斜坡变形破坏工程地质研究xin课件.ppt

1、第八章第八章 斜坡变形破坏工程地质研究斜坡变形破坏工程地质研究 第一节第一节 概述概述 第二节第二节 斜坡中的应力分布特征斜坡中的应力分布特征 第三节第三节 斜坡变形破坏的类型斜坡变形破坏的类型 第四节第四节 崩塌崩塌 第五节第五节 滑坡滑坡 第六节第六节 影响斜坡稳定性的因素影响斜坡稳定性的因素 第七节第七节 斜坡稳定性评价方法斜坡稳定性评价方法 第八节第八节 斜坡的预测预报斜坡的预测预报 第九节第九节 斜坡变形破坏的防治斜坡变形破坏的防治山体滑坡山体滑坡 峨眉山山体滑坡正在抢修峨眉山山体滑坡正在抢修中国重庆市武隆县发生山体滑坡性地质灾害的现场。此次滑坡产生土石方二万余立方米，由于山体中发生

2、风化，加上大量雨水浸泡，诱发了山体一侧突然发生滑坡灾害。延安宝塔面临滑坡威胁延安宝塔面临滑坡威胁建成后的坡间挡土墙建成后的坡间挡土墙第一节第一节 概述概述 斜坡：指地壳表部一切具有侧向临空面的地质体。可分为自然斜坡和人工边坡两种。自然斜坡：在一定地质环境中，在各种地质营力作用下形成和演化的自然历史过程的产物，如山坡、海岸、河岸等。人工边坡：由于人类某种工程经济目的而开挖的，往往在自然斜坡基础上形成，其特点是具有较规则的集合形态。如：路堑、露天矿坑边帮、运河（渠道）边坡等。斜坡要素：坡高、坡体、坡角、坡面、坡脚、坡顶面、坡底面等各项要素。斜坡的变形破坏 斜坡在各种内、外地质营力作用下，不断地改变

3、着坡高和坡角，使坡体内应力分布发生变化。当组成坡体的岩土体强度不能适应此应力分布时，就产生了斜坡的变形破坏作用。尤其是大规模的工程建设，使自然斜坡发生急剧变化，斜坡的稳定程度也变化极大，往往酿成灾害。斜坡的变形破坏，实质上是由斜坡岩土体内应力与其强度这一对矛盾的发展演化所决定的。自然斜坡的变形破坏，是山区主要的工程动力地质作用。自然斜坡由于人类工程、经济活动而产生的斜坡破坏往往是灾难性的。人工边坡变形破坏，见诸于报道的主要是水利水电工程边坡、铁路路堑和露天采坑边帮的失稳。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

4、及制定有效整治措施提供依据。崩塌、滑坡名称发生日期 方量（104m3）运动速度最大运动距离（m）死亡人数斜坡类型诱发因素盐池河崩塌（湖北）1980.6.310034 m/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m35 m/s100 约10人 多种类型层状体斜坡暴雨（数十年一遇，暴雨强度20

5、0mm/d）鸡扒子滑坡（四川，长江云阳）1982.7.241500310m/min 150200 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）1983.3.73000400032 m/s（最大值）900237 平缓层状体斜坡新滩滑坡（湖北，长江新滩）1985.6.12300010 m/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）1988.1.107001850 m/s80026 倾内层状体斜坡，软弱基底溪口滑坡碎屑流（四川，华蓥山）1989.7.10202030 m/s150022

6、1 倾内层状体斜坡暴雨昭通滑坡碎屑流（云南，金沙江支流）1991.9.231500200075m/s（平均）4500216 倾外层状斜坡暴雨 我国我国8080年代重大崩、滑灾害事件年代重大崩、滑灾害事件第二节第二节 斜坡中的应力分布特征斜坡中的应力分布特征 斜坡中的应力分布特征决定了斜坡变形破坏的形式和机制，对斜坡稳定性评价和合理防治措施也有一定意义。所以首先要研究斜坡形成后坡体中应力分布的特征。斜坡中应力状态的变化 天然岩土体中应力分布是比较复杂的，除普遍存在的自重应力外，有时还有构造应力、热应力、地下水应力等。一般认为：当仅存在自重应力的情况下未形成斜坡前岩土体中的主应力（初始应力）是呈铅

7、直与水平状态的，即铅直应力为最大主应力，水平应力为最小主应力，此时岩土体内的最大剪应力与最大、最小主应力多呈45交角。在斜坡形成过程中，由于侧向临空面的产生，坡面附近的岩土体发生卸荷回弹，引起应力重分布和应力分异、应力集中等效应。根据弹性力学有限单元分析和光测弹性试验，均可确定坡体在尚未发生明显变形或破坏之前的应力状态。图82 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（N0.33）；（b）以水平应力为主的构造应力场条件下（N3）(2)由于应力分异结果，在坡面附近产生应力集中带。不同部位应力状态是不同的。在坡脚附近，最大主应力（表现为切向应力）显著增高，而最小主应力（表

8、现为径向应力）显著降低，甚至可能为负值。由于应力差大，于是形成了最大剪应力增高带，最易发生剪切破坏。在坡肩附近在一定条件下坡面的径向应力和坡顶的切向应力可转化为拉应力（应力值为负值）形成一张力带。当斜坡愈陡则此带范围愈大。因此坡肩附近最易拉裂破坏。（3）由于主应力偏转，坡体内的最大）由于主应力偏转，坡体内的最大剪应力迹线也发生变化由原来的直线剪应力迹线也发生变化由原来的直线变为凹向坡面的圆弧状。变为凹向坡面的圆弧状。（4）坡面处的径向应力实际为零，所以坡面处处于二向应力状态。二、影响斜坡应力分布的因素二、影响斜坡应力分布的因素1、岩体初始应力分布的因素2、坡形的影响3、岩土体性质和结构的影响1

