边坡岩体稳定性分析-专题(1)

2020/4/18工程地质分析专题斜坡岩(土)体稳定性的工程地质分析2020/4/18工程地质分析本专题内容研究意义边坡的应力分布特征边坡的变形与破坏边坡变形破坏的基本特征崩塌与滑坡边坡变形与破坏的平面问题边坡变形与破坏的空间问题边坡工程2020/4/18工程地质分析绪论－基本概念及研究意义斜坡岩(土)体稳定性的工程地质分折涉及两个方面的任务：一方面要对斜坡的稳定性作出评价和预测；另一方面要为设计合理的人工边坡以及制定有效整治措施提供依据。2020/4/18工程地质分析崩塌、滑坡名称发生日期方量（104m3）运动速度最大运动距离（m）死亡人数斜坡类型①诱发因素盐池河崩塌（湖北）1980.6.310034m/s（最大值）400284平缓层状，软弱基座地下采矿铁西滑坡（四川，成昆线）1981.7.82204m/h(平均值）70中倾外层状体，老滑体局部复活地面采石渡口灰岩矿山滑坡（四川，攀枝花）1981.6.104165.5m/min（平均值）220中倾外层状体斜坡地面采石四川盆地西部暴雨滑坡1981.7月，9月数百个，单个滑坡方量大多小于100万m35m/s±100±约10人多种类型层状体斜坡暴雨（数十年一遇，暴雨强度＞200mm/d）鸡扒子滑坡（四川，长江云阳）1982.7.2415003－10m/min150－200变角倾外层状体斜坡，老滑坡局部复活暴雨洒勒山滑坡－碎屑流（甘肃）1983.3.73000－400032m/s（最大值）900237平缓层状体斜坡新滩滑坡（湖北，长江新滩）1985.6.12300010m/s80老滑坡复活马家坝滑坡（湖北，姊归）1986.7.162400中速数十米缓倾外层状体斜坡，老滑坡复活暴雨西宁滑坡－碎屑流（四川，巫溪）1988.1.1070018－50m/s80026倾内层状体斜坡，软弱基底溪口滑坡－碎屑流（四川，华蓥山）1989.7.102020－30m/s1500221倾内层状体斜坡暴雨昭通滑坡－碎屑流（云南，金沙江支流）1991.9.231500－200075m/s（平均）4500216倾外层状斜坡暴雨表１－1我国80年代重大崩、滑灾害事件①斜坡结构类型分类原则相见9.3节。2020/4/18工程地质分析查纳滑坡2020/4/18工程地质分析贵阳沙冲路滑坡2020/4/18工程地质分析龙羊峡库岸滑坡2020/4/18工程地质分析2003年5月11日贵州省三穗县平溪特大桥滑坡致使35人死亡，毁坏桥墩2020/4/18工程地质分析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。2020/4/18工程地质分析滑坡壁滑坡周界2020/4/18工程地质分析西藏易贡特大崩滑灾害2020/4/18工程地质分析鸡扒子滑坡全貌2020/4/18工程地质分析盐池河崩塌2020/4/18工程地质分析新滩滑坡全貌2020/4/18工程地质分析泥石型水石型泥流型2020/4/18工程地质分析2020/4/18工程地质分析坡面型泥石流2020/4/18工程地质分析沟谷型泥石流2020/4/18工程地质分析这样一次巨震，发生在人口相对密集、地质环境本身就比较脆弱的四川西部的中、高山地区，其触发地质灾害数量之多,分布之广是可以想象的，同时也是超出人们所预料的！地震触发了大量的次生地质灾害！2020/4/18工程地质分析震前5184处7%1%29%14%49%滑坡崩塌泥石流不稳定斜坡其它“5.12”地震重灾区的44个县(市)，震前发现的地质灾害隐患点就达5184处，其中滑坡3300处、崩塌492处、泥石流604处、不稳定斜坡751处，直接威胁到291098名群众的生命财产安全。2020/4/18工程地质分析震后9671处截至7.20日，经实地排查，44个重灾县(市)，震后新增地质灾害隐患9671处。在统计的8627中，滑坡3627处、崩塌2383处、泥石流837处、不稳定斜坡1694处，其他86处。