边坡工程勘察与评价课件.ppt

1、第第1111章章 边坡工程勘察与评价边坡工程勘察与评价11.1 边坡破坏类型和影响稳定性的因素边坡破坏类型和影响稳定性的因素11.2 崩塌崩塌 11.3 滑坡滑坡 边坡包括由于建筑物和市政工程开挖或填筑施工所形成的人工边坡人工边坡和对建筑物安全稳定有影响的自然边坡自然边坡。稳定性稳定性是边坡工程的主要问题，做好岩土工程勘察工作，正确评价和预测边坡的稳定性，对可能失稳的边坡提出防护措施和建议，具有十分重要的意义。边坡分级：边坡分级：按照其失稳后可能造成的破坏后果的严重性、边坡类型和坡高等因素可以分为一、二、三级边坡。边坡工程安全等级边坡工程安全等级11.1 边坡破坏类型和影响稳定性的因素边坡破坏

2、类型和影响稳定性的因素分为土质边坡与岩质边坡两种。分为土质边坡与岩质边坡两种。l 土质边坡土质边坡 1、破坏类型、破坏类型 小型的坡面局部破坏小型的坡面局部破坏（剥落、冲刷和表层滑塌等）。（剥落、冲刷和表层滑塌等）。较大规模的边坡整体性破坏较大规模的边坡整体性破坏（整体坍滑和滑坡）。（整体坍滑和滑坡）。2、影响因素、影响因素 土的成因类型土的成因类型 水的影响水的影响 边坡坡度和高度边坡坡度和高度 气温、人为因素等气温、人为因素等 l 岩质边坡岩质边坡 1、破坏类型、破坏类型 松弛张裂松弛张裂 主要原因：卸荷回弹引起张主要原因：卸荷回弹引起张裂隙，如河谷下切，路堑边裂隙，如河谷下切，路堑边坡开

3、挖等。坡开挖等。蠕动蠕动 蠕动是重力作用下长期作用的结果。发生在塑性薄层岩体中或软硬交互岩体中，常形成挠曲型变形挠曲型变形。剥落剥落 滑移破坏滑移破坏 多表现为：顺层滑动和双面楔形滑动多表现为：顺层滑动和双面楔形滑动 崩塌落石崩塌落石 崩塌崩塌是指陡坡上的巨大岩体在重力作用下突然是指陡坡上的巨大岩体在重力作用下突然向下崩落的现象。向下崩落的现象。落石落石则是指个别岩块向下崩落的则是指个别岩块向下崩落的现象。现象。错落错落 错落错落是指陡峻边坡上的岩土体在重力作用下，突然向下整体错动的现象。错落常发生在下列情况：错落常发生在下列情况：不稳定岩体底部的岩土体松散，在自重作用下，先行压密而引起岩体向

4、下错动；由于岩体底部被地下水潜蚀、溶蚀，导致岩体悬空并向下错动；由于河流冲刷侵蚀岩体底部，引起岩体整体下错；在重力作用下底部软岩产生塑流挤出，引起上部岩体向下错动。2、影响岩质边坡稳定性的因素、影响岩质边坡稳定性的因素 影响岩石边坡稳定性的因素很多，归纳起来有地层岩性地层岩性、地质构造地质构造、岩体结构岩体结构、水的作用水的作用、风化风化作用作用、地震及人为因素地震及人为因素等。地层因素地层因素 沉积岩的层理面沉积岩的层理面岩浆岩（如：节理面发育，风化作用强烈）岩浆岩（如：节理面发育，风化作用强烈）变质岩的种类繁多，岩性间的差异较大。例如：片变质岩的种类繁多，岩性间的差异较大。例如：片岩，岩，