9、、岩体初始应力分布的影响 主要指的是水平构造应力存在的影响。水平构造应力能使斜坡应力集中和分异现象加剧，它对斜坡坡肩附近张力带的发展影响尤为明显。水平构造应力值越大，则影响越大。在新构造运动强烈的地区，岩体中常存在较大的水平构造应力，对斜坡稳定性的影响是不容忽视的。2 2、坡形的影响、坡形的影响坡高坡高：不改变坡体中应力等值线的图形，但坡高越大，应力：不改变坡体中应力等值线的图形，但坡高越大，应力值越大。值越大。坡角坡角：坡角大小可以改变斜坡中应力分布的图象，坡脚附近：坡角大小可以改变斜坡中应力分布的图象，坡脚附近的剪应力带和坡肩附近的张应力带，其范围和量值随着坡角的剪应力带和坡肩附近的张应力

10、带，其范围和量值随着坡角增大而增大，也就是说，陡峻的斜坡更易发生变形破坏。增大而增大，也就是说，陡峻的斜坡更易发生变形破坏。坡底宽度坡底宽度：坡底宽度的影响可以用：坡底宽度的影响可以用W/HW/H值来表征。随着值来表征。随着W/HW/H值值的减小，坡脚的剪应力增大。实际资料表明，当的减小，坡脚的剪应力增大。实际资料表明，当W0.8HW0.8H时，时，这种影响就减弱，以至不发生变化了。所以这种影响就减弱，以至不发生变化了。所以W/HW/H值很小的高值很小的高山峡谷地带，坡脚剪应力集中现象是非常明显的，尤其当水山峡谷地带，坡脚剪应力集中现象是非常明显的，尤其当水平构造应力较大时，由于水平挤压力的作

11、用，坡脚附近应力平构造应力较大时，由于水平挤压力的作用，坡脚附近应力集中带极强，更易发生斜坡变形破坏。集中带极强，更易发生斜坡变形破坏。斜坡平面形态斜坡平面形态：可分为平直形、内凹形和外凸形等。一般说，：可分为平直形、内凹形和外凸形等。一般说，内凹形斜坡由于其两侧的支撑作用，应力条件较好，即坡脚内凹形斜坡由于其两侧的支撑作用，应力条件较好，即坡脚的剪应力较小，所以露天采坑的平面形态大多是椭圆形的，的剪应力较小，所以露天采坑的平面形态大多是椭圆形的，且其长轴尽量平行于最大水平地应力方向。且其长轴尽量平行于最大水平地应力方向。3、岩土体性质和结构的影响（1）弹性模量：对均质坡体应力分布影响不大。（

12、2）泊松比：一定程度上影响坡体应力分（3）结构面：对坡体应力分布的影响明显，因为结构面的存在使坡体中应力分布出现不连续现象，在这些面的周边成为应力集中带或发生应力阻滞现象。第三节第三节 斜坡变形破坏的类型斜坡变形破坏的类型 斜坡的变形与破坏，可以说是斜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，它们是一个累进破坏过程。变形以坡体中未出现贯通性破坏为特点，破坏是在坡体中已形成贯通性破坏面，并由此以一定速度发生位移为标志。这个过程对天然斜坡来说时间往往较长，而对人工边坡来说时间则较短暂。一、一、斜坡变形斜坡变形 斜坡变形按其机制可分为拉裂、蠕滑和弯折倾倒。1、拉裂拉裂：在斜

13、坡岩土体内拉应力集中部位或张力带内，形成的张裂隙变形型式称拉裂。发生部位：这种现象在由坚硬岩土体组成的高陡斜坡坡肩部位最常见，往往与坡面近乎平行，尤其当岩体中陡倾构造节理较发育时，拉裂将沿之发生、发展。空间分布特点：上宽下窄、以至尖灭，由坡面向坡里逐渐减少。卸荷裂隙：因岩体初始应力释放而发生的卸荷回弹所致的拉裂为卸荷裂隙。拉裂的危害性：岩土体完整性遭到破坏，为风化营力深入到坡体内部以及地表水、雨水下渗提供了通道，对斜坡稳定极为不利。2、蠕滑：蠕滑：斜坡岩土体沿局部滑移面向临空面方向的缓慢剪切变形。发生部位：在均质岩土体中一般受最大剪应力迹线控制；当存在软弱结构面时，往往受缓倾坡外的弱面控制；深

14、层蠕滑：当斜坡基座由很厚的软弱岩土体组成时，则坡体可能向临空面方向塑流挤出，称为深层蠕滑。滑坡：当坡体内各局部剪切面（蠕滑面）贯通，且与坡顶拉裂隙也贯通时，即演变为滑坡。蠕滑往往不易被人们察觉，因为它不像拉裂变形那样暴露于地表，一般均产生于坡体内。所以要加强监测，并采取措施控制蠕滑，使之不向滑坡方向演化。3、弯折倾倒 弯折倾倒：由陡倾板（片）状岩石组成的斜坡，当走向与坡面平行时，在重力作用下所发生的向临空面方向同步弯曲的现象。特征：弯折角约20-50，弯折倾倒程度由地面向深处逐渐减小，一般不会低于坡脚高程；下部岩层往往折断，张裂隙发育，但层序不乱，而岩层层面间位移明显；沿层面产生反坡向陡坎。发

