邊坡工程第二章

1、2021/2/211 第第2章章 邊坡的變形與破壞邊坡的變形與破壞 u邊坡應力分布特征邊坡應力分布特征 ; ; u邊坡巖體的變形邊坡巖體的變形 ; ; u邊坡巖體的破壞邊坡巖體的破壞 ; ; u影響邊坡穩(wěn)定性的工程地質(zhì)因素影響邊坡穩(wěn)定性的工程地質(zhì)因素 ； u邊坡破壞的力學機制邊坡破壞的力學機制 。 2021/2/212 2.1 邊坡應力分布特征邊坡應力分布特征 無論是天然斜坡無論是天然斜坡, ,還是人工邊坡還是人工邊坡, ,在形成過在形成過 程中程中, ,巖體中地應力將發(fā)生重新分布巖體中地應力將發(fā)生重新分布 ，由于邊，由于邊 坡巖體中原有的應力平衡狀態(tài)被打破，巖體為坡巖體中原有的應力平衡狀態(tài)被

2、打破，巖體為 適應這種新的應力狀態(tài)，將發(fā)生一定的變形與適應這種新的應力狀態(tài)，將發(fā)生一定的變形與 破壞，甚至釀成失穩(wěn)而引起多種危害。破壞，甚至釀成失穩(wěn)而引起多種危害。 通常采用通常采用現(xiàn)場地應力量測現(xiàn)場地應力量測、光彈實驗光彈實驗及及數(shù)數(shù) 值分析值分析等方法研究邊坡巖體中的地應力特征等方法研究邊坡巖體中的地應力特征 2021/2/213 邊坡主應力等值線圖邊坡主應力等值線圖 2021/2/214 1)主應力跡線發(fā)生了明顯偏轉(zhuǎn)主應力跡線發(fā)生了明顯偏轉(zhuǎn); 2) 在臨空面附近（尤其是在坡腳處）出現(xiàn)應力在臨空面附近（尤其是在坡腳處）出現(xiàn)應力 集中現(xiàn)象集中現(xiàn)象; 2021/2/215 3) 最大剪應力跡線

3、變?yōu)榘枷蚺R空面的弧形分布最大剪應力跡線變?yōu)榘枷蚺R空面的弧形分布; 4) 在臨空面附近在臨空面附近,巖體近似處于單軸應力狀態(tài)巖體近似處于單軸應力狀態(tài) ; 5) 在坡頂和坡面巖體中局部出現(xiàn)拉應力在坡頂和坡面巖體中局部出現(xiàn)拉應力,其分布受其分布受 變形模量和泊桑比強烈控制變形模量和泊桑比強烈控制,尤以泊桑比的影響尤以泊桑比的影響 最為顯著。最為顯著。 6)巖體中水平初始地應力大小，對于邊坡巖體中應巖體中水平初始地應力大小，對于邊坡巖體中應 力分布有很大的制約作用，其中坡腳應力集中區(qū)力分布有很大的制約作用，其中坡腳應力集中區(qū) 及拉應力區(qū)受它的影響更大及拉應力區(qū)受它的影響更大; 2021/2/216 2

4、.2 邊坡巖體的變形邊坡巖體的變形 u巖質(zhì)邊坡的變形以坡體未出現(xiàn)貫通性的破巖質(zhì)邊坡的變形以坡體未出現(xiàn)貫通性的破 壞面為特點。壞面為特點。 u變形與破壞之間是一個發(fā)展過程變形與破壞之間是一個發(fā)展過程,其間存在其間存在 著量、質(zhì)轉(zhuǎn)化的關系。著量、質(zhì)轉(zhuǎn)化的關系。 u邊坡變形類型邊坡變形類型: 松弛張裂松弛張裂 蠕蠕 動動 2021/2/217 1松弛張裂松弛張裂 在邊坡形成的初始階段在邊坡形成的初始階段, ,往往在坡體中出現(xiàn)往往在坡體中出現(xiàn) 一系列與坡面近于平行的陡傾角張裂隙一系列與坡面近于平行的陡傾角張裂隙, ,使邊坡使邊坡 巖體向臨空方向張開。巖體向臨空方向張開。 (1)(1) 回彈裂隙回彈裂隙