直接威胁804945名群众的生命财产安全。10%1%28%20%41%滑坡崩塌泥石流不稳定斜坡其它还有难以计数的“野”滑坡。据估计，其总数在5万处以上！极重灾区平均3.5个/km2.2020/4/18工程地质分析类型规模百分比(/%)巨型大型中型小型滑坡38340108121683627/41崩塌5830376112602383/28泥石流9092300355837/10不稳定斜坡或震裂山体119240711841694/20总计197/2.3%837/9.7%2549/29.5%4967/57.6%8541/99*8627处统计，其中其他86处不在统计之列。512汶川大地震地质灾害规模分类2020/4/18工程地质分析4km1km2km安县大光包滑坡2020/4/18工程地质分析满目疮痍！2020/4/18工程地质分析灾害点名称地质灾害类型灾害点位置灾害体规模(万m3)因灾死亡人数因灾经济损失（万元）王家岩滑坡滑坡北川县曲山镇100016001600樱桃沟滑坡滑坡北川县陈家坝乡茶园梁村1889061500景家山乱石窖滑塌滑坡北川县曲山镇景家村10007001200陈家坝场镇1号滑坡滑坡北川县陈家坝场镇1200400500　东河口滑坡滑坡青川县红光乡东河口村　10002605000陈家坝乡红岩村滑坡滑坡北川县陈家坝乡红岩村480141120黎明村滑坡滑坡都江堰市紫坪铺镇黎明村（213线）20120500谢家店滑坡滑坡彭州市九峰村7社4001004000小龙潭崩塌崩塌彭州市银厂沟景区5.41008000大龙潭沟口崩塌崩塌彭州市银厂沟景区101008000陈家坝太洪村2号滑坡滑坡北川县陈家坝乡太洪村500100110泰安9组崩滑体群崩塌都江堰市青城山镇泰安村9组12062800郑家山滑坡群滑坡平武县南坝镇新平村1250605000韩家山滑坡群滑坡北川县桂溪乡杜家坝村1社3050130大岩壳崩塌崩塌青川县曲河乡建新村7041200马鞍石滑坡群滑坡平武县水观乡马鞍石村400348000连盖坪滑坡滑坡彭州市团山村40308005.12地震诱发灾难性滑坡、崩塌一览表(死亡30人，17个)2020/4/18工程地质分析020040060080010001200140016001995199619971998199920002001200220032004200520062007时间（年）1000600远远超过过去20年全国因地质灾害而死亡的人数的总和！地质灾害直接和间接死亡人数约为总遇难人数的1/3，达2.5-3.0万人。2020/4/18工程地质分析王家岩滑坡新北川中学滑坡老县城新县城2020/4/18工程地质分析700人死亡！新北川中学岩崩2020/4/18工程地质分析1600人死亡！老县城2020/4/18工程地质分析9.24泥石流后的北川县城2020/4/18工程地质分析斜坡(slope)统指地表一切具有侧向临空面的地质体，包括天然斜坡和人工边坡。天然斜坡(简称斜坡）是指自然地质作用形成未经人工改造的斜坡。人工边坡(简称边坡）是指经人工开挖或改造形成的斜坡。研究目的：研究边坡变形破坏的机理(包括应力分布及变形破坏特征)与稳定性，为边坡预测预报及整治提供岩体力学依据。其中稳定性计算是岩体边坡稳定性分析的核心。§6.1边坡岩体中的应力分布特征2020/4/18工程地质分析2020/4/18工程地质分析一、应力分布特征在岩体中进行开挖，形成人工边坡后，由于开挖卸荷，在近边坡面一定范围内的岩体中，发生应力重分布作用，使边坡岩体处于重分布应力状态。边坡岩体为适应重分布应力状态，将发生变形和破坏。因此，研究边坡岩体重分布应力特征是进行稳定性分析的基础。2020/4/18工程地质分析边坡中的应力分分析现有方法一（1）应力测量法；（2）室内光弹性和模拟实验法；（3）数值计法；（4）近似计算法2020/4/18工程地质分析2020/4/18工程地质分析2020/4/18工程地质分析2020/4/18工程地质分析2020/4/18工程地质分析2020/4/18工程地质分析1.