第6章--斜坡变形破坏

第6章斜坡变形破坏兰州大学土木工程与力学学院地质灾害学什么是斜坡变形破坏?•岩土体材料向坡下的运动•由该活动引起的地表形态斜坡体物质组成？•岩石•土•岩土混合体规模?•单块岩石至数平方公里斜坡变形破坏的速度?•最慢:蠕变1to100cm/y.•最快:岩崩100m/sec(360km/hr)危害（或影响）？兰州大学土木工程与力学学院地质灾害学蠕变(输气管道的弓形变形)L.D.Dyke岩崩与滑坡31.2m/sec(112km/hr)FrankInterpretiveCentre斜坡变形破坏的类型及其影响因素崩塌滑坡泥石流斜坡变形破坏的监测与预报斜坡变形破坏的防治工程兰州大学土木工程与力学学院地质灾害学主要内容：兰州大学土木工程与力学学院地质灾害学一、斜坡变形破坏的类型(1)斜坡物质的快速失稳，结果导致相对整体的土体或岩块向坡下运动，运动的形式有滑塌、塌落和滑移。(2)岩土与水的混合物向坡下的流动。第一节斜坡地质灾害的类型及其影响因素兰州大学土木工程与力学学院地质灾害学斜坡失稳沉积物流动寒冷地区块体坡移水下块体坡移崩塌泥浆流冻涨蠕流滑塌岩石崩塌泥流冻融泥流滑移碎屑崩塌碎屑流石冰川流动滑塌泥石流滑移（滑坡）颗粒流整体滑移蠕动岩体滑移土溜碎屑滑移颗粒流碎屑崩塌表6-2斜坡变形破坏综合分类表兰州大学土木工程与力学学院地质灾害学图6-2按运动速度大小及岩土体含水量不同的斜坡地质灾害类型崩塌D.WylieTypesofLandslides倾倒Howson,B.C.(M.Geertsema)TypesofLandslides滑移顺层滑动旋转滑动TypesofLandslidesMountainRiver,N.W.T.(J.Aylsworth)流滑LemieuxLandslide,Ont.,1993(GregBrooks)TypesofLandslides扩展式（挤出式）ScatterRiver,B.C.(O.Hungr)兰州大学土木工程与力学学院地质灾害学二、斜坡地质灾害的影响因素(1)地形地貌：决定着滑坡、崩塌体的规模和运动速度(2)地质构造与新构造活动地质构造控制着山地的总体格局，新构造运动强弱反映了该地区地壳稳定性。地貌与构造共同控制着滑坡、崩塌、泥石流灾害的发育程度。地震是崩滑流灾害的重要触发因素。*结合我国地形地貌、构造图与地质灾害图，分析地形地貌、构造与斜坡体变形失稳之间的关系？(3)地层岩性与岩体结构特性内在条件兰州大学土木工程与力学学院地质灾害学(4)地下水地下水对岩土体强度及滑带强度的影响如何？(5)暴雨和连续降雨*地质灾害活动对水的敏感性及我国地质灾害的时空分布规律。(6)人类活动人类活动已成为改变自然的强大动力：基础设施建设、矿产资源开发、水力资源和森林资源利用等。兰州大学土木工程与力学学院地质灾害学三、中国崩塌、滑坡、泥石流的发育规律图6-3中国各省特大、较大型崩滑流分布直方图中部强烈发育区西部中等发育区东部弱发育区兰州大学土木工程与力学学院地质灾害学第二节崩塌崩塌的主要特征为：下落速度快、发生突然；崩塌体脱离母岩而运动；下落过程中崩塌体自身的整体性遭到破坏；崩塌物的垂直位移大于水平位移。崩塌运动的形式主要有两种：一种是脱离母岩的岩块或土体以自由落体的方式坠落；另一种是脱离母岩的岩体顺坡滚动而崩落。一、崩塌的特点兰州大学土木工程与力学学院地质灾害学崩塌：在陡峻的斜坡上，巨大岩块在重力作用下突然而猛烈地向下倾倒、翻滚、崩落的现象。山崩：规模巨大的山坡崩塌。碎落：斜坡的表层岩石由于强烈风化，沿坡面发生经常性的岩屑顺坡滚落的现象。落石：悬崖陡坡上个别较大岩块的崩落。兰州大学土木工程与力学学院地质灾害学2004年12月3日凌晨3时40分,贵州省纳雍县中岭镇左家营村岩脚组后山发生岩体崩塌,造成65失踪。