5、 (2)(2) 坡面、坡頂張力帶裂隙坡面、坡頂張力帶裂隙 (3)(3) 坡腳應力集中帶的張裂隙坡腳應力集中帶的張裂隙 2021/2/218 邊坡的松弛張裂邊坡的松弛張裂,一方面使巖體強度降低一方面使巖體強度降低,另另 一方面使各種外營力更易深入坡體一方面使各種外營力更易深入坡體,它是邊坡變它是邊坡變 形破壞的初始階段。所以在邊坡穩(wěn)定性分析中形破壞的初始階段。所以在邊坡穩(wěn)定性分析中 確定卸荷帶的范圍和卸荷帶中的坡體特征，對確定卸荷帶的范圍和卸荷帶中的坡體特征，對 于評價邊坡巖體的穩(wěn)定性具有重要意義。于評價邊坡巖體的穩(wěn)定性具有重要意義。 2021/2/219 2蠕動蠕動 定義定義:經(jīng)松動后經(jīng)松動后

6、,邊坡巖體在重力作用下向臨空方向較邊坡巖體在重力作用下向臨空方向較 長期的緩慢變形。長期的緩慢變形。 （1）表層蠕動）表層蠕動 邊坡上部的巖體在重力的長期作用下邊坡上部的巖體在重力的長期作用下,向臨空方向向臨空方向 緩慢變形緩慢變形,其位移由坡面向內(nèi)逐漸減小，構成一個剪其位移由坡面向內(nèi)逐漸減小，構成一個剪 變帶，這便是表層蠕動。變帶，這便是表層蠕動。 （2） 深層蠕動深層蠕動 1) 軟弱基座蠕動軟弱基座蠕動 2) 坡體蠕動坡體蠕動 2021/2/2110 軟弱基座蠕動軟弱基座蠕動 坡體蠕動坡體蠕動 (a) 切角滑移切角滑移;(b) 次級切面開始形成次級切面開始形成;(c) 滑面形成滑面形成 2

7、021/2/2111 2.3 邊坡巖體的破壞邊坡巖體的破壞 定定 義義: :邊坡巖體中出現(xiàn)了與外界貫通的破壞面邊坡巖體中出現(xiàn)了與外界貫通的破壞面, ,使被分割使被分割 的巖體以一定的加速度脫離母體。的巖體以一定的加速度脫離母體。 1.1.崩塌崩塌: :邊坡前緣的部分巖體被陡傾角的破裂面分割邊坡前緣的部分巖體被陡傾角的破裂面分割, ,以突以突 然的方式脫離母體然的方式脫離母體, ,翻滾而下，巖塊相互撞擊破翻滾而下，巖塊相互撞擊破 碎，最后堆積于坡腳而且形成巖堆。碎，最后堆積于坡腳而且形成巖堆。 2.2.滑坡滑坡: :邊坡上的巖土體在自然或人為因素的影響下失去穩(wěn)邊坡上的巖土體在自然或人為因素的影響

8、下失去穩(wěn) 定，沿一定的破壞面整體下滑的現(xiàn)象，是一種常定，沿一定的破壞面整體下滑的現(xiàn)象，是一種常 見的邊坡失穩(wěn)而產(chǎn)生的地質(zhì)災害。見的邊坡失穩(wěn)而產(chǎn)生的地質(zhì)災害。 2021/2/2112 崩塌崩塌 (a) 傾倒破壞傾倒破壞;(b) 軟硬互層坡體的局部崩塌和墜落軟硬互層坡體的局部崩塌和墜落;(c) 三峽月亮洞崩塌三峽月亮洞崩塌 2021/2/2113 滑坡滑坡 1滑坡體滑坡體; 2滑坡周界滑坡周界; 3滑破壁滑破壁; 4滑坡臺階；滑坡臺階；5滑動面；滑動面； 6滑動帶；滑動帶； 7滑坡舌；滑坡舌； 8滑坡鼓丘；滑坡鼓丘； 9滑坡主軸；滑坡主軸；10封閉洼地；封閉洼地； 11剪切裂隙；剪切裂隙；12張拉

9、裂隙；張拉裂隙；13羽狀裂隙；羽狀裂隙；14扇狀裂隙；扇狀裂隙； 15鼓脹裂隙；鼓脹裂隙；16滑破床滑破床 2021/2/2114 黃土滑坡實例黃土滑坡實例 2021/2/2115 秭歸縣千將坪滑坡秭歸縣千將坪滑坡 千將坪滑坡于千將坪滑坡于20032003年年 7 7月月1313日日0 0時時2020分高速滑分高速滑 入青干河中。倒塌房屋入青干河中。倒塌房屋 3 4 63 4 6 間間 , , 造 成造 成 1 41 4 人 死人 死 亡亡,10,10人失蹤人失蹤, ,近千人受近千人受 災，災，4 4家企業(yè)全部毀滅。家企業(yè)全部毀滅。 是建國以來三峽庫區(qū)規(guī)是建國以來三峽庫區(qū)規(guī) 模最大的一次新滑坡