15、展过程：如图8-7机制：相当于悬臂梁在弯矩作用下所发生的弯曲。二、斜坡破坏斜坡破坏型式：崩塌和滑坡。崩 塌 滑 坡概念斜坡岩土体被陡倾的拉裂面破坏分割，突然脱离母体而快速位移、翻滚、跳跃和坠落下来，堆于崖下。斜坡岩土体沿着贯通的剪切破坏面所发生的滑移现象。规模大的如山崩，小规模如坠石很大，达数亿至数十亿立方米特征发生在高陡斜坡的坡肩部位；质点位移矢量铅直方向较水平方向要大得多；崩塌发生时无依附面；往往突然发生，运动快速。是较深层次的破坏，滑移面深入到坡体内部以至坡脚以下；质点位移矢量水平方向大于铅直方向；有依附面存在；滑移速度往往较慢，且具有“整体性”。崩塌崩塌滑坡滑坡第四节第四节 崩塌崩塌

16、崩塌是斜坡破坏的一种型式。它对房屋、道路等建筑物常带来威胁，酿成人身安全事故。尤其对交通线路的危害最严重，我国宝成、成昆、襄渝铁路和川藏公路沿线崩塌灾害常影响线路的正常运营。因此，对崩塌的形成和运动学特征需很好地进行研究。崩塌一、崩塌的形成条件1、岩性条件 2、构造条件 3、地形条件 4、风化作用的影响 5、其他触发因素 1、岩性条件：崩塌一般发生在厚层坚硬脆性岩体中。组成这类岩体的岩石有砂岩、灰岩、石英岩、花岗岩等。这类岩体能形成高陡的斜坡，斜坡前缘由于应力重分布和卸荷等原因，产生长而深的张裂缝，并与其他结构面组合，逐渐形成连续贯通的分离面，在触发因素作用下发生崩塌。此外，近于水平状产出的软

17、硬相间岩层组成的陡坡，由于软弱岩层风化剥蚀形成凹龛或蠕变，也会形成局部崩塌。2、构造条件：构造节理和成岩节理对崩塌的形成影响很大。硬脆性岩体中往往发育有二组或二组以上的陡倾节理，其中与坡面平行的一组节理常演化为拉张裂缝。当节理密度较小，但延展性、穿切性较好时，常能形成较大体积的崩塌体。此外，大规模的崩塌经常发生在新构造运动强烈、地震频发的高山区。3、地形条件：崩塌一般发生在高陡斜坡的前缘。发生崩塌的地面坡度往往大于45，尤其是大于60的陡坡。地形切割越强烈、高差越大，形成崩塌的可能性越大，并且破坏也越严重。4、风化作用的影响：对崩塌形成有一定影响，因为风化作用能使斜坡前缘各种成因的裂隙加深加宽

18、，对崩塌的发生起催化作用。此外，干旱、半干旱气候区，由于物理风化强烈，导致岩石机械破碎而发生崩塌，高寒山区的冰劈作用也有利于崩塌的形成。5、其他触发因素：短时的裂隙水压力，地震或爆破震动等触发因素，尤其是强烈的地震，常可引起大规模崩塌，造成严重灾祸。软硬岩层互层，软岩风化引起崩塌 节理与崩塌的关系崩塌前的甑子岩崩塌时的甑子岩危岩体长江三峡链子崖危岩体 崩塌体堰塞湖溢洪道 堰塞湖二、崩塌的运动学特征 崩塌运动学特征的研究，对进一步研究它的破坏力和防治对策有一定意义。崩塌的运动学参数是必不可少的数据，这里主要讨论两个问题，即崩塌块体的破坏力（能量）有多大？崩落有多远？崩塌运动特点：质点位移中垂直分

19、量大大超过其水平分量，而且崩塌体完全与母体脱离。1、速度大小 在悬崖峭壁情况下，块体位移服从自由落体运动规律，即 gHv2 当坡角小于90且为单斜坡，其运动速度为 KctggHv12若式中 则,2,1gKctgHv 若斜坡角在4090之间，则=0.421.00，而=1.834.30。2、动能大小（破坏力大小）崩塌块体沿斜坡运动的主要形式是跳跃和滚动 （1）块体为跳跃的形式，其动能为：221mvE （2）块体为滚动的形式，其动能为：222121IwmvE3、轨迹方程 崩塌块体沿斜坡运动的轨迹呈抛物线形，当质点运动呈跳跃的轨迹方程可按向下抛射物体的运动规律进行推导。设崩塌体在斜坡某处跳跃的初速度为

20、V0，与水平夹角（抛射角）为 ，则水平分速和铅直分速分别为：90coscos000vvvx90sinsin000vvvy过t时间后，在x，y方向上的位移距离为：tvxsin02cos20gttvy解此联立方程，得崩塌体跳跃的轨迹方程为：2220sin2xvgxctgy三、崩塌的防治1、勘测调查要点 调查不同时，应注意以下几个方面：调查不同时，应注意以下几个方面：1 1）查明斜坡的地形条件，如斜坡的高度、坡度、）查明斜坡的地形条件，如斜坡的高度、坡度、外形等；外形等；2 2）查明斜坡的岩性和构造特征，如岩石的类型，）查明斜坡的岩性和构造特征，如岩石的类型，风化破碎程度，主要构造面的产状以及裂隙风