5、结晶片岩结晶片岩及及硅质片岩硅质片岩的岩性坚硬，而的岩性坚硬，而绿泥石片绿泥石片岩岩、炭质片岩炭质片岩、滑石片岩滑石片岩等岩性松软，易于风化。等岩性松软，易于风化。地质构造地质构造 区域地质构造比较复杂、褶皱比较强烈、大的断裂比较发育、新构造运动比较活跃的地区，边坡的稳定性差。岩体结构岩体结构 结构面产状结构面产状结构面组数和密度结构面组数和密度结构面延伸长度和贯通度结构面延伸长度和贯通度结构面性质和张开度（如：结构面性质和张开度（如：粗糙度粗糙度，填充物填充物）水的作用水的作用 水对边坡岩体稳定性的影响主要表现在静水压静水压力力、动水压力动水压力，增大了边坡不稳定岩体的下滑力和对岩石的软化岩

6、石的软化作用。风化作用风化作用 一般来讲：黏土质岩石比硬砂岩易风化，因而风化层厚度较大，坡角较小；节理裂隙发育的岩石比裂隙少的岩石风化层深；具有周期性干湿变化地区的岩石易于风化，风化速度快，边坡稳定性差。因此必须研究组成边坡的各种岩石的抗风化能力各种岩石的抗风化能力和风化条件的风化条件的差异差异，从而预测边坡的发展趋势，以采取正确的保护措施。11.2 崩塌崩塌 崩塌崩塌是陡坡上的岩体在重力作用下，突然向下崩落的现象。崩塌的过程是岩土体顺坡猛烈地翻滚、跳跃，相互撞击，最后堆于坡脚，形成岩堆。在崩塌过程中，崩塌体的运动不沿固定的面或带发生；崩塌体在运动后，原来的整体性遭到完全破坏；崩塌的垂直位移大

7、于水平位移。l 崩塌形成的条件崩塌形成的条件 崩塌落石是在一定的地质条件下形成的，它的形成受到许多条件如地形地貌、地层岩性和地质构造的控制，而崩塌的发生、发展和规模又受到许多因素如地下水、风化作用以及人为因素的影响。1、地形地貌条件、地形地貌条件 峡谷陡坡常常是发生崩塌落石的地段。峡谷两岸的山坡地貌具有新构造运动特征新构造运动特征。从地貌学观点来看，具有多层地形特征，说明该类地区上升速度超过下切和旁蚀的速度；峡谷岸坡陡峻，坡度大峡谷岸坡陡峻，坡度大；在高陡的峡谷岸坡上，常具有与河流平行而张开的河流平行而张开的卸荷裂隙卸荷裂隙；峡谷岸坡基岩裸露基岩裸露，多为坚硬岩石多为坚硬岩石。河曲凹岸河曲凹岸

8、常是崩塌落石集中的地点。在河曲凹岸，因水流的冲蚀作用强，山坡坡度陡，为崩塌发生创造了有利条件。山区冲沟岸坡山区冲沟岸坡、山坡陡崖山坡陡崖常产生崩塌。2、地层岩性条件、地层岩性条件 沉积岩具有层理构造，层与层之间的岩性可能沉积岩具有层理构造，层与层之间的岩性可能不同。例如：不同。例如：上硬下软上硬下软或或下部存在可溶性岩石下部存在可溶性岩石等等 岩浆岩，当垂直节理发育并有倾向线路的构造岩浆岩，当垂直节理发育并有倾向线路的构造裂隙面。岩浆岩中有岩脉、岩墙穿插时，形成软弱裂隙面。岩浆岩中有岩脉、岩墙穿插时，形成软弱薄弱面等。薄弱面等。动力变质片岩、板岩和千枚岩的边坡上常有动力变质片岩、板岩和千枚岩的

9、边坡上常有褶褶曲曲构造。构造。3、地质构造条件、地质构造条件 区域性断裂构造区域性断裂构造 褶皱褶皱 节理（节理（有平面有平面、弧形弧形、楔形三种滑移式崩塌落石楔形三种滑移式崩塌落石）4、地下水、地下水 1.裂隙中的水及其流动对潜在崩落体产生静水压力和裂隙中的水及其流动对潜在崩落体产生静水压力和动水压力；动水压力；2.裂隙裂隙 充填物在水的浸泡下抗剪强度降低；充填物在水的浸泡下抗剪强度降低；3.裂隙中的水对潜在崩落体产生上浮力；裂隙中的水对潜在崩落体产生上浮力；风化对崩塌的形成主要有以下几个作用：岩石的风化程度越高，发生崩塌的可能性越大；差异性风化在边坡上形成岩体局部倒悬，导致崩塌；边坡上不稳