边坡面附近的主应力迹线发生偏转。最大主应力与坡面近于平行，最小主应力与坡面近于正交，向坡体内逐渐恢复初始应力状态。2.坡面上径向应力为零，为双向应力状态，向坡内逐渐转为三向应力状态。应力的重分布2020/4/18工程地质分析3坡面附近产生应力集中带。在坡脚附近，最大剪应力增高，最易发生剪切破坏。在坡肩附近，常形成拉应力带。边坡愈陡，则此带范围愈大，因此，坡肩附近最易拉裂破坏。4最大剪应力迹线为凹向坡面的弧线。应力重分布2020/4/18工程地质分析二、影响边坡应力分布的因素(1)原始应力状态的影响岩体的原始应力状态中，水平剩余应力的大小对坡体应力状态的影响尤为显著。它不但使主应力迹线的分布形式有所不同，而且明显地改变了各应力值的大小，尤其对坡脚应力集中带和张力带的影响最大。在坡脚区，根据图２—2可见，坡底的切向应力最大值约相当于原始水平应力的三倍左右。当有侧向水平应力时，该值成倍增高，如当σL＝3ρgh时，该值可达7-10ρgh，与σL=0的情况相比，相差十分悬殊。2020/4/18工程地质分析图２－2用有限元解出的位移迹线图（上）和主应力迹线图（下）（a）重力场条件（N＝0.33）；（b）以水平应力为主的构造应力场条件下（N＝3）2020/4/18工程地质分析(2)坡形、坡高、坡角及坡底宽度坡高不改变应力等值线的形状，但改变主应力的大小。坡角影响边坡岩体应力分布图象。坡底宽度对坡脚岩体应力有较大的影响。坡面形状对重分布应力也有明显的影响。2020/4/18工程地质分析图6－3斜坡张力带分布状况及其与水平剩余应力（σL）、坡角（β）关系示意图（据Stacey，1970）图6－4坡角最大剪应力与坡脚和坡底宽（W）关系图解（据Stacey，1970）2020/4/18工程地质分析(3)岩体性质及结构特征岩体变形模量对边坡应力影响不大，泊松比对边坡应力影响较大。这是由于泊松比的变化，可以使水平自重应力发生改变。(4)结构面结构面的存在使坡体中应力发生不连续分布，并在结构面周边或端点形成应力集中带或阻滞应力的传递，这种情况在坚硬岩体边坡中尤为明显。2020/4/18工程地质分析§6.2边坡岩体的变形与破坏岩体边坡的变形与破坏是边坡发展演化过程中两个不同的阶段，变形属量变阶段，而破坏则是质变阶段，它们形成一个累进性变形破坏过程。一、边坡岩体变形的基本类型二、边坡破坏的基本类型三、影响岩体边坡变形破坏的因素2020/4/18工程地质分析一、边坡岩体变形的基本类型1、卸荷回弹•在成坡过程中，由于荷重不断减少，边坡岩体在减荷方向(临空面)产生伸长变形，即卸荷回弹。•天然应力越大，向临空方向的回弹变形量也越大。往往会伴随产生一系列的张性结构面。2020/4/18工程地质分析2、蠕变变形边坡岩体中的应力对于人类工程活动的有限时间来说，可以认为是保持不变的。在这种近似不变的应力作用下，边坡岩体的变形也将会随时间不断增加，这种变形称为蠕变变形。当边坡内的应力未超过岩体的长期强度时，则这种变形所引起的破坏是局部的。反之，这种变形将导致边坡岩体的整体失稳。这种破裂失稳是经过局部破裂逐渐产生的，几乎所有的岩体边坡失稳都要经历这种逐渐变形破坏过程。2020/4/18工程地质分析二、边坡破坏的基本类型单平面滑动双平面滑动多平面滑动边坡破坏的基本类型楔形状滑动圆弧形滑动平面滑动滑坡倾倒破坏崩塌2020/4/18工程地质分析崩塌：斜坡岩土体被结构面分割的块体，突然脱离母体以垂直运动为主、翻滚跌跃而下的现象与过程滑坡：斜坡岩土体在重力作用下，沿着贯通的剪切破坏面（带），产生以水平运动为主的整体运动现象，称为滑坡。倾倒破坏：由陡倾或直立板状岩体组成的斜坡，当岩层走向与坡面走向近平行时，在自重应力的长期作用下，由前缘开始向临空方向弯曲、折裂，并逐渐向坡内发展的现象称为倾倒破坏（弯曲倾倒）。2020/4/18工程地质分析2020/4/18工程地质分析2020/4/18工程地质分