10、。模最大的一次新滑坡。 千將坪滑坡位于湖北千將坪滑坡位于湖北 省秭歸縣沙溪鎮(zhèn)的青干省秭歸縣沙溪鎮(zhèn)的青干 河北岸。青干河是長江河北岸。青干河是長江 三峽庫區(qū)的一級支流，三峽庫區(qū)的一級支流， 在秭歸縣沙溪鎮(zhèn)老鎮(zhèn)處在秭歸縣沙溪鎮(zhèn)老鎮(zhèn)處 匯入長江。千將坪滑坡匯入長江。千將坪滑坡 位于青干河的長江入口位于青干河的長江入口 上游上游3 3公里處。公里處。 2021/2/2116 秭歸縣千將坪滑坡秭歸縣千將坪滑坡 千將坪滑坡高速滑入千將坪滑坡高速滑入青干河青干河中中, ,堵塞河道堵塞河道, ,形成近形成近2020米高的滑坡米高的滑坡 淤壩淤壩, ,激起近激起近2020米的涌浪，打翻青干河中的米的涌浪，打翻青

11、干河中的2222條漁船。條漁船。 滑體長滑體長10001000米，寬米，寬700700米，平均厚度約米，平均厚度約2020米，總方量約米，總方量約2000 2000 24002400萬立方米?；w上窄下寬，略呈倒扇形?；轮芙缑黠@萬立方米?；w上窄下寬，略呈倒扇形?；轮芙缑黠@; ;滑坡滑坡 主滑方向為主滑方向為140140?；潞缶壐叱??；潞缶壐叱?09409米，剪出口高程在米，剪出口高程在9090米以下，米以下， 高差在高差在320320米以上。米以上。 2021/2/2117 滑體特征滑體特征: :滑坡體上有三級反傾的平臺滑坡體上有三級反傾的平臺, ,分別是滑坡后壁下臺面、分別是滑坡后

12、壁下臺面、 滑坡中部臺面和滑坡下部臺面滑坡中部臺面和滑坡下部臺面, ,在反傾的滑坡中部臺面和滑坡下部在反傾的滑坡中部臺面和滑坡下部 臺面后部均有巖石陡壁臺面后部均有巖石陡壁, ,中部臺面后部巖石陡壁約中部臺面后部巖石陡壁約3030米高，出露侏米高，出露侏 羅系中統(tǒng)砂巖?；孪虏颗_面位于磚廠一帶。羅系中統(tǒng)砂巖?；孪虏颗_面位于磚廠一帶。 滑坡體上裂縫極為發(fā)育，主要是中張裂縫，平行于滑坡滑動方向滑坡體上裂縫極為發(fā)育，主要是中張裂縫，平行于滑坡滑動方向 陡壁陡壁 2021/2/2118 長1200m 寬850m 2021/2/2119 泥化層泥化層砂巖砂巖泥巖泥巖堆積物堆積物 滑坡體從巖性上可分三層

13、滑坡體從巖性上可分三層: :最上部是風化松散堆積層最上部是風化松散堆積層, ,該層主要是泥巖的風化產(chǎn)物該層主要是泥巖的風化產(chǎn)物 和坡積物和坡積物; ;風化松散堆積層下部是侏羅系中統(tǒng)泥質(zhì)巖層風化松散堆積層下部是侏羅系中統(tǒng)泥質(zhì)巖層, ,該層主要分布在滑坡中下該層主要分布在滑坡中下 部部, ,厚度大于厚度大于1010米米; ;其下為侏羅系中統(tǒng)石英砂巖夾薄層泥巖層，該層下即為滑坡滑其下為侏羅系中統(tǒng)石英砂巖夾薄層泥巖層，該層下即為滑坡滑 帶，滑坡滑床巖石為中侏羅系石英砂巖?；矌r石傾角在滑坡區(qū)有變化，上部較帶，滑坡滑床巖石為中侏羅系石英砂巖?；矌r石傾角在滑坡區(qū)有變化，上部較 陡（傾角陡（傾角3030）