10、定岩体下部有倾向线路结构面，如果发生泥化作用或被黏土质风化物充填，将导致崩塌；高陡边坡如果切割山坡上的风化壳，可能沿完整岩石产生崩塌。5、风化作用、风化作用 l 崩塌的分类崩塌的分类 崩塌崩塌的突然产生是岩体长期蠕变和不稳定因素不断积累的结果，崩塌的发生有一个孕育和发展的过程，这个过程遵循一定的模式，通常有以下几种：倾例-崩塌鼓胀-崩塌拉裂-崩塌错断-崩塌 在河流的峡谷区河流的峡谷区，在黄土黄土冲沟地段冲沟地段、岩溶区岩溶区以及其他陡陡坡上坡上，常见有巨大而直立的岩体，以垂直节理或裂隙与稳定岩体分开，如图所示。这种岩体在断面上的特点是长柱形长柱形，横向稳定性差，如果坡脚遭受不断的冲刷掏蚀，在静

11、水压力静水压力，重力重力，地震力地震力的作用下倾倒-崩塌。1、倾倒、倾倒-崩塌崩塌 2、滑移、滑移-崩塌崩塌 3、鼓胀、鼓胀-崩塌崩塌 当陡坡上不稳定岩体之下有较厚的软弱岩层，或不稳定岩体本身就是松软岩层，而且有长大的垂直节理把不稳定岩体和稳定岩体分开时，当有连续大雨或有地下水补给的情况下，下部较厚的软弱岩层被软化。在上部岩体的重力作用下，当压应力超过软岩天然状态下的抗压强度时，软岩将被挤出，发生向外鼓胀，随着鼓胀的不断发展，不稳定岩体将会不断地下沉和外移，同时发生倾斜，一旦重心移出坡外，崩塌即会发生。4、拉裂、拉裂-崩塌崩塌 风化作用和风化作用和河流冲刷掏蚀河流冲刷掏蚀软软硬硬相相间间的的岩

12、岩层层 构造节理构造节理 风化节理风化节理 除重力作用外，震动、风化作用、寒冷地区的冰劈除重力作用外，震动、风化作用、寒冷地区的冰劈作用都会造成这种崩塌。作用都会造成这种崩塌。5、错断、错断-崩塌崩塌 陡坡上有长柱状长柱状和板状板状的不稳定岩体，当无倾向坡外的无倾向坡外的不连续面不连续面，并且下部无较厚的下部无较厚的软弱岩层时软弱岩层时，发生滑移一崩塌、鼓胀一崩塌的可能性较小。例如：地壳的上升地壳的上升，下切作用下切作用加强，加强，岩体在冲刷和其他风化剥蚀作用下，岩体下部断面不下部断面不断减小，断减小，人工开挖边坡过高过过高过陡等。陡等。由于自重应力在下部产生了剪应力l 崩塌稳定性计算崩塌稳定

13、性计算 1、倾倒式崩塌、倾倒式崩塌 在稳定性验算中，应考虑各种可能的附加力的最不利组合最不利组合，比如在雨期，张开裂缝可能被暴雨充满，应考虑静静水压力水压力；当地震力超过7度时，应考虑地震力地震力。23hPhFaWKF为静水压力合力h为崩塌体高P为地震力，P=W.nW为崩塌体重量n为水平地震系数a为转点A到重力延长线的垂直距离2、拉裂式崩塌、拉裂式崩塌 22A-=3h aKLh拉拉拉（）l 崩塌的勘察和评价崩塌的勘察和评价 1、崩塌的勘察、崩塌的勘察 崩塌的勘察宜在可行性或初步勘察阶段进行，应查明产生崩塌的条件及其规模、类型、范围，并对工程建设适宜性作出评价，提出防治工程的建议。勘察的主要方法

