第八章-斜坡变形破坏工程地质研究课件.ppt
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- 第八 斜坡 变形 破坏 工程地质 研究 课件
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1、斜坡斜坡是地表一切具有侧向临空面的地质体,是一类广泛是地表一切具有侧向临空面的地质体,是一类广泛的地貌类型。的地貌类型。斜坡变形破坏是地质发展演化的重要过程。斜坡变形破坏是地质发展演化的重要过程。天然斜坡:沟谷岸坡、山坡天然斜坡:沟谷岸坡、山坡人工边坡:露采边坡、基坑边坡人工边坡:露采边坡、基坑边坡岩岩坡坡土土坡坡斜坡基本要素斜坡基本要素(1)(1)坡面坡面 (2)(2)坡肩坡肩(3)(3)坡脚坡脚 (4 4)坡体坡体 (5)(5)坡高坡高H (6)H (6)坡角坡角(7)(7)坡顶坡顶面面 (8)(8)坡顶坡顶面面 坡 底 面坡面坡肩坡坡 顶 面坡 体坡 高(H)坡 角()脚地质灾害中滑坡灾
2、害仅次于地震地质灾害中滑坡灾害仅次于地震H1H31H H 1 1 3 3原始应力状态:原始应力状态:重分布应力的特点:重分布应力的特点:1 1(2)(2)在坡顶面和坡面的某些部在坡顶面和坡面的某些部位位,坡面的径向应力和坡顶面坡面的径向应力和坡顶面的切向力可转化为拉应力,形的切向力可转化为拉应力,形成成张力带张力带,易形成与坡面平行易形成与坡面平行的的拉裂面拉裂面。4.4.坡面处由于侧向压力坡面处由于侧向压力趋于零趋于零,实际上处于实际上处于两两向受力状态向受力状态,而向坡内而向坡内逐渐变为逐渐变为三向受力状态三向受力状态。二、影响斜坡应力分布的因素二、影响斜坡应力分布的因素1.1.岩体初始应
3、力的影响岩体初始应力的影响水平剩余应力水平剩余应力的大小使坡体中主应力迹线的的大小使坡体中主应力迹线的分布分布形式形式有所不同,明显改变了各应力值的有所不同,明显改变了各应力值的大小大小,使,使应力分异现象加剧应力分异现象加剧,尤其对坡脚应力集中带和张尤其对坡脚应力集中带和张力带的影响最大。力带的影响最大。(1)(1)坡高坡高:坡高:坡高不改变应力等值线图象不改变应力等值线图象,但应力值随但应力值随坡高坡高 而线性而线性 。2.2.坡形的影响坡形的影响(2)(2)坡角坡角:坡角变化明显改变了应力分布图象。随坡:坡角变化明显改变了应力分布图象。随坡角变陡,张力带的范围有所扩大,坡脚应力集中带角变
4、陡,张力带的范围有所扩大,坡脚应力集中带最大剪应力值也随之增高。最大剪应力值也随之增高。(4)(4)坡面形态坡面形态:平面上的凹形坡,应力集中明显减缓。:平面上的凹形坡,应力集中明显减缓。圆形和椭圆形边坡,坡脚最大剪应力仅为一般斜坡的圆形和椭圆形边坡,坡脚最大剪应力仅为一般斜坡的1/21/2。当水平应力当水平应力平行平行于椭圆形矿坑长轴时,应力集中较缓和。于椭圆形矿坑长轴时,应力集中较缓和。(3)(3)坡底宽度坡底宽度:当:当W0.8HW0.8HW0.8H时,则保持为一常值(称为时,则保持为一常值(称为“残余坡角应力残余坡角应力”)3.3.斜坡岩土体特性和结构特征的影响斜坡岩土体特性和结构特征