21、化破碎程度，主要构造面的产状以及裂隙的充填胶结情况；的充填胶结情况；3 3）查明地下水和地面水对斜坡稳定性的影响以）查明地下水和地面水对斜坡稳定性的影响以及当地的地震烈度等。及当地的地震烈度等。2、防治原则 一般多采用以防为主的原则。在选线时，应注意根据斜坡的具体条件，对有可能发生大、中型崩塌的地段，有条件避绕时，宜优先选择避绕方案，只有小型崩塌，才能防止其不发生。3、防治措施1）爆破或打楔。将陡崖削缓，并消除易坠的岩石。2）堵塞裂隙或向裂隙内灌浆。有时为使单独岩坡稳定，可采用铁链锁拌或铁夹，以提高有崩塌危险的稳定性。3）调整地表水流。在崩塌地区上方修截水沟，以阻止水流流入裂缝。4）为了防止风

22、化将山坡和斜坡铺砌起来，或在坡面上喷浆。5）筑明峒或御塌棚 6）筑护墙及围护棚（木的、石的、铁丝网）以阻挡坠落石块，并及时清除围护建筑物中的堆积物。7）在软弱岩石出露处修筑挡土墙，以支持上部岩石的质量。采用砌石护面防止风化 青藏铁路明洞施工崩塌防治工程第五节第五节 滑坡滑坡 滑坡的形态要素 滑坡的识别 滑坡活动的阶段性 滑坡分类 一、滑坡的形态要素 滑坡的一个重要特征是在其运动过程中保持相对的完整性，往往表现出其特定的形态外貌，因此在滑坡工程地质研究中，人们可以从形态要素来认识它，这是滑坡研究的一项重要内容。一个典型滑坡所具有的基本形态要素包括一个典型滑坡所具有的基本形态要素包括 1、滑坡体：

23、与母体脱离经过滑动面的那部分岩土体。2、滑坡床：滑坡体之下未经滑动的岩土体。3、滑动面（带）：滑坡体与滑床之间的分界面。4、滑坡周界：滑坡体与周围未变位岩土体在平面上的分界线。5、滑坡壁：滑坡体后缘由于滑动作用所形成的母岩陡壁，其坡角多为3580，平面上往往呈圈椅状。6、滑坡台阶：滑坡体下滑时各部分运动速度不同而形成的一些错台。7、滑坡舌（滑坡前缘）：滑坡体前部伸出如舌状的部位。8、滑坡裂隙：由于滑坡体在滑动过程中各部分受力性质和大小不同，滑速也不同，因而不同部位产生不同力学性质的裂隙，有拉张裂隙、剪切裂隙、鼓张裂隙和扇形裂隙等。除上述要素外，还有一些滑坡标志，如封闭洼地、滑坡鼓丘、马刀树、醉

24、汉林等，可以帮助人们认识滑坡。滑坡的表面形态及结构滑坡的表面形态及结构(国际滑坡编目小组国际滑坡编目小组)a:后缘环状拉裂缝后缘环状拉裂缝b:滑坡断壁滑坡断壁c：横向裂缝及滑坡台阶：横向裂缝及滑坡台阶d:滑坡舌及纵张裂缝后缘滑坡舌及纵张裂缝后缘e：滑坡侧壁及羽状裂缝：滑坡侧壁及羽状裂缝二、滑坡的识别 滑坡识别是研究滑坡的最基础工作，对于正在活动的滑坡来说，因形态要素清晰而容易识别。但处于“休眠期”的老滑坡则因后期改造强烈而难于识别，甚至误将重要建筑物置于其上而造成生命财产的损失，因此，不管地质条件和滑坡形态多么复杂繁多，一定要采用各种方法、手段来查明它。在实际滑坡调查工作中，主要是通过遥感信息

25、、地面地质测绘和勘探试验方法来进行。1、遥感信息 主要采用航空遥感所提供的大比例尺（1：100001：15000）黑白和彩红外像片来进行。在航片上识别滑坡，实质就是识别滑坡的形态要素，然后结合收集研究地区的地质资料进行综合分析，从而确认滑坡的存在。在较顺直的山坡上突然出现圈椅状的陡坎或陡壁，其下为封闭洼地，再向下则表现为上凹下凸坡形，有时可见台阶状平地，更低一些的部位则为垅洼起伏的舌形坡地，突出于沟谷或河边，甚至将河道向对岸推移，阶地变位，其两侧有沟谷发育，并表现为双沟同源的景观。整个滑坡体平面形状如长舌形、梨形或三角形等。利用遥感图象进行滑坡判读，在区域性滑坡群的识别方面优点很多，它突出表现

26、为效率高、视野广和准确度高，是一种有效的手段。但需要指出的是，滑坡是一种复杂的工程动力地质现象，通过航空遥感手段识别的滑坡，必须要通过地面地质测绘及勘探试验等手段来验证。2、地面地质测绘 地面地质测绘是识别滑坡的最主要手段。因为通过地面调查可直接观地面地质测绘是识别滑坡的最主要手段。因为通过地面调查可直接观察到滑坡各形态要素，并可搜集到滑动的证据。斜坡经过滑动破坏之后察到滑坡各形态要素，并可搜集到滑动的证据。斜坡经过滑动破坏之后地形特征比较明显特别是站在滑坡对岸高处嘹望时，滑坡区的地形地地形特征比较明显特别是站在滑坡对岸高处嘹望时，滑坡区的地形地貌特征更是清楚。一般情况下，滑坡体上的岩石较周围

