2-第二章-边坡类型及特点

边坡与地基基础工程Slope内蒙古科技大学矿业与煤炭学院常建平2.边坡的分类及特征1.1概述1.2岩质边坡1.3土质边坡1.1概述边坡分类方法很多，常见的有按照边坡的成因、介质材料、高度、用途、使用年限、机构特征以及破坏模式等进行划分。土质边坡—整个边坡均由土体构成，按土体可分为粘性土边坡、黄土边坡、膨胀土边坡、堆积土边坡、填土边坡等。土质边坡强度低，一般在20m以下，只有黄土边坡因其特殊结构特征可保持较高陡的边坡。岩质边坡—整个边坡均由岩体构成，按岩体强度可分为硬岩边坡、软岩边坡和风化岩边坡。按结构可分为整体状边坡、块状边坡、层状边坡、碎裂边坡、散体边坡。由于岩质边坡强度较高，可保持较高陡边坡，几乎所有高边坡都是岩质边坡。岩质边坡的复杂性包括：岩体强度高，可以保持较高陡的边坡，岩体结构，风化破碎程度，地下水。岩土混合边坡—边坡下部为岩层，上部为土层。岩、土矿物成分并无本质差别，但结构有本质差别。岩石结构主要是地质界面，如物质分界面、不连续面、不整合面、软夹层等，土的结构主要是孔隙。因此，岩石的较大位移主要是不连续面，岩石含水主要是裂隙水；土的较大位移主要是孔隙和变形，土的含水主要是孔隙水。岩坡失稳与土坡失稳的主要区别是土坡中存在的滑动面位置不明显，需要大量试算才能确定。岩坡中的滑动面往往比较明确，岩坡中的结构面规模、性质、组合方式在很大程度上决定着岩坡失稳时的破坏形式，结构面的产状或者性质稍有改变，岩坡的稳定性将会受到显著的影响。正确解决岩坡稳定性问题，首先需要搞清楚结构面的性质、作用、组合情况以及结构面的发育情况，在此基础上对其破坏方式作出判断，对其破坏机制作出分析，以保证岩坡稳定性分析结果的正确性。按边坡用途分：露天矿边坡、水利工程边坡、建筑边坡、交通边坡。在矿山行业，边坡高度在300米以上，边坡角在45°以上的边坡称为高陡边坡；而在交通领域，边坡高度在30米以上，边坡角在30°（1:1.732）以上就可称为高陡边坡。形式：直立式边坡、倾斜式边坡和台阶形边坡；使用年限：临时性边坡和永久性边坡（超过2年）。临时边坡：只在施工期间存在的边坡，如基坑边坡；短期边坡：只存在10～20年的边坡，如露天矿边坡；永久边坡：长期使用的边坡。按受力状态分：牵引式滑坡，由于河流冲刷、海浪侵蚀或者人工开挖卸载，削弱了坡脚的支撑力，坡体内部应力释放，原有平衡状态被打破，使斜坡下部一块体沿潜在滑面现行滑动，而后斜坡中、上部因下部滑动失去支撑而跟着发生第二、第三块滑动。此种情况若采取工程措施及时稳定了第一块滑体，第二、第三块滑动将不会发生。牵引式滑坡常有多个滑坡平台。推动式滑坡是具有滑动条件的斜坡，主要因中上部崩塌堆载或人工填堤、堆料加载引起斜坡整体向下滑动，一般不再带动上部山体发生大规模滑动。推动式滑坡常只有一个滑坡平台。倾角缓于边坡角而大于面间摩擦角时容易失稳破坏。上覆硬岩、下伏软岩强度较低或受水软化时也容易发生失稳变形。滑面：软弱层不等于滑面，因为它们没有滑动的趋势。不存在实际滑面，必须通过分析的方法才能确定，不能采用钻探观察等方法确定。影响边坡岩体稳定性的因素与地下工程有很大不同，例如岩石强度、地应力已不是主要影响因素，而岩体结构面与强度成为影响边坡岩体的主要因素。岩体的完整性、结构面的结合能力与结构面产状是影响边坡岩体稳定性的主要影响因素。滑坡的剪出口位置是研究和防治滑坡所关注的重点问题之一。二、岩质边坡的特点岩体时地质体的组成部分,是由岩石和地质结构面共同构成的.岩石按其成因分,有沉积岩、岩浆岩和变质岩;按其强度分，有软岩、中硬岩和硬岩等。岩体的力学性质取决于岩体的结构特征，岩体的破坏模式受控于岩体的结构模式。岩体的力学性质具有不均一性、不连续性和各向异性。边坡岩体特点沉积岩边坡：是地壳分布最广的一种岩石，经风化剥蚀、搬运、沉积等一系列地质外营力作用形成，层间软弱结构面，构造结构面发育程度和组合，岩性特征组合。岩浆岩：侵入和喷出两种，原生节理裂隙和构造成因的节理裂隙。需考虑边坡岩体的完整性，结构面对边坡岩体的切割作用。倾向临空面的缓倾斜结构面，倾角小于边坡角的结构面叫做缓倾结构面，结构面倾角在15-65°的结构面都可能是缓倾结构面，有倾向临空面的缓倾结构面容易发生变形破坏。