5、的影响:岩土体的岩土体的变形模量变形模量对均质坡体的应力分布无明显影响对均质坡体的应力分布无明显影响.泊松比泊松比 可改变主应力和剪应力的分布可改变主应力和剪应力的分布,引起张力带变引起张力带变化。随着化。随着 ,坡面和坡顶坡面和坡顶的张力带逐渐的张力带逐渐扩展扩展,而在,而在坡底坡底则反之,则反之,张力带收缩张力带收缩。结构面的产状、性质的差别,使斜坡中的应力分布出结构面的产状、性质的差别,使斜坡中的应力分布出现了不均匀性与不连续性,在不连续面或软弱面的周现了不均匀性与不连续性,在不连续面或软弱面的周边形成边形成应力集中带应力集中带或发生或发生应力阻滞现象应力阻滞现象。1 1 1 1一、斜坡
6、的变形(一、斜坡的变形(deformation)deformation)1.1.实质实质斜坡受到侵蚀卸荷作用和开挖卸荷等作用所产生的斜坡受到侵蚀卸荷作用和开挖卸荷等作用所产生的应力释放效应应力释放效应,而引起的斜坡表层岩土体的而引起的斜坡表层岩土体的弹塑性回弹弹塑性回弹和和蠕变位移蠕变位移。2.2.类型类型(1)(1)拉裂拉裂:斜坡岩土体在局部拉应力集中部位和张力带内形成的张:斜坡岩土体在局部拉应力集中部位和张力带内形成的张裂隙变形型式。裂隙变形型式。a.a.斜坡形成过程中,在坡面和坡顶形成的张力带中拉应力集中形斜坡形成过程中,在坡面和坡顶形成的张力带中拉应力集中形成拉张裂缝。成拉张裂缝。空间
7、特点:上宽下窄,以至尖灭。由坡面向坡内逐渐减少空间特点:上宽下窄,以至尖灭。由坡面向坡内逐渐减少b.b.卸荷回弹或初始应力释放时产生拉裂面。卸荷回弹或初始应力释放时产生拉裂面。卸荷、初始应力释放卸荷、初始应力释放 侧应力减弱侧应力减弱 岩土体松动岩土体松动 产生张裂面产生张裂面 (2)(2)蠕滑蠕滑:斜坡岩土体在自重应力为主的坡体应力长期作用下斜坡岩土体在自重应力为主的坡体应力长期作用下,向向临空面方向的缓慢而持续的变形。临空面方向的缓慢而持续的变形。a.a.表层蠕滑表层蠕滑:斜坡浅层岩土体在重力的长期作用下,向临空面方:斜坡浅层岩土体在重力的长期作用下,向临空面方向缓慢变形构成一个剪变带,其
8、位移由坡面向坡内逐渐降低直至向缓慢变形构成一个剪变带,其位移由坡面向坡内逐渐降低直至消失。消失。b.b.深层蠕滑深层蠕滑:主要发育在斜坡下部或坡体内部。:主要发育在斜坡下部或坡体内部。c.c.因蠕滑形成局部应力集中因蠕滑形成局部应力集中产生拉裂产生拉裂。按其形成机制特点可分为两种:按其形成机制特点可分为两种:软弱基座蠕滑软弱基座蠕滑:侵蚀河谷、挖方地段侵蚀河谷、挖方地段张裂隙张裂隙灰岩灰岩砂岩砂岩粘土岩粘土岩两种深层蠕滑的区别:两种深层蠕滑的区别:不是沿一个统一的滑动面,受软弱基座控制不是沿一个统一的滑动面,受软弱基座控制有统一滑动面,受软弱结构面控制有统一滑动面,受软弱结构面控制坡体蠕滑坡体