27、岩石破碎，结构貌特征更是清楚。一般情况下，滑坡体上的岩石较周围岩石破碎，结构较松散；岩层产状与周围岩层产状也不一致，尤其是滑坡剪出口处的岩较松散；岩层产状与周围岩层产状也不一致，尤其是滑坡剪出口处的岩层较破碎，可见反翘现象。在滑体上还会产生小褶皱和断裂。滑坡侧沟层较破碎，可见反翘现象。在滑体上还会产生小褶皱和断裂。滑坡侧沟调查在识别滑坡中往往起着重要作用，因为若沟谷深切至滑坡床时，在调查在识别滑坡中往往起着重要作用，因为若沟谷深切至滑坡床时，在侧沟壁上常可见到滑动面（带）物质也可观察到岩层层序的扰动。滑侧沟壁上常可见到滑动面（带）物质也可观察到岩层层序的扰动。滑坡作用的结果可以改变地下水的径流

28、状况，由于滑坡面（带）往往是一坡作用的结果可以改变地下水的径流状况，由于滑坡面（带）往往是一些不透水泥质物质，滑坡体本身渗透性又相对较强，因而滑坡体前缘或些不透水泥质物质，滑坡体本身渗透性又相对较强，因而滑坡体前缘或两侧多见泉水出露，有时在表面局部形成积水洼地。此外，新生滑坡体两侧多见泉水出露，有时在表面局部形成积水洼地。此外，新生滑坡体上的植被覆盖较周围要好，树木歪斜零乱，可见到醉汉林和马刀树。建上的植被覆盖较周围要好，树木歪斜零乱，可见到醉汉林和马刀树。建筑物及地面变形破坏现象也可作为滑坡存在的佐证之一。筑物及地面变形破坏现象也可作为滑坡存在的佐证之一。3、勘探手段 勘探手段包括钻探、坑探

29、和物探，是为了了解滑坡体的结构、岩石破碎程度、地下水位，确定滑动面（带）的位置、形状以及对滑带物质进行物理力学性质试验。勘探工作的布置，应根据航片和地面测绘所了解的滑坡体的大小、形状和地质条件来进行一般起码应布置纵横两条勘探线。在同一条勘探线上可联合应用不同类型的勘探手段和方法，以便于分析比较。对滑带物质进行物理力学性质试验可在平硐中作原位剪切试验，以求取滑带的抗剪强度参数（C、值），也可在钻孔或平硐中取样作室内试验。查纳滑坡 贵阳沙冲路滑坡贵阳沙冲路滑坡 龙羊峡库岸滑坡龙羊峡库岸滑坡20032003年年5 5月月1111日日贵州省三穗县平贵州省三穗县平溪特大桥滑坡致溪特大桥滑坡致使使3535

30、人死亡，毁人死亡，毁坏桥墩坏桥墩2003年年7月月13日日 三峡库区沙镇溪发生千将坪滑坡，三峡库区沙镇溪发生千将坪滑坡，致使致使24人失踪。人失踪。滑坡壁滑坡壁滑坡周界滑坡周界 西藏易贡特大崩滑灾害西藏易贡特大崩滑灾害鸡扒子滑坡全貌盐池河崩塌新滩滑坡全貌马刀树醉林蠕滑阶段滑动阶段剧滑阶段稳定阶段三、滑坡活动的阶段性 滑坡的发生、发展演化过程，是一个累进性变形破坏过程，而且往往具有多次周期性活动的特点，根据每一期次滑坡活动的运动学特征，可划分为四个阶段 蠕滑阶段蠕滑阶段 即为变形阶段，此阶段表现为斜坡坡肩附近即为变形阶段，此阶段表现为斜坡坡肩附近及坡体某些部位出现拉张裂隙；坡体内局部剪切及坡体某

31、些部位出现拉张裂隙；坡体内局部剪切破坏面也出现，并向贯通性的滑面方向发展。蠕破坏面也出现，并向贯通性的滑面方向发展。蠕滑阶段的持续时间与斜坡中应力集中和分异的速滑阶段的持续时间与斜坡中应力集中和分异的速度以及外力作用的强度有关，一般持续时间较长。度以及外力作用的强度有关，一般持续时间较长。滑动阶段滑动阶段 滑动面已贯通，前缘出现剪出口；滑体的前滑动面已贯通，前缘出现剪出口；滑体的前后及两侧出现了不同力学机制的裂隙，并有局部后及两侧出现了不同力学机制的裂隙，并有局部坍塌。这些都标志着斜坡处于滑动阶段。此时滑坍塌。这些都标志着斜坡处于滑动阶段。此时滑坡的位移速率不断加大。坡的位移速率不断加大。剧滑

32、阶段剧滑阶段 滑移速率急剧加大，后缘拉裂隙急速张开和下滑移速率急剧加大，后缘拉裂隙急速张开和下错，后壁不断坍塌；两侧及前缘表部坍塌。滑动面错，后壁不断坍塌；两侧及前缘表部坍塌。滑动面（带）上岩土体结构进一步破坏，含水量增大，有（带）上岩土体结构进一步破坏，含水量增大，有时随滑舌伸出而流出大量泥水。滑坡体以较大速率时随滑舌伸出而流出大量泥水。滑坡体以较大速率向前滑移，滑速可达到每秒数十米，滑距较大。滑向前滑移，滑速可达到每秒数十米，滑距较大。滑移很大时甚至产生气浪。此阶段的持续时间很短。移很大时甚至产生气浪。此阶段的持续时间很短。稳定阶段稳定阶段 经过大量滑移后，滑体重心降低，滑动时产经过大量滑