14、是工程地质测绘和调查工程地质测绘和调查，工程地质测绘的比例尺宜采用1:10001:500，崩塌方向主剖面的比例尺宜采用1:200。地形地貌及崩塌类型、规模、范围、崩塌体大小和崩落方向；岩体基本质量等级、岩性特征和风化程度；地质构造，岩体结构类型，结构面的产状、组合关系、闭合程度、力学属性、延展及贯穿情况；气象（主要是降水）、水文、地震和地下水 的活动；崩塌前的迹象和崩塌原因；当地防治崩塌的经验。工程地质测绘和调查的内容除满足常规要求外，尚应查明以下内容以下内容：当需判定危岩的稳定性时，宜对张裂缝进行监张裂缝进行监测测。对有较大危害的大型危岩，应结合监测结果，对可能发生崩塌的时间、规模、途径、危

15、害范围等做出预报。危岩的监测步骤：危岩的监测步骤：对危岩危岩及裂隙裂隙进行详细编录；在岩体裂隙的主要部位设置伸缩仪，记录其水水平位移量平位移量和垂直位移量垂直位移量；绘制时间与水平位移时间与水平位移、时间与垂直位移时间与垂直位移的关系曲线曲线；根据位移随时间的变化曲线，求得移动速度移动速度。必要时可在伸缩仪上连接报警器伸缩仪上连接报警器，当位移量达到一定值或位移突然增大时，可发出警报。崩塌的岩土工程评价应在查明形成崩塌的基本条件的基础上，圈出可能产生崩塌的范围和危险区，评价作为工程场地的适宜性，并提出相应的防治措施。对于规模大规模大，破坏后果很严重，难于治理的，不宜作为工程场地，线路应绕避；对

16、于规模较大规模较大，破坏后果严重的，应对可能产生的崩塌危险进行加固处理，线路应采取防护措施；对于规模小规模小，破坏后果不严重的，可作为工程场地，但应对不稳定危岩采取治理措施。2、崩塌的评价、崩塌的评价 11.3 滑坡滑坡 岩土体沿着一定的软弱面向下滑动的现象，称为滑坡。滑坡具有明显的特征以区别于其他边坡破坏类型：一是岩土体移动的整体性岩土体移动的整体性，除滑动体边缘外滑体上各部分的位置和相互关系在滑动前后变化不大；二是滑动体是沿着一个或数个软弱面（带）滑动沿着一个或数个软弱面（带）滑动，这个面可以是各种成因的结构面，如岩层层面、不整合面、断层面（或破碎带）、贯通的节理裂隙面等，也可以是不同成因

17、的第四系松散堆积界面、老地面、含水层顶底板等。l 滑坡的形成条件滑坡的形成条件 滑坡的形成和发展是在一定的地貌地貌、岩性条件岩性条件下，由于自然地质自然地质或人为因素人为因素影响的产物。对于某一个滑坡，其发生和发展的每一个阶段，常是几个条件和因素起主导作用，所以在勘察时，对某一滑坡应找出起主导作用找出起主导作用的条件和因素，以利于分析判以利于分析判断滑坡的发展阶段、稳定程度，据此制定正确的防断滑坡的发展阶段、稳定程度，据此制定正确的防治措施治措施。斜坡的高度、坡度和斜坡的形态、成因与斜坡的稳定性有着密切的关系。在斜坡地质条件基本相同的条件下，高陡斜坡失去稳定性比低缓斜坡容易。斜坡的成因、形态反

18、映了斜坡的形成历史、稳定程度和发展趋势，对其进行分析可有助于了解滑坡的形成和发展。1、地形地貌条件、地形地貌条件 2、地层岩性条件、地层岩性条件 第四系的各种黏性土、黄土以及各种成因的堆积土；第四系的各种黏性土、黄土以及各种成因的堆积土；第三系、白垩系及侏罗系的砂岩、页岩、泥岩和砂页第三系、白垩系及侏罗系的砂岩、页岩、泥岩和砂页岩互层，煤系地层；岩互层，煤系地层；石炭系的石灰岩和页岩、泥岩互层；石炭系的石灰岩和页岩、泥岩互层；泥质岩的变质岩，如千枚岩、板岩、云母片岩、绿泥泥质岩的变质岩，如千枚岩、板岩、云母片岩、绿泥石片岩和滑石片岩石片岩和滑石片岩3、地质构造条件、地质构造条件 在大的断裂构造