14、，下部較緩（傾角約十幾度），滑床巖石節(jié)理發(fā)育較少，僅有兩），下部較緩（傾角約十幾度），滑床巖石節(jié)理發(fā)育較少，僅有兩 組小節(jié)理，走向分別為組小節(jié)理，走向分別為 1515和和75 75 ，寬度約，寬度約1 1厘米。厘米。剪出口位于河床以下，將剪出口位于河床以下，將 厚層砂巖剪斷后滑出。厚層砂巖剪斷后滑出。 基巖變傾角順層高速滑坡基巖變傾角順層高速滑坡 炭質(zhì)頁巖泥化層炭質(zhì)頁巖泥化層 2021/2/2120 滑帶發(fā)育在石英砂巖上部的滑帶發(fā)育在石英砂巖上部的 薄層炭質(zhì)頁巖中薄層炭質(zhì)頁巖中, ,滑帶厚度大滑帶厚度大 約約20205050厘米厘米, ,含水量較高含水量較高, , 塑性大，角礫定向排列，擦塑性

15、大，角礫定向排列，擦 痕和滑動鏡面明顯。該層為痕和滑動鏡面明顯。該層為 滑坡滑動的軟弱層，是滑坡滑坡滑動的軟弱層，是滑坡 發(fā)生的控制帶。發(fā)生的控制帶。 滑帶滑帶 炭質(zhì)頁巖炭質(zhì)頁巖 上部的一層上部的一層頁巖泥頁巖泥 化層化層,淺黃綠色淺黃綠色, ,厚厚 約約5 51010厘米。厘米。 2021/2/2121 滑坡后壁滑坡后壁 石英砂巖石英砂巖,傾角約傾角約2630度度 2021/2/2122 滑動方向滑動方向 滑體裂縫滑體裂縫 初步判斷初步判斷: 后緣推移式滑坡后緣推移式滑坡 滑坡體上裂縫極為發(fā)育滑坡體上裂縫極為發(fā)育, ,主主 要是中張裂縫要是中張裂縫, ,平行于滑坡平行于滑坡 滑動方向滑動方向

16、, ,該特征說明滑坡該特征說明滑坡 滑動的動力源主要是滑坡滑動的動力源主要是滑坡 體后部推壓。體后部推壓。 2021/2/2123 滑坡前緣推向青干河南岸的巖石形成兩個高度不同的滑坡前緣推向青干河南岸的巖石形成兩個高度不同的 巖丘巖丘, ,在滑坡主軸方向上的在滑坡主軸方向上的巖丘高度約巖丘高度約3030米米, ,長約長約250250米米, ,巖巖 丘西部形成滑坡堆積淤壩丘西部形成滑坡堆積淤壩; ;在其下游形成一高約在其下游形成一高約1515米，長米，長 約約100100米的巖丘，滑坡高速滑動形成的浪痕在該巖丘之上，米的巖丘，滑坡高速滑動形成的浪痕在該巖丘之上， 約約2020米。米。 對岸巖丘呈

17、反傾形態(tài)，由坡面向里分別為對岸巖丘呈反傾形態(tài)，由坡面向里分別為:坡積層、坡積層、 泥巖風化層、泥巖層、砂巖層，最里面是河床堆積。泥巖風化層、泥巖層、砂巖層，最里面是河床堆積。 滑坡推向?qū)Π兜亩€巖丘滑坡推向?qū)Π兜亩€巖丘 2021/2/2124 對岸泥巖層的反傾結(jié)構對岸泥巖層的反傾結(jié)構 2021/2/2125 推到對岸的河床堆積推到對岸的河床堆積 剪斷后推到對岸的砂巖塊體剪斷后推到對岸的砂巖塊體 2021/2/2126 滑坡分類滑坡分類 2021/2/2127 滑坡分類滑坡分類 2021/2/2128 a) 牽引式滑坡牽引式滑坡 b) 推移式滑坡推移式滑坡 c) 整體式滑坡整體式滑坡 2021

18、/2/2129 滑坡分類滑坡分類 2021/2/2130 按滑動面的形態(tài)特征分類按滑動面的形態(tài)特征分類 l霍克霍克(Hoek,1974)分類分類: 圓弧破壞圓弧破壞 平面破壞平面破壞 楔體破壞楔體破壞 傾倒破壞傾倒破壞 l庫特庫特(Kunter,1974)分類分類: 非線性破壞、平面破壞、多線性破壞。非線性破壞、平面破壞、多線性破壞。 2021/2/2131 巖質(zhì)邊坡的破壞類型巖質(zhì)邊坡的破壞類型 2021/2/2132 巖質(zhì)邊坡的破壞類型巖質(zhì)邊坡的破壞類型 2021/2/2133 2021/2/2134 2.4 影響邊坡穩(wěn)定性的工程地質(zhì)因素影響邊坡穩(wěn)定性的工程地質(zhì)因素 l內(nèi)在因素內(nèi)在因素: 地