33、移后，滑体重心降低，滑动时产生的动能逐渐消耗于克服滑移阻力和滑体的变形生的动能逐渐消耗于克服滑移阻力和滑体的变形中。滑体中部分地下水排出，使滑面强度有所提中。滑体中部分地下水排出，使滑面强度有所提高。滑移速率渐减以至停止滑动，此时滑坡处于高。滑移速率渐减以至停止滑动，此时滑坡处于稳定阶段。稳定阶段。四、滑坡分类四、滑坡分类 滑坡分类的目的，是对滑坡作用的各种环境和现象特征以及产生滑坡的各种因素进行概括，以及反映各类滑坡的特征和发生、发展演化的规律，并有效地防治它们。迄今为止，国内外滑坡分类的方案很多，其原因是分类依据各异。按滑面与岩层层面关系的分类 按滑坡始滑部位的分类 按岩土类型的分类 （一

34、）按滑面与岩层层面关系的分类 1、无层滑坡 2、顺层滑坡 3、切层滑坡 1、无层滑坡：这是发生在均质、无明显层理的岩土体中的滑坡。滑动面不受层面控制，一般呈圆弧状。在粘土岩、粘性土和黄土中较常见。2、顺层滑坡：沿岩层面发生滑动的滑坡。这类滑坡多发生在岩层倾向与斜坡倾向一致、但倾角小于坡角的条件下：特别是在有原生的或次生的软弱夹层存在时，该夹层易成为滑动面（带）。顺着残坡积物与其下部基岩面下滑的滑坡。也属顺层滑坡。顺层滑坡的滑动面形态视岩层面的情况而定，它们是平直的，也可以是圆弧状或折线状的，顺层滑坡在自然界分布较广，而且规模也较大。3、切层滑坡：滑动面切过岩层面的滑坡。多发生在岩层近乎水平的平

35、迭条件下。滑动面一般呈圆弧状或对数螺旋曲线。（二）（二）按滑坡始滑部位的分类按滑坡始滑部位的分类 1、推动式滑坡 2、牵引式滑坡 3、混合式滑坡 4、平移式滑坡 1 1、推动式滑坡推动式滑坡：始滑部位位于滑坡的后缘（图始滑部位位于滑坡的后缘（图a a）。这类滑坡的发生，主要是因为坡顶）。这类滑坡的发生，主要是因为坡顶堆载重物或进行建筑等引起坡顶不稳所致。堆载重物或进行建筑等引起坡顶不稳所致。2 2、牵引式滑坡牵引式滑坡：始滑部位位于滑坡的前缘（图始滑部位位于滑坡的前缘（图b b）。这类滑坡的发生，主要是因为坡脚）。这类滑坡的发生，主要是因为坡脚受河流冲刷或人工开挖，以致坡脚部位应力集中过大所致

36、。受河流冲刷或人工开挖，以致坡脚部位应力集中过大所致。3 3、混合式滑坡混合式滑坡：始滑部位前、后缘均有（图始滑部位前、后缘均有（图c c）。这种情况比较多。）。这种情况比较多。4 4、平移式滑坡平移式滑坡：始滑部位分布于滑动面的许多部位，同时局部滑移，然后贯通为整体始滑部位分布于滑动面的许多部位，同时局部滑移，然后贯通为整体滑移。（图滑移。（图d d）（三）（三）按岩土类型的分类按岩土类型的分类 按岩土类型来划分滑坡，能够综合反映滑坡的特点。因为滑坡的物质成分不同，其滑坡的形态和滑动力学特征均不相同，滑坡体结构和滑动面形状也各异。按岩土类型可将滑坡首先分为基岩滑坡和土体滑坡两大类。随后再将这

37、两大类滑坡细分之。但目前尚无确切的细分方案，我国铁道部门分为堆积层滑坡、黄土滑坡、粘土滑坡和基岩滑坡等四类。第六节 影响斜坡稳定性的因素影响斜坡稳定性的因素岩土类型和性质 岩体结构及地质构造 地形地貌条件 水的作用 地震 影响斜坡稳定性因素复杂多样，有自然的和人为的，其中主要是斜坡岩土体类型和性质、岩体结构和地质构造、风化、水的作用、地震和人类工程活动等。正确分析各因素的作用，是斜坡稳定性评价的基础工作之一，且可为预测斜坡变形破坏的发生、发展演化趋势以及有效的防治措施提供依据 各种因素主要从三方面影响着斜坡的稳定。第一方面：影响斜坡岩土体的强度，如岩性、岩体结构、风化和水对岩土的软化作用等。第

38、二方面：影响着斜坡的形状，如河流冲刷、地形和人工开挖斜坡、填土等。第三方面：影响斜坡内应力状态，如地震、地下水压力、堆载和人工爆破等。它们的负影响表现在增大下滑力而降低抗滑力，促使斜坡向不稳定方向转化。上述诸因素中，岩土类型和性质、岩土体结构是最主要的因素，其他因素通过它才能起作用。根据各因素对斜坡稳定性的影响程度，可将它们分为两大类：一类为主导因素：是长期起作用的因素，有岩土类型和性质、地质构造和岩体结构、风化作用、地下水活动等；另一类为触发因素：是临时起作用的因素，有地震、洪水、暴雨、堆载、人工爆破等。一、岩土类型和性质 岩土类型和性质是影响斜坡稳定性的根本因素。在坡形（高坡和坡角）相同的