9、蠕滑(受软弱结构面控制)(受软弱结构面控制)变形强弱取决于结构面的特性与产状变形强弱取决于结构面的特性与产状 (3)(3)弯曲倾倒弯曲倾倒:由陡坡或直立板状岩体组成的斜坡由陡坡或直立板状岩体组成的斜坡,当岩层走向与坡面走向大当岩层走向与坡面走向大致相同时,在自重的长期作用下,由前缘开始向临空方向弯致相同时,在自重的长期作用下,由前缘开始向临空方向弯曲、折裂,并逐渐向坡内发展的变形,称为。曲、折裂,并逐渐向坡内发展的变形,称为。陡坡陡坡6060缓慢的不连续变形缓慢的不连续变形多数导致崩塌多数导致崩塌,少数导致滑坡少数导致滑坡二、斜坡的破坏二、斜坡的破坏1.1.崩塌崩塌陡坡陡坡上的岩土体所产生的上
10、的岩土体所产生的以下落运动为主以下落运动为主(移动、滚动、跳(移动、滚动、跳跃)的破坏现象。(土崩、岩崩)跃)的破坏现象。(土崩、岩崩)2 2.滑坡滑坡斜坡岩土体依附于斜坡岩土体依附于内在的内在的或或潜在的潜在的软弱结构面,在外力作用下,软弱结构面,在外力作用下,失去原来的平衡状态,产生了失去原来的平衡状态,产生了以水平运动为主以水平运动为主的滑动现象。的滑动现象。3.3.两者的区别:两者的区别:运动方式运动方式破坏形式破坏形式地形条件地形条件是否脱离母体,存在滑动面是否脱离母体,存在滑动面规模、速度规模、速度学习要点学习要点:崩塌产生的条件:崩塌产生的条件1.1.地层岩性条件地层岩性条件 厚
11、层状硬脆性岩体厚层状硬脆性岩体2.2.岩体结构条件岩体结构条件 节理裂隙(二组或二组以上陡倾节理)节理裂隙(二组或二组以上陡倾节理)3.3.地形条件地形条件 地形切割强烈,高差大地形切割强烈,高差大4.4.外力条件外力条件 风化作用、静水压力、震动风化作用、静水压力、震动一、滑坡的基本要素一、滑坡的基本要素滑坡体滑坡体 滑动面滑动面 滑坡周界滑坡周界 滑床滑床 滑坡后壁滑坡后壁 滑坡洼地滑坡台阶滑坡洼地滑坡台阶 滑坡前缘(滑坡舌、滑坡鼓丘、剪出口)滑坡裂缝滑坡前缘(滑坡舌、滑坡鼓丘、剪出口)滑坡裂缝 主滑线主滑线一、滑坡的基本要素一、滑坡的基本要素1.1.滑坡体滑坡体:2.2.滑动面滑动面:形
12、态:平面的、圆弧面(曲面)、折线状形态:平面的、圆弧面(曲面)、折线状滑动面上部或下部经常具有一定厚度的揉皱的结构扰动滑动面上部或下部经常具有一定厚度的揉皱的结构扰动 滑动带。滑动带。3.3.滑坡周界滑坡周界:4.4.滑床滑床:5.5.滑坡壁滑坡壁 6.6.滑坡洼地(湖):滑坡洼地(湖):7.7.滑坡台阶滑坡台阶8.8.滑坡前缘(滑坡舌)滑坡前缘(滑坡舌)剪出口、滑坡鼓丘剪出口、滑坡鼓丘10.10.主滑线主滑线9.9.滑坡裂缝滑坡裂缝:滑坡体在滑动过程中各部位受力性滑坡体在滑动过程中各部位受力性质和移动速度不同,受力不均匀而质和移动速度不同,受力不均匀而产生的力学性质不同的各种裂缝。产生的力学
13、性质不同的各种裂缝。拉张拉张裂缝:裂缝:剪切剪切裂缝:裂缝:鼓张裂隙、羽状裂隙鼓张裂隙、羽状裂隙1.1.蠕动挤压阶段蠕动挤压阶段(准备阶段)(准备阶段)蠕滑阶段蠕滑阶段二、滑坡运动的二、滑坡运动的阶段性阶段性产生、发展、演化、消亡产生、发展、演化、消亡2.2.滑动阶段滑动阶段3.3.剧滑阶段剧滑阶段4.4.稳定阶段稳定阶段周期性的活动特点周期性的活动特点三、滑坡的三、滑坡的识别识别1.1.意义意义2.2.识别方法识别方法:不当的开挖不当的开挖不当的弃土不当的弃土不当的地表排水不当的地表排水航片解译、地面调查、勘探航片解译、地面调查、勘探面面 线线点点(1)(1)地形地貌方面地形地貌方面滑坡形态