19、貌條件、巖石性質(zhì)地貌條件、巖石性質(zhì),巖體結(jié)構與地質(zhì)巖體結(jié)構與地質(zhì) 構造等。構造等。 這些因素的變化十分緩慢這些因素的變化十分緩慢,它們決定邊它們決定邊 坡變形的形式和規(guī)模坡變形的形式和規(guī)模,對邊坡的穩(wěn)定性起著對邊坡的穩(wěn)定性起著 控制作用，是邊坡變形的先決條件?？刂谱饔茫沁吰伦冃蔚南葲Q條件。 2021/2/2135 2.4 影響邊坡穩(wěn)定性的工程地質(zhì)因素影響邊坡穩(wěn)定性的工程地質(zhì)因素 l外在因素外在因素: 水文地質(zhì)條件水文地質(zhì)條件,風化作用風化作用,水的作用、地水的作用、地 震及人為因素等。震及人為因素等。 這些因素的變化很快這些因素的變化很快,但它只有通過內(nèi)但它只有通過內(nèi) 在因素，才能對邊坡穩(wěn)定

20、性起著破壞作用，在因素，才能對邊坡穩(wěn)定性起著破壞作用， 或者促進邊坡變形的發(fā)生和發(fā)展。或者促進邊坡變形的發(fā)生和發(fā)展。 2021/2/2136 水對邊坡穩(wěn)定性的影響水對邊坡穩(wěn)定性的影響 水的軟化作用水的軟化作用 ; ; 水的沖刷作用水的沖刷作用 ; ; 靜水壓力靜水壓力 ; ; 動水壓力動水壓力 ； 浮托力浮托力 。 2021/2/2137 作用于邊坡上的靜水壓力作用于邊坡上的靜水壓力 l邊坡被水淹沒時作用在坡面上的靜水壓力邊坡被水淹沒時作用在坡面上的靜水壓力。 當邊坡被水淹沒當邊坡被水淹沒,而邊坡的表部相對不而邊坡的表部相對不 透水時透水時,坡面上就承受一定的靜水壓力。由坡面上就承受一定的靜水

21、壓力。由 于該靜水壓力指向坡面且與其正交于該靜水壓力指向坡面且與其正交,所以對所以對 邊坡穩(wěn)定有利。在水庫蓄水的條件下對庫岸邊坡穩(wěn)定有利。在水庫蓄水的條件下對庫岸 穩(wěn)定性計算時應計入此靜水壓力。穩(wěn)定性計算時應計入此靜水壓力。 2021/2/2138 作用于邊坡上的靜水壓力作用于邊坡上的靜水壓力 l巖質(zhì)邊坡張裂隙充水時的靜水壓力巖質(zhì)邊坡張裂隙充水時的靜水壓力 ww LHP 2 1 2021/2/2139 作用于邊坡上的靜水壓力作用于邊坡上的靜水壓力 l作用于滑體底部滑動面作用于滑體底部滑動面(或軟弱結(jié)構面或軟弱結(jié)構面)上的上的 靜水壓力靜水壓力 動水壓力動水壓力; ; 浮托力。浮托力。 2021

22、/2/2140 地震對邊坡穩(wěn)定性的影響較大。強烈地地震對邊坡穩(wěn)定性的影響較大。強烈地 震時由于水平地震力的作用震時由于水平地震力的作用, ,常引起山崩、常引起山崩、 滑坡等邊坡破壞現(xiàn)象滑坡等邊坡破壞現(xiàn)象, ,國內(nèi)外都有大量實例。國內(nèi)外都有大量實例。 地震影響地震影響 2021/2/2141 影響邊坡穩(wěn)定的人為因素影響邊坡穩(wěn)定的人為因素 l爆破作用爆破作用 ; ; l人工削坡人工削坡 ; ; l施工方法施工方法 ; ; l工程作用工程作用 。 2021/2/2142 2.5 邊坡破壞的力學機制邊坡破壞的力學機制 o重力荷載引起的滑動重力荷載引起的滑動 滑動面上的法向應力滑動面上的法向應力 : A 巖塊的底面積巖塊的底面積 斜面的抗剪強度（斜面的抗剪強度（M-C準則）準則） : 或或 AW/cos tan cos A W c tancos WcAR 2021/2/2143 巖塊恰好處于處于極限平衡狀態(tài)時巖塊恰好處于處于極限平衡狀態(tài)時: 若粘結(jié)力等于零若粘結(jié)力等于零,則則 tancossin WcAW p水壓對抗剪強度的影響水壓對抗剪強度的影響 將一個開口的啤酒桶盛滿將一個開口的啤酒桶盛滿 水放在傾斜木板上。假