39、情况下，显然岩土体越坚硬，抗变形能力越强，则稳定条件越好；反之则斜坡稳定条件越差。此外，岩性还制约斜坡变形破坏的型式。一般来说，软弱地层常发生滑坡，而坚硬岩类形成高陡的斜坡，受结构面控制其主要破坏型式是崩塌。顺坡向高陡斜坡上的薄板状岩石，则往往出现弯折斜坡以至发展成为滑坡。黄土因垂直节理发育，故常有崩塌发生。二、岩体结构及地质构造 对岩质斜坡来说，其变形破坏多数是受岩体中软弱结构面控制的，所以结构面的成因、性质、延展特点、密度以及不同方向结构面的组合关系等的研究是相当重要的。在斜坡稳定性研究中，主要软弱面与斜坡临空面的关系至关重要。主要软弱面与斜坡临空面的关系可以分为如下几种基本情况主要软弱面

40、与斜坡临空面的关系可以分为如下几种基本情况 ：1 1、平迭坡、平迭坡：主要软弱结构面是水平的。：主要软弱结构面是水平的。这种斜坡一般比较稳定，但厚层软硬相间岩层会形成崩塌破坏。厚层这种斜坡一般比较稳定，但厚层软硬相间岩层会形成崩塌破坏。厚层软弱岩（如粘土岩）会发生像均质土那样的无层滑坡。软弱岩（如粘土岩）会发生像均质土那样的无层滑坡。2 2、逆向坡、逆向坡：主要软弱结构面的倾向与斜坡倾向相反，即岩层倾向坡向。：主要软弱结构面的倾向与斜坡倾向相反，即岩层倾向坡向。这种斜坡是最稳定的，有时有崩塌发生，而滑坡发生的可能性很小。这种斜坡是最稳定的，有时有崩塌发生，而滑坡发生的可能性很小。3 3、横交坡

41、、横交坡：主要软弱结构面的走向与斜坡走向正交。：主要软弱结构面的走向与斜坡走向正交。这类斜坡的稳定较好，很少发生滑坡。这类斜坡的稳定较好，很少发生滑坡。4 4、斜交坡：、斜交坡：主要软弱结构面的走向与斜坡走向斜交。主要软弱结构面的走向与斜坡走向斜交。这类斜坡当软弱面倾向坡外其交角小于这类斜坡当软弱面倾向坡外其交角小于4040时稳定性较差，否则较稳定。时稳定性较差，否则较稳定。5 5、顺向坡：、顺向坡：主要软弱结构面的倾向与斜坡临空面倾向一致。主要软弱结构面的倾向与斜坡临空面倾向一致。根据其倾角与坡角的相对大小，稳定性情况是不相同的。根据其倾角与坡角的相对大小，稳定性情况是不相同的。顺向坡根据其

42、倾角与坡角的相对大小，稳定性情况是不相同的。当坡角大于弱面倾角时，斜坡稳定性最差，极易发生顺层滑坡。自然界这种滑坡最为常见。当坡角小于弱面倾角时，斜坡稍稳定。但因还有其他结构面存在，特别是向坡外缓倾的结构面相组合，还可能发生滑坡。以上讨论的仅是一组软弱结构面的情况。若软弱结构面有二组或二组以上时，要视它们的组合情况对斜坡稳定性的影响如何进行分析，其分析就比较复杂了。一些大的或区域性的断层破碎带，尤其是近期强烈活动的断裂带，沿之崩塌、滑坡往往呈线性密集分布。三、地形地貌条件 斜坡形态对其稳定性的影响前已述及，这里就不讨论了，总之，坡形对斜坡稳定性有直接影响。从区域地形地貌条件看，斜坡变形破坏主要

43、集中发育于山地环境中，尤其在河谷强烈切割的峡谷地带。四、水的作用 水对斜坡稳定性有显著影响，影响是多方面的：水的软化作用水的冲刷作用静水压力作用动水压力作用浮托力作用等 1、水的软化作用 水的软化作用是指水的活动使岩土体强度降低的作用。对岩质斜坡来说，当岩体或其中的软弱夹层亲水性较强，有易溶于水的矿物存在时，浸水后岩石和岩体结构遭到破坏，发生崩解泥化现象，使抗剪度降低，影响斜坡的稳定。对于土质斜坡来说，遇水后软化现象更加明显，尤其是粘性土和黄土斜坡。2、水的冲刷作用 河谷岸坡因水流冲刷而使斜坡变高、变陡，不利于斜坡的稳定。冲刷还可使坡脚和滑动面临空，易导致滑动。水流冲刷也常是岸坡崩塌的原因。此

44、外，大坝下游在高速水流冲刷下形成冲刷坑，其发展的结构会使冲坑边坡不断崩落，以致危及大坝安全。3、静水压力 作用于斜坡上的静水压力主要有三种不同的情况：（1）当斜坡被水淹没时作用在坡面上的静水压力；当斜坡被水淹没，而斜坡的表部相对不透水时，坡面上就承受一定的静水压力。由于该静水压力指向坡面且与其正交，所以对斜坡稳定有利。（2）岩质斜坡张裂隙充水时的静水压力：岩质斜坡中的张裂隙（或陡倾节理），如果因降雨或地下水活动使裂隙充水，则裂隙将承受静水压力的作用。该裂隙静水压力Pw为（取单宽坡体）gLHPww21 这一静水压力对斜坡稳定是不利的，由于它的作用使斜坡受到一个向着临空面的侧向推力，易发生失稳。雨

