻探、坑探和物探。目的：确定滑动面位置、形状、物理力学性质。勘探线的布置三、滑坡活动的阶段性及各阶段的特点四个阶段蠕滑阶段滑动阶段剧滑阶段稳定阶段四、滑坡分类1按岩土体类型分类土体滑坡岩石滑坡（1）粘性土滑坡（2）黄土滑坡（3）堆填土滑坡（4）堆积土滑坡（5）破碎石滑坡（6）完整岩石滑坡滑坡2.按始滑部位分类(a)推动式滑坡(b)牵引式滑坡(c)混合式滑坡(d)平移式滑坡3按滑动面与层面的关系分类(1)无层滑坡：均质、无层理的岩土体(2)顺层滑坡：岩层倾向与斜坡倾向相同。原生、次生的软弱夹层(3)切层滑坡：滑动面切过岩层面，多发生在岩层近于水平的平迭坡，构造面控制，滑动面呈圆弧形。第六节影响斜坡稳定性的因素岩土类型及性质振动作用（如地震）地质构造降水（雨、雪）水库蓄水地形人类活动（开挖、加载水文地质植被、水等）风化、剥蚀作用内在因素外部因素•1、岩土类型及性质——坚硬、块状岩石如花岗岩、石灰岩构成的斜坡一般较为稳定；软弱岩石如片岩、页岩及土体构成的斜坡易产生滑坡。•2、构造及岩体结构——稳定性受结构面控制。当斜坡存在与坡面产状大致相同的软弱结构面时，斜坡稳定性较差；•3、地形地貌——常发生在高山峡及河流强烈下切的地段。•4、水的作用——是影响边坡稳定性重要的外部因素，大多数滑坡发生在雨季。水的作用主要表现为软化岩体强度、侵蚀冲刷掏空坡脚。•5、地震——强地震振动冲击下，使斜坡土石体发生变形，引起滑坡；•6、人类活动——开挖边坡、爆破破坏边坡平衡状态，导致滑坡。第七节斜坡稳定性评价斜坡稳定性分析目的解决工程建设中提出的下列问题：1、天然斜坡有无滑动可能，人为改变状态后有无滑动可能；2、已有滑坡目前处于何种发展阶段，稳定滑坡有无复活可能；3、活动滑坡目前处于何种阶段及发展趋势。稳定性分析和评价方法成因历史分析法工程地质类比法图解法数学力学计算法（包括数值分析）结构面的组合关系对岩体稳定性的影响•赤平极射投影定性分析岩体稳定性及判断破坏模式方法简介一、自然历史分析法研究斜坡形成地质历史、地理及地质环境、地质地貌等，预测发展趋势。研究斜坡稳定性的区域规律。二、工程地质类比法将所研究的斜坡或拟设计人工边坡与研究过的斜坡或边坡进行类比，评价斜坡稳定性或确定其边坡角和边坡高度。该方法要充分做好地质调查研究工作，并有丰富的实践经验。斜（边）坡类型类比、破坏类型类比、条件类比•三、图解法•赤平极射投影图解，定性分析斜坡的稳定性及破坏模式。四、数学力学计算方法极限平衡法、数值计算法、破坏概率法1.极限平衡计算方法—刚体极限平衡法假设前提：1）只考虑破坏面上的极限破坏状态，而不考虑岩土体的变形，即视岩土体为刚体。2）破坏面上的强度由C、值决定，遵循强度判据。3）正应力、剪应力集中作用于滑动面上。4)平面课题处理。根据边坡破坏模式选用适当的计算方法，通过寻优找到边坡最危险滑面及所对应的最小安全系数，此系数即作为边坡稳定性的评价指标。稳定性系数：下滑力抗滑力KBishop法、Sarma法、楔形体法•第九节斜坡破坏的防治•1、防渗与排水：消除和减轻地表水和地下水的危害；•2、削坡减重与反压：•3、支档：修筑挡土墙、抗滑桩、锚杆或锚索。•4、其它措施：护坡、改善岩土性质、防御绕避。滑坡上部减重滑坡体前缘挡土墙抗滑桩抗滑桩排锚杆加固锚杆、锚索•1、根据滑坡运动学特征，滑坡分为哪几个阶段？•2、按滑动面与岩土层面的关系，滑坡分为几种类型？•3、简述斜坡中应力状态的变化。•4、简述影响斜坡稳定性的主要因素有哪些？•5、什么是工程地质类比法？•6、简述滑坡的防治主要措施