19、带附近，岩体破碎，构成破碎岩层滑坡在大的断裂构造带附近，岩体破碎，构成破碎岩层滑坡的滑体。在断裂带附近滑坡往往会成群出现；的滑体。在断裂带附近滑坡往往会成群出现；各种构造结构面（断层面、岩层面、节理面、片理面及各种构造结构面（断层面、岩层面、节理面、片理面及不整合面）控制了滑动面的空间位置及滑坡的范围；不整合面）控制了滑动面的空间位置及滑坡的范围；地质构造决定了滑坡区地下水的类型、分布、状态和运地质构造决定了滑坡区地下水的类型、分布、状态和运动规律，从而不同程度地影响着滑坡的产生和发展。动规律，从而不同程度地影响着滑坡的产生和发展。4、水文地质条件、水文地质条件 主要作用有：主要作用有：地下水

20、或地表水增加滑体重量，润湿滑动带中的土使之强度降低；隔水层含水层，会对上覆岩层产生浮托力，降低抗滑力；地下水的升降还会产生很大的静水压力和动水压力。5、地震的影响、地震的影响 人工开挖边坡，坡体上部加载，改变了斜坡的外形和应力状态，增大了下滑力，相对减小了斜坡的抗滑力，从而引起滑坡。6、人为因素、人为因素 l 滑坡的分类滑坡的分类 1、按滑动性质划分、按滑动性质划分 牵引式滑坡牵引式滑坡 推动式滑坡推动式滑坡 混合式滑坡混合式滑坡2、按滑动面特征和地质特征划分、按滑动面特征和地质特征划分均质滑坡均质滑坡 顺层滑坡顺层滑坡 比如岩层层面、裂隙面、堆积物与基岩的交界比如岩层层面、裂隙面、堆积物与基

21、岩的交界面、透水层与不透水层的交界面以及岩层不整合面面、透水层与不透水层的交界面以及岩层不整合面等。等。切层滑坡切层滑坡表表1-5 滑坡单一指标分类滑坡单一指标分类续表续表1-5 滑坡单一指标分类滑坡单一指标分类表表1-6 滑坡综合分类表滑坡综合分类表l 滑坡的稳定性分析滑坡的稳定性分析滑坡的稳定性分析应符合下列要求：正确选择有代表性的分析断面，正确划分牵引段、主滑段和抗滑段；正确选用强度指标，宜根据测试成果、反分析和当地经验综合确定；有地下水时，应计入浮托力和水压力；根据滑面（滑带）条件，按平面、圆弧或折线，选用正确的计算模型；当有局部滑动可能时，尚应验算局部稳定；当有地震、冲刷、人类活动等

22、影响因素时，应计及这些因素对稳定的影响。1、稳定性计算、稳定性计算taniiii iRNc l111cos()sin()tanjiiiii11111111()()nnijnijsnnijnijRRFTT2、滑坡的推力、滑坡的推力 滑坡推力是滑体下滑力与抗滑力的差值。滑坡推力的正确计算，是滑坡治理成败以及是否经济合理的重要依据。滑坡推力是在滑动面确定后，根据所取的计算指标用力学计算的方法取得。滑坡推力作用点滑坡推力作用点假设为厚度假设为厚度1/2。当滑动面为折线形时，滑坡推力可按下式计算：1tannntntnnnn nFFGGc l11cos()sin()tannnnnn 在进行滑坡推力计算时，

23、如果滑动体有多层滑动在进行滑坡推力计算时，如果滑动体有多层滑动面（带），应取推力最大的滑动面（带）确定滑坡推面（带），应取推力最大的滑动面（带）确定滑坡推力。力。滑坡推力分析直线滑动面时边坡稳定性系数折线滑动面时边坡稳定性系数【例题1】【例题2】69 滑坡防治滑坡防治防治目标：减灾、防灾、保护环境。防治目标：减灾、防灾、保护环境。防治原则：以防为主，治理为辅。应该把防灾贯穿防治原则：以防为主，治理为辅。应该把防灾贯穿到工程建设的各个环节，在工程规划选址、设计、到工程建设的各个环节，在工程规划选址、设计、施工各阶段均应注重防灾减灾。例如灾害预测及危施工各阶段均应注重防灾减灾。例如灾害预测及危险性