45、季时一些斜坡产生崩塌或滑坡，往往与裂隙静水压力的作用有关。（3）作用于滑体底部滑动面（或软弱结构面）上的静水压力：如果斜坡上部为不透水的岩土体，则当河水位上涨或水库蓄水时，地下水位上升，斜坡内不透水岩土底面受到静水压力作用，削减该结构面上的有效应力，从而降低了抗滑力，不利于斜坡的稳定。显然，地下水位越高，则对斜坡稳定越不利。当河水位或库水位迅速滑落时，由于地下水的滞后效应，结构面上存在较大的静水压力，岸坡破坏就比较普遍。4、动水压力 如果斜坡岩土体是透水的，地下水在其中渗流时由于水力梯度作用，就会对斜坡产生动水压力，其方向与渗流方向一致，指向临空面，因而对斜坡稳定是不利的。在河谷地带当洪水过后

46、河水位迅速下降时，岸坡内可产生较大的动水压力，往往使之失稳。同样，当水库水位急剧下降时，库岸也会由于很大的动水压力而致失稳。此外，地下水的潜蚀作用，会削弱甚至破坏应力士体的结构联结，对斜坡稳定性也是有影响的。5、浮托力处于水下的透水斜坡，将承受浮托力的作用，使坡体的有效重量减轻，对斜坡稳定不利。一些由松散堆积物组成库岸的水库，当蓄水时岸坡发生变形破坏，原因之一就是浮托力的作用。五、地震地震对斜坡稳定性的影响较大，强烈地震时由于水平地震力的作用常引起山崩、滑坡等斜坡破坏现象。此外，强烈地震的振动，使地震带附近岩土体结构松动，也给斜坡稳定带来潜在威胁。地震对斜坡稳定性的影响是因为水平地震力S使法向

47、压力削减和下滑力增强，使斜坡易于滑动。sinWTcos STcosWNsin SNaSaWTTTcossin下滑力：下滑力：aSaWNNNsincos法向压力：法向压力：第七节第七节 斜坡稳定性评价方法斜坡稳定性评价方法 自然历史分析法 力学计算法 图解法 工程地质类比法 一、自然历史分析法 这是一种定性评价方法。主要通过研究斜坡形成的地质历史和所处的自然地理及地质环境、斜坡的地貌和地质结构、发展演化阶段及变形破坏形迹；分析主要的和次要的影响因素，从而对斜坡稳定性作出初步评价。所以这种方法实际上是通过追溯斜坡发生、发展演化的全过程，来进行稳定性评价的。它对研究斜坡稳定性的区域性规律尤为适用。自

48、然历史分析法主要包括三方面研究内容 区域地质背景的研究。分析促使斜坡演变的主导因素及触发因素。预测斜坡所处的演化阶段和发展趋势，可能的破坏方式。需要指出的是：自然历史分析法虽属初步的、定性的评价方法，但是它是其他各种评价方法的基础；没有这种评价方法，其他评价方法将难以进行。二、力学计算法 力学计算法主要适用于滑坡类破坏型式，是一种定量评价的方法。常用的是刚体极限平衡法。采用这种方法的前提条件是：只考虑破坏面上的极限平衡状态，而不考虑岩土体的变形，即视岩土体为刚体；破坏面（滑动面）上的强度由凝聚力和摩擦力（C、值）控制，即遵循库仑判据；滑体中的应力以正应力与剪应力的方式，集中作用于滑面上，即均为

49、集中力；以平面（二维）课题来处理，这是为了求解方便而对实际情况的简化。二、力学计算法（一）土质斜坡稳定性计算 无粘性土斜坡 粘性土斜坡（二）岩质斜坡稳定性计算 单一同向结构面斜坡 折线形滑动面的斜坡 1、无粘性土斜坡 无粘性土以砂类土为代表，由于砂类土不存在凝聚力，只依靠摩擦力维持自身的稳定，所以斜坡稳定性计算比较简单。坡面单元土体的稳定情况可代表斜坡的稳定性。(一)土质斜坡稳定性计算 坡底坡底坡脚坡脚坡面坡面坡肩坡肩坡顶坡顶坡高坡高简单土坡简单土坡坡角坡角土坡的顶面和土坡的顶面和底面都是水平底面都是水平的，并伸至无的，并伸至无穷远，土坡由穷远，土坡由均质土组成。均质土组成。1.无粘性土坡稳定

50、性分析无粘性土坡稳定性分析 无粘性土的简单土坡无粘性土的简单土坡抗滑力为抗滑力为tgcosWTf抗滑力与滑动力之比称为抗滑力与滑动力之比称为稳定安全系数稳定安全系数K滑动力为滑动力为 sinWT 一般要求一般要求K1.251.30。tantansintancosfGGTTK2 2、粘性土斜坡、粘性土斜坡 由于粘性土具有凝聚力，所以斜坡稳定性计算与砂类土不同。此外，在计算粘性土斜坡稳定时必须先知道滑动面才行。但是困难的是滑动面往往并不已知，常须先假定滑动面的位置和形状，然后求算各个假定滑动面的稳定系数。最后，通过一定的方法获取稳定系数最小值及其滑动面。根据该最可能滑动面的稳定系数（Kmin）与设