兰州大学土木工程与力学学院地质灾害学人员伤亡区兰州大学土木工程与力学学院地质灾害学•浙江甬台温（宁波-台州-温州-分水关）高速公路乐清市柳市镇荷岙村地段南侧，60余米高的山体突然崩塌，近1.5万立方米的山石掩盖了整条高速公路。兰州大学土木工程与力学学院地质灾害学•重庆市南川区的国家级风景名胜区金佛山景点之一的甑子岩部分岩体突然垮塌，垮塌过程共持续了约2分钟左右，铺天盖地的灰尘弥漫方圆近3公里的区域达40分钟。兰州大学土木工程与力学学院地质灾害学兰州大学土木工程与力学学院地质灾害学兰州大学土木工程与力学学院地质灾害学兰州大学土木工程与力学学院地质灾害学兰州大学土木工程与力学学院地质灾害学兰州大学土木工程与力学学院地质灾害学二、崩塌的形成条件崩塌是在特定的自然条件下形成的。地形地貌、地层岩性和地质构造是崩塌发生的物质基础；降水、地下水作用、风化作用以及人类活动对崩塌的形成和发展起着重要的作用。(一)地形地貌崩塌多发生于坡度大于55°、高度大于30m、坡面凹凸不平的陡峻斜坡上。兰州大学土木工程与力学学院地质灾害学(二)地层岩性与岩体结构1．地层岩性岩、土是产生崩塌的物质条件。一般而言，各类岩、土都可以形成崩塌，但不同类型，所形成崩塌的规模大小不同。通常，岩性坚硬的各类岩浆岩、变质岩及沉积岩类的碳酸盐岩、石英砂岩、砂砾岩、初具成岩性的石质黄土、结构密实的黄土等形成规模较大的崩塌，页岩、泥灰岩等互层岩石及松散土层等往往以小型坠落和剥落为主。按土质类型，稳定性从好到差的顺序为：碎石土黏砂土砂黏土结构面发育土；按土的密实程度，稳定性由大到小的顺序为：密实土中密土松散土。兰州大学土木工程与力学学院地质灾害学2.岩体结构软硬岩互层形成的齿状坡面楔形体崩塌示意图兰州大学土木工程与力学学院地质灾害学(三)地质构造1．断裂构造对崩塌的控制作用（区域性断裂构造的控制作用）2．褶皱构造对崩塌的控制作用（褶皱不同部位）(四)地下水对崩塌的影响(五)地振动对崩塌的影响（地震、人工爆破、车辆行进等）(六)人类活动的影响（基础设施建设、矿产资源开发等）兰州大学土木工程与力学学院地质灾害学三、崩塌的力学机制(一)倾倒崩塌(二)滑移崩塌(三)鼓胀崩塌(四)拉裂崩塌(五)错断崩塌兰州大学土木工程与力学学院地质灾害学倾倒崩塌沟谷区，以坡脚的某一点为支点发生转动性倾倒兰州大学土木工程与力学学院地质灾害学滑移崩塌临近斜坡的岩体内存在软弱结构面时，若其倾向与坡向相同，则易发生滑移崩塌。兰州大学土木工程与力学学院地质灾害学鼓胀崩塌不稳定岩体下存在较厚软岩，或不稳定岩体本身就是松软岩体，深大垂直节理遭遇连续降水或地下水软化时，发生向外膨胀，直至崩塌。兰州大学土木工程与力学学院地质灾害学拉裂崩塌岩层软硬相间，由于风化或者河流掏蚀作用，上部基岩断面突悬出来。突出岩体由于风化或构造节理，强度低于拉应力时则发生拉裂崩塌。兰州大学土木工程与力学学院地质灾害学错断崩塌无倾向坡外的不连续面和较厚的软弱岩层时，当遇到强烈地震或较大的水平推力时，可能发生错断崩塌。兰州大学土木工程与力学学院地质灾害学四、崩塌的分类表6-4崩塌的类型及其主要特征五、崩塌的危害居民基础设施（公路、铁路、水利水电等）资源（农田、森林、旅游资源等）兰州大学土木工程与力学学院地质灾害学兰州大学土木工程与力学学院地质灾害学第三节滑坡在自然地质作用和人类活动等因素的影响下，斜坡上的岩土体在重力作用下，沿斜坡内某一滑动面（或带）作整体下滑的过程。滑坡特征表现为：(1)发生变形破坏的岩土体以水平位移为主，除滑动体边缘存在为数较少的崩离碎块和翻转现象外，滑体上各部分的相对位置在滑动前后变化不大。(2)滑动体始终沿着一个或几个软弱面(带)滑动，岩土体中各种成因的结构面均有可能成为滑动面，如古地形面、岩层层面、不整合面、断层面、贯通的节理裂隙面等。(3)滑坡滑动过程可以在瞬间完成，也可能持续几年或更长的时间。规模较大的“整体”滑动一般为缓慢、长期或间歇的滑动。