24、评估正体现了这一原则。险性评估正体现了这一原则。70防治指的是预防与治理两方面：防治指的是预防与治理两方面：滑坡预防：指的是滑坡灾害没有产生以前，人们已经了解其滑坡预防：指的是滑坡灾害没有产生以前，人们已经了解其存在的危险性和危害性，并采取相应的措施加以防范，使滑坡存在的危险性和危害性，并采取相应的措施加以防范，使滑坡损失降至最小程度。预防是以勘察分析、预测预报、动态监测损失降至最小程度。预防是以勘察分析、预测预报、动态监测为基础，同时提出有效的预防措施及相应的设计施工工作。为基础，同时提出有效的预防措施及相应的设计施工工作。滑坡治理：指的是对潜在不稳定体采取有针对性的工程措施，滑坡治理：指的

25、是对潜在不稳定体采取有针对性的工程措施，确保其稳定，从根本上消除隐患。治理是一项工程，它包括对确保其稳定，从根本上消除隐患。治理是一项工程，它包括对灾害体的勘察、评价，提出经济合理的工程措施，并付之实施。灾害体的勘察、评价，提出经济合理的工程措施，并付之实施。711 预防措施：预防措施：（1）绕避：改线绕避：改线 架桥跨越架桥跨越 隧道穿越隧道穿越（2）拦截：拦石墙拦截：拦石墙 拦栅网拦栅网（3）排水：排水：地表排水：排水沟、坡面防渗地表排水：排水沟、坡面防渗 地下排水：盲沟、排水洞、排水孔地下排水：盲沟、排水洞、排水孔（4）监测预警监测预警 722 治理措施：治理措施：（1）排水措施排水措施

26、：（同上：（同上）（2）削方、堆：格栅（室）护坡削方、堆：格栅（室）护坡（3）支挡工程：支挡工程：挡土墙：砌置挡墙挡土墙：砌置挡墙 加筋土挡墙加筋土挡墙 锚固：单一锚杆（索）锚固：单一锚杆（索）挂网挂网+喷浆喷浆+锚杆（索）锚杆（索）构构+锚杆（索）锚杆（索）抗滑桩：钢管桩抗滑桩：钢管桩 钢筋钢筋+砼桩砼桩 砼桩砼桩 结合形式：桩结合形式：桩+锚锚 桩桩+墙（板、梁）墙（板、梁）（4）坡面防护：横向护坡坡面防护：横向护坡 植基绿色护坡植基绿色护坡（5）其它：固结灌浆其它：固结灌浆 阻滑键（栓）阻滑键（栓）73削坡、压载工程大唐陕西韩城电厂滑坡上部减重74削、压工程削、压工程75排水工程排水工程

27、76排水工程排水工程77拦截系统78798081 抗滑桩抗滑桩 特点：设桩位置灵活，施工简单，开挖面积小。特点：设桩位置灵活，施工简单，开挖面积小。适用条件：适用于非塑流性滑坡适用条件：适用于非塑流性滑坡 布置：取决于滑体的密实程度、滑坡推力大小及施工布置：取决于滑体的密实程度、滑坡推力大小及施工条件等条件等8283锚杆、锚索：锚杆、锚索：岩质边坡和崩塌，提高滑动面上的法向应力，提高抗滑力岩质边坡和崩塌，提高滑动面上的法向应力，提高抗滑力锚杆的方向和深度视斜坡的结构而定锚杆的方向和深度视斜坡的结构而定锚杆挡墙：只用于小型的基岩滑坡整治锚杆挡墙：只用于小型的基岩滑坡整治84858687护坡：护坡：岸坡、高陡边坡岸坡、高陡边坡灰浆抹面、浆砌石、灰浆抹面、浆砌石、草皮护坡等草皮护坡等88