14、特征、地貌不协调或反常等滑坡形态特征、地貌不协调或反常等阶地、夷平面高程对比阶地、夷平面高程对比圈椅状地貌圈椅状地貌 双沟同源双沟同源3 3、滑坡识别标志、滑坡识别标志 (2)(2)地质结构方面地质结构方面滑体上产生小型褶曲和断裂现象滑体上产生小型褶曲和断裂现象滑体结构松散、破碎滑体结构松散、破碎(3)(3)水文地质方面水文地质方面结构破碎结构破碎 透水性增高透水性增高 地下水径流条件改变地下水径流条件改变 滑体滑体表面出现表面出现积水洼地或湿地,泉积水洼地或湿地,泉的出现的出现(4)(4)植被方面植被方面马刀树、醉汉林马刀树、醉汉林(5)(5)滑动面的鉴别滑动面的鉴别勘探:钻探勘探:钻探变形
15、监测:钻孔倾斜仪变形监测:钻孔倾斜仪四、滑坡的分类四、滑坡的分类 1 1、按滑坡的动力学特征分类(巴甫洛夫,、按滑坡的动力学特征分类(巴甫洛夫,19031903)(a)(a)推动式滑坡推动式滑坡 (b)(b)牵引式滑坡牵引式滑坡 (c)(c)混合式滑坡混合式滑坡 (d)(d)平移式滑坡平移式滑坡 3 3、按、按滑坡体规模滑坡体规模大小分类大小分类 (1 1)小型滑坡:体积小于)小型滑坡:体积小于101010104 4m m3 3 (2 2)中型滑坡:体积介于)中型滑坡:体积介于101010104 410010010104 4m m3 3 (3 3)大型滑坡:体积介于)大型滑坡:体积介于1001
16、0010104 41000100010104 4m m3 3 (4 4)特大型滑坡:体积大于)特大型滑坡:体积大于1000100010104 4m m3 34.4.按按滑动面深度滑动面深度分类分类(1)(1)浅层滑坡浅层滑坡(6m)(50m)(50m)5.5.按按岩土体类型岩土体类型分类分类 (4)(4)破碎岩石滑坡破碎岩石滑坡(5)(5)软硬互层岩石滑坡软硬互层岩石滑坡(6)(6)软弱岩石滑坡软弱岩石滑坡(7)(7)坚硬块状岩石滑坡坚硬块状岩石滑坡(1)(1)粘性土滑坡粘性土滑坡(2)(2)黄土滑坡黄土滑坡(3)(3)堆积层滑坡堆积层滑坡土体滑坡土体滑坡岩石滑坡岩石滑坡 岩土类型及性质岩土类
17、型及性质 地震地震 地质构造地质构造 降雨、融雪、水库蓄水降雨、融雪、水库蓄水 地形地形 人工开挖人工开挖 植被植被 风化作用风化作用 内在内在因素因素外部外部因素因素 一、内在因素一、内在因素1.1.岩土类型及性质岩土类型及性质决定抗滑力的根本因素决定抗滑力的根本因素坡形相同的情况下:坚硬岩石斜坡坡形相同的情况下:坚硬岩石斜坡 半坚硬岩石半坚硬岩石 松散土坡松散土坡沉积岩:层理软弱夹层沉积岩:层理软弱夹层岩浆岩:原生节理发育,与岩石强度和风化作用有关岩浆岩:原生节理发育,与岩石强度和风化作用有关变质岩:由于矿物成分的差异导致工程地质性质的差异变质岩:由于矿物成分的差异导致工程地质性质的差异滑
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