一、滑坡的定义、特点及要素(1)滑动面(2)滑坡体(3)滑坡周界(4)滑床(5)滑坡后缘滑坡要素(6)滑坡壁(10)滑坡裂缝(9)滑坡洼地（湖）(7)主滑线(8)滑坡前缘（滑坡舌）1723981045611滑坡各形态要素的发育特征(受控因素)1.簸箕形；2.舌形；3.椭圆形；4.长椅形；5.倒梨形；6.牛角形；7.平行四边形；8.菱形；9.树叶形；10.叠瓦形；11.复合形平面特征abcdea.圆弧形；b.平面形；c、d.折线形；e.软岩挤出形纵断面特征（滑坡勘察中纵剖面如何选择？）abcdef复合形纵断面形态纵断面特征滑坡后部和前部形态特征滑坡后部的陷落洼地a.裂缝密集带；b.陷落洼地；c.后缘拉裂槽abc滑坡前部特征a.帚状剪出口；b.鼓丘和鼓胀裂缝；c.滑坡摺曲abcabc滑坡的横断面特征兰州大学土木工程与力学学院地质灾害学二、滑坡的形成条件(1)地震降雨、融雪、水库蓄水人工开挖植被风化作用……内在因素外部因素岩土类型及性质地质构造地形……决定抗滑力的根本因素结构面的产状、力学性质坡度、坡脚应力集中、规模外部因素作用因素对滑坡的作用自然因素风化作用降低岩土体的强度降雨（雪）增大滑体重量和下滑力；减少滑带土强度和抗滑力；灌入裂缝产生静水压力；提高地下水位地下水变化增加滑带土孔隙水压力减小抗滑力；增大动水压力和下滑力；潜蚀或溶蚀滑带减小抗滑力河流冲刷增大斜坡高度和坡脚陡度和应力；减小抗滑支撑力地震增大下滑力；减小抗滑力；滑带土液化崩塌加载增大坡体重量和下滑力；增大地表水下渗人为因素开挖坡脚增大坡脚应力，减小抗滑力坡上加载增大坡体重量和下滑力；增大地表水下渗库水位升降增大动水压力和下滑力，浸泡抗滑地段减小抗滑力；提高地下水位和滑带土孔隙压力;减小抗滑力灌溉水下渗增大滑体重量和下滑力，提高地下水位，增加滑带土孔隙压力，减小抗滑力采空塌陷增大下滑力；滑带松弛、地表水下渗，减小抗滑力爆破振动增大下滑力；破坏滑带，减小抗滑力破坏植被增大地表水下渗和下滑力，减小抗滑力兰州大学土木工程与力学学院地质灾害学二、滑坡的形成条件(2)(一)地形地貌(二)地层岩性(三)地质构造(四)水文地质条件(五)人类活动，越易产生滑坡。开挖的边坡越高、越陡河流冲刷岸。层。坚硬岩层中夹有软弱夹软硬相间岩层。。软弱岩层、松散堆积层增加动水压力软化结构面增加岩体容重建筑物。斜坡上方堆填土石或修。斜坡下方不合理的开挖老滑坡前部挖方导致滑坡复活（云南元磨高速公路）堆填路堤引起滑坡兰州海石湾滑坡（由堆载、灌水引起）瞿家湾刘家坝大沟湾姚家湾秦家湾洞坪库区瞿家湾滑坡（库水位频繁升降引起）兰州大学土木工程与力学学院地质灾害学三、斜坡变形破坏地质力学机制模式与典型演进图式模式类型典型演进图示及阶段划分判据a.初期b.中期c.晚期（加速蠕变→破坏）A蠕滑拉裂根据潜在滑动面扰动贯通程度按弧形滑面验算B滑移压致拉裂当时，有变形可能；进入c可按弧形面考虑C1滑移拉裂C2旋转滑移拉裂按滑移体在后缘拉裂带（缝）拉应力值判断，旋转式β＞β0时启动具多米诺效应D1滑移弯曲（平面）D2滑移弯曲（椅型面）按多层板梁弯曲计算y为板梁单层厚h与弯曲段长比值。则有变形可能E弯曲拉裂按悬臂梁弯曲流变判据验算，计算板梁根踵根趾应力判断失稳方式，具多米诺效应F1塑流拉裂（平缓）F2塑流拉裂（倾内）根据软弱基座流变性能，抗变形和塑性破坏强度计算，进入后b、c可按组合或弧形滑面计算jjjjsin)2sin(sin)sin(31]sin)2[sin(cossin23jjjjc;)(cos10BtgtgA),(122LbtgBbLLAcos122222ghyEycr;cos21cyghtgn兰州大学土木工程与力学学院地质灾害学产生、发展、演化、消亡——稳定、失稳、再稳定蠕动挤压阶段（准备阶段）蠕滑阶段滑动阶段剧滑阶段稳定阶段周期性的活动特点滑坡运动的阶段性特征4、滑坡分类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：原生、次生的软弱夹层存在，上部松散堆积物