蚀变带，岩浆岩与围岩接触的地方常有热液蚀变作用，在断裂带处常有构造动力蚀变作用，这些部位常有绿泥石化、绢云母话现象，在长期风化营力作用下蚀变带有泥化现象，泥化的蚀变带是岩浆岩体的不稳定部分。变质岩需综合考虑前两者特征。块状结构边坡岩组有：碳酸盐岩组的巨厚层、厚层至中厚层状的石灰岩、白云岩及其过渡岩类；砂砾岩组的巨厚层、厚层至中厚层状砂岩、砾岩及其过渡岩类；岩浆侵入岩组的花岗岩、闪长岩及辉绿岩等；变质岩组的混合岩、片麻岩、大理岩及石英岩等深变质岩。主要特征：由单一或强度相近的硬岩构成；岩体不被区域性断裂所切割，没有大断层从岩体中部通过；岩体可被长几十米或几百米的节理或小断层切割；岩体完整性好，主要节理组节理间距一般大于30-50cm。此类边坡一般岩体强度高，失稳边坡主要沿贯穿性结构面发生，滑体由结构面与临空面组成。碳酸盐岩组浅部受溶蚀作用影响，常形成张开的岩溶裂隙或填泥裂隙；其他岩组浅部常发育强风化带、弱风化带及卸荷带，岩石强度变低，结构面形状变坏，浅部远低于深部边坡稳定性，滑坡多沿边坡浅部发生。块状结构岩体边坡失稳形式取决于结构面产状、组合及其与地形关系，一般有3种，平面、楔体和倾倒破坏。层状结构边坡原生层状结构（沉积岩为代表）和板裂层状结构（变质岩为代表）。原生：组成岩层以碎屑沉积岩或碎屑生物、化学沉积岩为主，一般由软弱层相间互层状结构，有较平缓的产状，常有层间错动现象，严重可形成破碎夹层或泥化夹层，成为控制滑动失稳的软弱面，硬岩可发育又原生节理或构造节理。板裂层状构造：以深变质的千枚岩和片岩为主，受强烈构造运动，产状较陡，常形成大范围平行发育片理、层间错动带，还有其他方向、力学特性各异的断裂结构面与层间错动带组合。块状岩浆岩其中有一组断裂结构面比较密集时，也可以形成板裂结构层状结构岩体可分为4种类型：水平岩层边坡、切层边坡、顺层边坡及反倾向边坡。水平：一般0-5°，小于内摩擦角，破坏概率较小，稳定程度较高。切层：主要破坏模式为顺层，＜30°是破坏概率较低，31-50°是较高，大于50°边坡稳定很难保证。还受岩层弯曲或断层切割形成的起伏差控制。顺层：没有被坡面将坡脚处层面切断，多为自然边坡，破坏模式主要为溃屈破坏。反倾向：与边坡走向夹角＜25°，倾向相反。主要破坏模式为倾倒。倾角小于30°，自重作用下岩层向临空面产生弯矩较小，不易产生倾倒破坏，31-60°很容易倾倒破坏。碎裂结构边坡岩体类型：存在各种构造破碎带，多处于构造变动强烈地区的岩体。特点：岩体内结构面复杂多样，弹塑性不均匀，受塑性状夹泥控制，强度大幅降低。完整性指标：完整性差，岩体强度低，常具塑性。边坡特征：稳定性差，坡角取决于岩块间的咬合力，常发生局部掉块，要注意长期蠕变特性。散体结构：岩体类型：强构造运动影响、强风化破碎带岩体，区域性大断层带，大型岩浆岩侵入接触破碎带，强风化带软弱物质，泥、岩粉、岩屑、岩块组成。特征：极度破碎，多为不均一的散体或塑性体组成，强度很低。完整性极低，边坡特征：稳定性很差，不存在向临空面贯通结构面的话可与土质边坡对待，受整体岩体强度控制。滑面成圆弧状。应用，极大的推动了边坡动态设计、信息化施工方法及地质灾害预报工作的发展。重庆市万州-梁平高速公路K47+500砂泥岩顺层滑坡三、土质边坡的特点按地质结构状态可划分：类均质体、堆积结构面顺倾倒和二元结构边坡。类均质体边坡地质结构：分为黏土、沙土、黄土、软土、膨胀土及碎石边坡。黏性土遇水膨胀（亲水、膨胀、可溶），干时坚硬。影响稳定主要因素：矿物分布，节理发育状况，水的作用，冻融作用。沙土：以沙粒为主，结构疏松，凝聚力低，透水性大。影响因素：颗粒成分及均匀程度，含水情况，外界震动，外水及地下水作用及密实程度。黄土：以粉粒为主，质地均一，含钙量高，无层理，柱状节理发育，天然含水量低，雨水湿陷，干时坚硬。影响因素，水。膨胀土：干湿变化，内摩擦角很小。碎石边坡：影响因素，黏土颗粒含量及分布特征，坡体含水情况。堆积结构面：对基层形成堆积面控制。下伏岩层产状，临空和结构面。二元边坡地质结构：软硬差别较大的上下土层或上土下岩层叠。和下伏岩层关系产状，水对土层浸泡情况。边坡构成要素坡肩坡顶坡角坡趾坡高§1.1基本概念